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隧道智慧照明发展新方向初探

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：丁弘

[导读] 摘要：在当前的隧道照明系统中，存在管理模式单一、过度照明、信息化水平不高、远程监控系统工作状态不佳的问题，为了解决这一问题，需要大力推行隧道智慧照明系统。

        无锡照明股份有限公司 214000
        摘要：在当前的隧道照明系统中，存在管理模式单一、过度照明、信息化水平不高、远程监控系统工作状态不佳的问题，为了解决这一问题，需要大力推行隧道智慧照明系统。本文基于此，针对当前隧道智慧照明技术发展现状及其中的相关问题做出阐述与分析，并探讨隧道智慧照明发展的新方向。
        关键词：隧道智慧照明；问题；发展新方向；初探
        隧道是一个封闭环境，视线差，对于照明，有更为严格的要求，除了满足行车照明外，还要规避亮度变化对驾驶员视觉造成的影响，保障行车安全。因此，在隧道照明系统上，要能够满足智能调光需求，推行智慧照明系统是一个大势所趋。

        图：隧道智慧照明
        1隧道智慧照明技术发展现状
        在智能化控制技术的发展下，LED智能照明产品已经普及，在照明行业是升级上，产生了重要影响，近年来，我国的智能照明系统也取得了长足发展。尽管与发达国家相比，我国在这一方面的研究相对滞后，但是，公路隧道照明技术已经逐步成熟，浙江交科院、重庆交科院等经过了多年研究，已经取得了丰硕成果。在2015年，浙江省出台了《公路隧道照明节能控制应用技术规程》，对于当前我国隧道智慧照明的发展起到了积极作用。在我国各个地区，隧道智慧控制改造工作已经初见成效，但是，在具体的产品上，依然存在照明设施参差不齐、系统不稳定、不够安全的问题。总体来看，我国在隧道智慧照明的发展上，已经有10余年的发展历程，取得了显著进展，但是，离大规模的推广还是有一定的距离，在环境亮度、综合交通量、公路设计标准、行车速度等方面，还需要进一步研究，相关厂家的安全专业知识不不够，无法简单套用控制方案来制定隧道智慧照明系统。
        2隧道智慧照明关键技术
        在隧道智能照明系统中，其功能应该涵盖几个方面：第一，信息采集。检测过往车辆交通信息与洞外亮度，并以此作为输入参数来调光，以达到按需照明的目的，同时，对设备运行状态进行实时检测，分析登记故障的具体定位。第二，控制策略。在隧道中，有多个LED灯具，只是采用一个主控器，无法完成调控任务，对此，需要对具体任务进行分级，包括远程控制、现场主控制、调光控制、LED驱动控制几个级别。第三通信方式，隧道内照明灯具数量大，采用控制范围单一的通信系统，无法满足照明需求，因此，需要选择合适的通信方式来满足数据传输要求，当前一般采用分回路控制的方式，必要情况下，可以应用无线调光控制策略。第四，控制模式。控制模式能够对各类数据进行实时采集、分析，在交通事故、停电时，能够采用人工手动的方式来进行控制，而要达到这一目的，需要利用现场控制器程序来实现。在隧道智慧照明中，其关键技术包括几个方面：
        2.1亮度实时监测技术
        在整个隧道智慧照明中，亮度实时监测技术是其中一个极为关键的内容，这一技术是利用图像处理软件来分析路面亮度，反馈系统信息，为后续管理、监督工作提供基础，如果发现监控路段没有车辆，那么，会根据具体情况来调整亮度，避免行车对检测结果造成不利影响。同时，利用亮度实时监测技术，能够获取路面标志线、路面图像的灰度和距离，将标准灰度转化为亮度，实现对隧道内亮度的精准控制。
        2.2智慧照明调光技术
        该种技术是当前隧道智慧照明系统的重要调控模式，有系统采集车速、车流量、车辆油污等信息，利用专门的软件来对数据进行检测、处理，以车辆的环境信息、传感器信息作为依据来确定理论亮度值，再通过摄像机采集信息作为依据，分析路面实际亮度，并得出理论亮度和实际亮度之间的差异，调节灯具的亮度，满足照明需求。为了达到这一目的，需要设置专门的监控工作站，以提升亮度调节的精准性。除此之外，还可以采用时序控制模式和手动控制模式，时序控制模式是根据具体时间段的差异来调节亮度，如果隧道内无车，那么就会将照明转化为低能耗显示，而手动控制则是结合车辆速度和车辆信息，根据天气情况、时间段来手动调节，确定照明回路。
        2.3隧道照明传输方式
        隧道控制系统，需要将洞内传感器、洞外传感器相结合，通过各类软件对数据进行分析和处理后，利用调光驱动器来调节灯具的明暗，在传输方式上，一般采用有线传输和无线传输两类，其中，有线传输是应用线缆传输的形式，而无线传输是用电磁波来传输。有线传输需要通过信号线连接，无线传输则可以通过无线协议来实现传输，有线传输包括两种方式，用有线传输方式可以保证信号的安全、稳定传输，也可以保证数据传输效率，而无线传输有蓝牙、红外、超带宽通信等方式，这种技术有着延迟低、功耗低、容量大的特征。
        3隧道智慧照明发展问题和新方向
        在隧道智慧照明的发展上，其方向是节能、高效，当前，在隧道智慧照明中的应用光源主要为LED灯、高压钠灯和荧光灯，与传统光源相比，LED灯有着光色丰富、寿命长、色温容易控制的特征，显色性也较高，这也是构建隧道智慧照明系统的基础。而要真正实现智慧照明，需要采用无极调光控制和智能控制的方式，当前，国内的研究主要集中在智能控制系统上，对于内外环境对于智慧因子的影响，还有待深入研究。另外，在当前隧道智慧照明系统的研究上，还存在亮度突变的问题，这会严重影响行车安全性和舒适性，而当前的标准值也没有充分考虑到色温的问题，这不符合智慧照明系统的发展趋势，加上控制系统光源特征的限制，现有的控制效果十分粗暴，没有实现感测系统照明参数、控制理论之间的有机结合，对此，在下一阶段，需要设置科学的照明模式感知信息动态调光，减少动态照明、无效照明和过度照明，以满足节能降耗、安全驾驶的要求。
        在技术的成熟下，隧道照明传统PLC、电力载波、GPRS控制已经开始投入使用，与传统的隧道照明方式相比，在5G、局域网使用上，具有显著优势，但是，上述技术也存在一些不足之处。如信号较弱，容易发生故障，在照明入口位置，容易出现“黑洞”问题，对此，在下一阶段，需要从技术、管理等多个层面进行创新，致力于解决现有的技术问题。同时，有必要将城市内部道路隧道照明纳入城市照明管养工作中，实现一体化管理，通过该种管理模式，可以解决当前隧道照明管理中的种种问题，大幅提升管理能效和管理质量。
        4结语
        目前，我国的隧道照明系统普遍存在照明过度、管理手段单一、信息化水平低下、缺乏远程监控照明设备工作状态等一系列问题。针对隧道智慧照明系统的设计，需要结合不同公路的特征，对隧道相关参数进行计划分析，把握好调控措施和关键技术，在满足照明需求的同时，减少能源消耗，提升隧道的运行效益。
        参考文献
        [1]翁季,陈仲林.高速公路隧道智慧照明研究[J].灯与照明,2015,(4):1- 3,9.
        [2]黄艳国,倪艳明,许伦辉.公路隧道照明无级调光模糊控制方法[J].广西师范大学学报（自然科学版）,2011,(1):10-14.
        [3]陈仲林,李毅,胡英奎.视觉功效法及其在道路照明安全研究中的应用[J].重庆大学学报（自然科学版）,2008,(3):332-335.