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摘要：随着我国经济的快速发展，城市道路与公路交通事业也迅速发展，隧道数量也日趋增多，长隧道以及穿山隧道也不断增多。目前，我国对隧道照明的研究大多围绕着怎样将隧道里的暗环境照亮，并没有太多的去研究怎样让隧道里的照明能更好的让司机觉得隧道光环境的舒适，没有对隧道照明光环境的做出更多的研究。
关键词：隧道照明 ；控制策略 ；连续调光
引言：由于交通运输行业的快速发展，使我国隧道规模发日趋庞大。与此同时，伴随着高等级公路隧道的不断建成，管理养护费用也与日俱增。其中照明费用占了管理运营费用相当大的一部分，负担沉重。另一方面，现运营的隧道照明系统电能浪费严重，无法适应当前行车安全和节能的需要。隧道照明节能技术及控制方法的研究和改善，对实现隧道运营中的节能降耗有很大的功效，因此必须大力开展这方面的研究。
1隧道照明控制系统结构
隧道照明控制技术是指利用集成方法，将智能型计算机技术、高性能的网络通信技术、信息处理技术、自动化控制技术与隧道照明有机结合，通过对隧道洞内外环境等因素考虑，合理控制隧道照明的一种技术。是整个控制系统的核心，不仅负责与上位机软件通信，还负责对设备的信号采集和控制。在网络技术与系统控制领域，具有相当的优势。隧道照明的控制系统由上至下分别由监控软件、控制器、控制回路、供电回路、照明灯具五部分组成。监控软件包括隧道管理站监控软件和隧道变电所监控软件。隧道管理站监控软件负责对高速公路上所有隧道的相关设备进行监控，主要用于监控中心管理人员的查看和操作；隧道变电所監控软件负责对本隧道的相关设备进行监控，主要用于隧道维护人员检查和操作。控制器一般采用双电源双CPU冗余结构，负责对隧道照明回路进行控制并采集照明反馈信号；控制回路为控制至高低压配电柜的回路；供电回路为高低压配电柜至照明灯具的回路；照明灯具采用节能的灯具。
2系统架构设计
隧道照明控制系统主要由监控中心的主控计算机、现场隧道照明控制器以及相关通信设备等构成。隧道照明控制器通过现场传感器采集隧道外照度值、隧道内照度值、车流量、车速等数值，并将数据上传至监控中心。主控计算机根据规定的调光控制逻辑计算出各隧道、各区段当前的照度参数，再通过通信网络向各隧道照明控制器发出调光控制指令。根据隧道的特点，隧道照明控制包括入口段区域照明控制、过渡段区域照明控制、基本段区域照明控制 （若干） 和出口区域照明控制。隧道照明控制器根据接收到的调节命令，自动调整灯具电源的输出电流 （PWM 方式的占空比），改变隧道灯的光通量或者工作状态。主控计算机通过照度传感器实时检测到当前隧道照明的照度，判断当前的照度是否满足隧道照明要求，如果不满足，就下发新的控制命令给隧道灯，从而改变隧道的照度。灯具和照明控制器之间，以及灯具和灯具之间的数据传输可采用现场总线连接。为了满足现场实际的控制需要，隧道照明控制器设置有多路输出接口，最多可同时控制8路输出。为保证行车安全，调光系统在调节隧道照度时，采用照度渐变控制方式，分步逐级达到目标照度，以避免因照度突然变化而产生不安全因素。
3系统通信网络设计
采用 CAN 和 RS485 总线通信技术进行数据传输，都需要专门投资铺设通讯线路，当数据传输总线与LED灯电源线路并行敷设时，会有高压脉冲耦合侵入，通信质量易受到影响。而 Zigbee是基于IEEE802.15.4协议的一种新兴的短距离无线通讯技术，能有效解决以上问题，非常适合在测量节点较多、分散、不要求较高数据传输速率的控制领域应用。本系统中的隧道照明控制器配备Zigbee模块，能够简单快速地进行Zigbee组网。
相对于舞台照明需要场景的快速变化，隧道照明的调光变化较缓慢，因此在通信协议的选择上采用了更为合适的 DALI： 数字可寻址照明接口协议标准。DALI是照明控制设备之间数据通信的接口标准，该技术的最大特点是可对系统内 LED 灯具独立寻址并进行精确的控制，尽管这些灯具在强电上是同一个回路或不同回路，但在照明控制上与强电线路无直接的联系。该技术为控制带来极大的灵活性，可根据需要设计满足其需求的照明方案，甚至在安装结束后的运行过程中仍可修改控制参数，而无须对线路做任何改动。采用 DALI 标准的系统，功能模块相对较少，结构简单，安装方便，调试也十分便捷，可以实现许多基于回路控制的智能照明控制系统无法实现的功能。
同时，DALI 技术是双向通讯，不仅可以发送控制指令，而且可反馈 LED 照明控制器及光源的工作状态和故障信息，这给运营维护和集中管理带来了极大的便利。
4隧道照明PLC控制
PLC是指以计算机技术为基础的工业控制装置，其可靠性高、能耗低、抗干扰能力强等特点为高速公路隧道照明实现智能高效管理提供有力保证。本系统的PLC采用菲尼克斯的RFC460R，不仅能够满足系统控制功能的要求，还可以实现双CPU冗余，即当其中一个CPU异常时自动切换到备用的 CPU，从而进一步提高系统的可靠性。RFC460R根据设置的照明控制方式，通过数字输出模块对照明进行控制，并通过数字输入模块对照明的反馈信号进行采集。照明控制方式是隧道照明PLC控制系统的关键技术，直接关系到整个系统的运行效果。高速公路隧道照明方式先后经历了人工控制和自动控制两个阶段。自动控制通常包括时间自动控制、亮度自动控制等方式。
4.1时间自动控制
隧道照明根据时间自动控制是通过对一天24h进行划分，在不同的时间段内采用不同的照明等级。一般情况下，中午时间段内照明等级最高，隧道所有灯具全开，而深夜时间段内照明等级最低，只需开基本照明即可。时间自动控制方式存在一定的缺陷。例如，季节的不同，昼夜的时间区分也不一致；雨天、重阴天等天气，即使是中午时间段也不需要高照明等级。因此，只使用时间自动控制方式会造成电能浪费。不过在其他控制方式因设备故障或其他原因无法使用时，时间自动控制方式仍不失为备用的控制策略。
4.2亮度自动控制
亮度控制是根据洞口背景的亮度来调节隧道的照明等级。洞外亮度检测器负责对洞口亮度进行检测，并将检测到的亮度值转换成电流信号（4-20mA ）。PLC的模拟量输入模块可以接收该电流信号，并转换成十六进制数值。PLC的模拟量输入模块能够实现15位精度的AD采样。
5结束语
我国公路交通建设规模的不断扩大，公路隧道数量日渐增多，现已成为实现高速、便捷、安全运输的重要设施。高速公路隧道照明系统设计不仅需要为驾驶员提供舒适、安全的光环境，更要节省运营开支。现有的高速公路隧道照明系统缺少节能措施，在交通量明显减少的情况下依旧按照设计值提供照明，使电能的使用效率很低，造成严重浪费。如何根据交通量的大小，依据车辆行驶的需要提供照明是现阶段有效降低隧道运营开支的重要课题；如此可实现高速公路隧道照明系统的节能控制，对提升道路管理质量和节能减排有重要意义。
参考文献：
[1]王青苗. 基于PLC的隧道照明控制系统设计[D].长安大学，2015.
[2]崔丰曦. 基于模糊神经网络的隧道照明控制系统研究与设计[D].湖南大学，2008.
[3]唐春. 车辆感应式隧道照明控制系统研究[D].长安大学，2012.
关键词：隧道照明 ；控制策略 ；连续调光
引言：由于交通运输行业的快速发展，使我国隧道规模发日趋庞大。与此同时，伴随着高等级公路隧道的不断建成，管理养护费用也与日俱增。其中照明费用占了管理运营费用相当大的一部分，负担沉重。另一方面，现运营的隧道照明系统电能浪费严重，无法适应当前行车安全和节能的需要。隧道照明节能技术及控制方法的研究和改善，对实现隧道运营中的节能降耗有很大的功效，因此必须大力开展这方面的研究。
1隧道照明控制系统结构
隧道照明控制技术是指利用集成方法，将智能型计算机技术、高性能的网络通信技术、信息处理技术、自动化控制技术与隧道照明有机结合，通过对隧道洞内外环境等因素考虑，合理控制隧道照明的一种技术。是整个控制系统的核心，不仅负责与上位机软件通信，还负责对设备的信号采集和控制。在网络技术与系统控制领域，具有相当的优势。隧道照明的控制系统由上至下分别由监控软件、控制器、控制回路、供电回路、照明灯具五部分组成。监控软件包括隧道管理站监控软件和隧道变电所监控软件。隧道管理站监控软件负责对高速公路上所有隧道的相关设备进行监控，主要用于监控中心管理人员的查看和操作；隧道变电所監控软件负责对本隧道的相关设备进行监控，主要用于隧道维护人员检查和操作。控制器一般采用双电源双CPU冗余结构，负责对隧道照明回路进行控制并采集照明反馈信号；控制回路为控制至高低压配电柜的回路；供电回路为高低压配电柜至照明灯具的回路；照明灯具采用节能的灯具。
2系统架构设计
隧道照明控制系统主要由监控中心的主控计算机、现场隧道照明控制器以及相关通信设备等构成。隧道照明控制器通过现场传感器采集隧道外照度值、隧道内照度值、车流量、车速等数值，并将数据上传至监控中心。主控计算机根据规定的调光控制逻辑计算出各隧道、各区段当前的照度参数，再通过通信网络向各隧道照明控制器发出调光控制指令。根据隧道的特点，隧道照明控制包括入口段区域照明控制、过渡段区域照明控制、基本段区域照明控制 （若干） 和出口区域照明控制。隧道照明控制器根据接收到的调节命令，自动调整灯具电源的输出电流 （PWM 方式的占空比），改变隧道灯的光通量或者工作状态。主控计算机通过照度传感器实时检测到当前隧道照明的照度，判断当前的照度是否满足隧道照明要求，如果不满足，就下发新的控制命令给隧道灯，从而改变隧道的照度。灯具和照明控制器之间，以及灯具和灯具之间的数据传输可采用现场总线连接。为了满足现场实际的控制需要，隧道照明控制器设置有多路输出接口，最多可同时控制8路输出。为保证行车安全，调光系统在调节隧道照度时，采用照度渐变控制方式，分步逐级达到目标照度，以避免因照度突然变化而产生不安全因素。
3系统通信网络设计
采用 CAN 和 RS485 总线通信技术进行数据传输，都需要专门投资铺设通讯线路，当数据传输总线与LED灯电源线路并行敷设时，会有高压脉冲耦合侵入，通信质量易受到影响。而 Zigbee是基于IEEE802.15.4协议的一种新兴的短距离无线通讯技术，能有效解决以上问题，非常适合在测量节点较多、分散、不要求较高数据传输速率的控制领域应用。本系统中的隧道照明控制器配备Zigbee模块，能够简单快速地进行Zigbee组网。
相对于舞台照明需要场景的快速变化，隧道照明的调光变化较缓慢，因此在通信协议的选择上采用了更为合适的 DALI： 数字可寻址照明接口协议标准。DALI是照明控制设备之间数据通信的接口标准，该技术的最大特点是可对系统内 LED 灯具独立寻址并进行精确的控制，尽管这些灯具在强电上是同一个回路或不同回路，但在照明控制上与强电线路无直接的联系。该技术为控制带来极大的灵活性，可根据需要设计满足其需求的照明方案，甚至在安装结束后的运行过程中仍可修改控制参数，而无须对线路做任何改动。采用 DALI 标准的系统，功能模块相对较少，结构简单，安装方便，调试也十分便捷，可以实现许多基于回路控制的智能照明控制系统无法实现的功能。
同时，DALI 技术是双向通讯，不仅可以发送控制指令，而且可反馈 LED 照明控制器及光源的工作状态和故障信息，这给运营维护和集中管理带来了极大的便利。
4隧道照明PLC控制
PLC是指以计算机技术为基础的工业控制装置，其可靠性高、能耗低、抗干扰能力强等特点为高速公路隧道照明实现智能高效管理提供有力保证。本系统的PLC采用菲尼克斯的RFC460R，不仅能够满足系统控制功能的要求，还可以实现双CPU冗余，即当其中一个CPU异常时自动切换到备用的 CPU，从而进一步提高系统的可靠性。RFC460R根据设置的照明控制方式，通过数字输出模块对照明进行控制，并通过数字输入模块对照明的反馈信号进行采集。照明控制方式是隧道照明PLC控制系统的关键技术，直接关系到整个系统的运行效果。高速公路隧道照明方式先后经历了人工控制和自动控制两个阶段。自动控制通常包括时间自动控制、亮度自动控制等方式。
4.1时间自动控制
隧道照明根据时间自动控制是通过对一天24h进行划分，在不同的时间段内采用不同的照明等级。一般情况下，中午时间段内照明等级最高，隧道所有灯具全开，而深夜时间段内照明等级最低，只需开基本照明即可。时间自动控制方式存在一定的缺陷。例如，季节的不同，昼夜的时间区分也不一致；雨天、重阴天等天气，即使是中午时间段也不需要高照明等级。因此，只使用时间自动控制方式会造成电能浪费。不过在其他控制方式因设备故障或其他原因无法使用时，时间自动控制方式仍不失为备用的控制策略。
4.2亮度自动控制
亮度控制是根据洞口背景的亮度来调节隧道的照明等级。洞外亮度检测器负责对洞口亮度进行检测，并将检测到的亮度值转换成电流信号（4-20mA ）。PLC的模拟量输入模块可以接收该电流信号，并转换成十六进制数值。PLC的模拟量输入模块能够实现15位精度的AD采样。
5结束语
我国公路交通建设规模的不断扩大，公路隧道数量日渐增多，现已成为实现高速、便捷、安全运输的重要设施。高速公路隧道照明系统设计不仅需要为驾驶员提供舒适、安全的光环境，更要节省运营开支。现有的高速公路隧道照明系统缺少节能措施，在交通量明显减少的情况下依旧按照设计值提供照明，使电能的使用效率很低，造成严重浪费。如何根据交通量的大小，依据车辆行驶的需要提供照明是现阶段有效降低隧道运营开支的重要课题；如此可实现高速公路隧道照明系统的节能控制，对提升道路管理质量和节能减排有重要意义。
参考文献：
[1]王青苗. 基于PLC的隧道照明控制系统设计[D].长安大学，2015.
[2]崔丰曦. 基于模糊神经网络的隧道照明控制系统研究与设计[D].湖南大学，2008.
[3]唐春. 车辆感应式隧道照明控制系统研究[D].长安大学，2012.