智慧公路隧道照明控制技术研究

刘宸雨

西安城市照明管护中心，陕西 西安 710000

0 引言

在公路隧道建设过程中，需要对隧道内的照明设施进行合理设计和规划，保证其能够满足人们的出行需求，同时需对隧道内的照明控制技术加以研究，确保其具有良好的可控性，从而有效提升公路隧道的安全性。在具体施工中，还应针对不同的区域环境，采取相应的控制措施，并结合实际的工程情况，制订科学的、符合当地实际的方案，以实现智能化的管理模式，进而提高公路的整体质量，为人们提供一个更加舒适的交通生活空间。

1 隧道照明系统的灯具类型

（1）白炽灯。白炽灯在我国的应用范围比较广泛，主要用于公路隧道中，种类繁多，但是其价格较高，且使用寿命较短，在实际的安装过程中，需要对其进行有效的控制和管理。

（2）荧光灯。荧光灯是一种新型节能灯具，其在公路隧道照明系统中的主要作用是通过光的照射来实现对隧道的照明，还可以起到美化公路环境的效果。传统荧光灯主要运用电力电子器件的开关来控制，使其达到照明的目的。

（3）低压钠灯。对于一些比较特殊的公路隧道，需要在隧道的两侧各设置一个低压钠灯，并且在隧道的两端分别安装高压钠灯，以起到一定的节能效果。在设计时应该考虑当地的气候条件，以合理调节和控制照明的亮度和时间，保证其达到最佳的效果和标准。

（4）高压钠灯。高压钠灯具有高光输出、高雾透性、性能稳定、使用寿命长和品种多样等优势，是隧道照明中常见的光源。但由于起步缓慢、闪烁强度高、温度易升高、功耗高、噪声大等缺点，高压钠灯必须配备镇流器。传统晶体管耗电量大，影响其使用的安全性。因此，在使用高压钠灯时，通常采用电子晶体管和节能晶体管代替传统的晶体管。

（5）无极灯。无极灯又被称为电磁感应灯，其融合了电子等离子体、磁性材料等领域的最新科技成果。这种光源和传统光源的最大区别在于它没有电极，寿命长，光电平低，高效节能。用电磁感应电极代替传统的高压钠灯，可以大大减少光的消耗，保证隧道内的光性能。此外，无电极灯泡是一种非常耐用的光源，可以缩短灯泡的更换和维护时间，降低管理和维护成本，降低照明运行成本.

（6）LED灯。LED是一种新型节能光源，目前应用非常普遍。与传统光源相比，LED具有寿命长、易控制、光学反冲高的优点。研究结果表明，LED在隧道照明中的应用具有很大的优势。其原理是通过半导体器件将光能转换为电能，再经由电力电子线路供电，从而实现对隧道内照明的智能控制[1]。

2 隧道照明系统的控制方式

2.1 人工手动控制

工作人员在控制室内需要根据不同的环境和情况采取相应的控制措施，以达到更好的效果。在具体设计过程中，需合理设置隧道内的照明灯具的安装位置，尽可能避免驾驶员出现眩光现象，同时应该保证灯具的亮度均匀，从而有效提高隧道内的光照度，提升隧道的照明水平，保证隧道内相关人员的安全。在进行隧道洞口的设置时，应考虑洞口的朝向、宽度，洞门的大小等因素，可以利用计算机技术对洞门的方向、高度，开关的数量等参数进行计算，从而选择合适的灯具。

2.2 自动化控制

自动化控制分为分时序控制与分级控制。分时序控制主要根据实时采集的隧道洞内外亮度、交通量、交通工况等参数进行控制，分时段按照预设的组合回路进行控制。分时序控制具有程序化控制特点，且光源不需要调光。分级控制则根据实时采集的参数分亮度或级别按照预设组合回路实现控制。以上两种控制形式常用高压钠灯或LED照明实现控制[2]。

2.3 智能控制

智能控制能够进行分级调光和无极调光。分级调光根据不同季节、交通量、隧道内外亮度等参数进行控制，时序分级按照组合回路和光源调光进行控制。无极调光则根据以上参数利用回路、光源等实现实时调光，达到无极调光控制模式。以上两种方式均能够实现按需照明，有效突出了节能理念，达到理想的调光目标，常用于LED照明控制。

2.4 组合控制

组合控制方式主要包含了手动控制、自动控制、智能控制等三种方式的组合，通过组合方式能够扩大隧道照明控制技术的适用范围，增强隧道照明的实用性。

3 隧道照明系统的调光策略

为了保证隧道内的照明质量，需要在隧道内安装调光装置。在调光时，可以根据不同的环境和亮度选择适合的灯光类型。常用的LED灯应用方法有两种，一种是利用电弧放电，另一种是将其与半导体发光二极管相连接，从而组成电路系统[3]。《公路隧道照明设计细则》（JTG/T D70/2-01—2014）规定，可以将一条隧道划分成入口段、过渡段、中间段和出口段，分别有相对应的亮度值，如图1所示。

图1 隧道照明亮度分段图

4 隧道照明系统的需求分析及其方案设计

4.1 需求分析

隧道照明系统的设计质量直接影响驾驶员的行车安全和舒适度，因此在进行隧道照明设计时需充分考虑隧道的照明需求。在实际的施工中，需根据具体的情况来选择合适的灯具，如采用LED、电子光显像管等。目前，我国的经济发展较快，人们对生活质量的要求越来越高，在灯具的选型上也提高了相应标准，需尽可能选用节能环保的光源。对于一些特殊的区域还应设置专门的应急照明，这样不仅能够保证隧道的正常运营，还能减少因突发事故而造成的人员伤亡问题，减少不必要的损失。为了确保隧道内的照度，还应采取有效的措施来保障隧道外的照明亮度。例如，在隧道外的通道处安装一个光电传感器，当隧道内有较亮的暗光时，系统会自动检测，并将其传递给控制器，然后通过限幅开关的作用将信号发送至前方的指示器，由控制器将信号传递给前视墙[4]。

4.2 整体方案

隧道内设置的照明灯具应满足以下要求：（1）灯具的布置应尽量与周围环境相协调；（2）灯具的安装位置应保证与隧道的结构相一致，并能使其具有良好的通风效果。在设计时应对隧道照明系统进行合理布局和科学规划，同时应考虑隧道内的其他设施，如通道的宽度等[5]。根据以上分析，考虑到在隧道中情况比较复杂，需要确保指令可以准确发送，因此选择有线的RS485作为通信方式。隧道洞内和洞外的环境检测模块，需要读取当前环境亮度值、色温值、温度值、湿度值、车流量值等信息，现场工控机作为数据处理核心会对这些数据进行处理，并将洞内的亮度数据和按照细则处理后的洞外亮度数据作为闭环控制的2个输入参数，将闭环控制系统处理后的结果转化为相应的命令码发送到调光模块中。调光模块接收到命令后，取出所需要的结果值对灯具进行具体的调节，从而保证调整后的灯具亮度满足实际需求。系统的结构图如图2所示。

图2 系统结构图

5 结论

文章通过对智慧公路隧道的研究与分析，提出如下建议：（1）在设计前，需对所需要的材料、施工规范等进行详细的调查，根据实际情况制订合理的设计方案；在进行具体的方案论证时，要充分考虑当地的气候条件；（2）在具体安装调试过程中，应严格遵守相关的标准和规定，避免出现漏装或超标现象；（3）在施工期间应该做好安全防护措施，确保施工人员的安全。此外，可以利用现有的科技手段，将电子信息与传感器相结合，实现智能化控制，提高系统运行的稳定性和安全性。