《高级人工智能技术》智能隧道照明控制系统研究

0引言 .......................................................... 1.

1智能隧道照明控制系统 .......................................... 1.

1.1智能照明的发展 ........................................... 1.

1.2隧道照明电能节能控制低效的主要因素 ...................... 2

2智能控制隧道照明系统的方法 ................................... 2.

2.1传统型智能照明控制方式 .................................. 2.

2.2分时段照明智能控制方式 ................................... 3

2.3全智能自动化控制模式 .................................... 4.

2.4我国隧道智能照明现状 ..................................... 4.

3提升隧道智能控制系统的效能 ................................... 4.

3.1提升隧道智能控制系统的效能的方法 ........................ 4

3.2总线型能照明控制系统 .................................... 5.

3.3各类总线型控制系统比较 .................................. .6.

4结束语 ........................................................ 7.摘要：经济的快速发展及建设规模的更加扩大，能源供应出现越来越紧张的趋 势，低碳节能更加显得重要。隧道照明智能系统的设计原则遵循“安全、经济、 环保、节能”的原则，也是工程建设的目标。终端节能放在重要位置的观念己被 人们所接受，不论是建筑工程中的空调，工业及公共建筑的照明，及家庭照明， 节能灯具现在应用的很深入广泛。智能照明控制系统相对于传统的照明控制系 统，存在一定的优势，如何实现隧道照明系统控制的节能和高效是目前系统设计 和应用两个阶段重点需要解决的问题。

关键词：智能控制；照明系统；隧道

Abstract： As the growing of the economy and the large of construction, power

supplying is tight and the energy-saving policy is more important. The design of

tunnel lighting intelligent control system follows the principle of "safe, economic,

environmental friendly and energy-saving" which is also the target high way con

struct ion. The safety and en ergy-sav ing prin ciple should be both followed and the

key questio n is to solve the con tradicti on of the two prin ciples. The key problem of

the desig n and applicati on stage is to realize en ergy-sav ing and high efficie ncy of

the tunn el light ing in tellige nt con trol system.

Key words: In tellige nt Con trol; Lighti ng System; Tunnel1

智能隧道照明控制系统研究

0引言

由于交通量大、且隧道路线较长，如果照明系统设置不当，会造成驾驶员的 视觉疲劳，影响隧道内行车的安全性和舒适性，这是隧道照明智能系统控制需要 解决的首要问题。在公路隧道众多的武汉，隧道照明系统的设置成为了耗资巨大 的系统工程，而隧道的智能控制系统的节能设置能节约不少的成本， 同时减轻了

智能控制系统的安全、维护等费用。所以，以上两个实际问题是本论文着重研究 的方向，通过文献调研、理论分析等手段，结合隧道照明技术的发展现状和未来 发展趋势，探讨照明智能控制系统的问题及解决方法。

1智能隧道照明控制系统

隧道照明系统每年消耗大量的电能， 这其中也存在很大的节能空间。智能隧 道照明系统控制系统包括一个监控中心、 若灯网络协调器、若干路由器节点，以 及监控中心与路灯网络协调器之间、路灯网络协调器与路灯路由器节点之间的通 信控制⑴。路灯智能控制系统是通过因特网实现远程监控、节能管理每一盏灯， 实现单灯监控功能，达到单灯一体化，从管理和节能两个角度对用户照明系统进 行全方位、精细化管理，采用路灯控制系统不但能改善照明效果， 而且节约了大 量电能，应用前景十分广阔。

1.1智能照明的发展

智能照明系统是自动化的一个子系统， 它相对独立，当其他系统出现故障时 不会影响照明系统正常工作⑵。随着科技的发展，照明控制系统也朝着智能化发 展，但是我国智能化照明技术的应用还不广泛， 大多数建筑仍然使用传统的照明 控制方式。传统照明控制系统原理极其简单，但它一旦被固定将无法改变，不能 满足用户对照明的个性化、节能等方面的需求。目前，有部分隧道采用了 BA系

统来监控照明，但仅仅实现了定时开关和区域照明的功能。 真正的智能照明控制 系统能依照照明区域的要求，可以完全实现时间控制、室内外亮度控制和个性功 能等，不仅可以延长照明灯具的寿命还能节约能源。 2

1.2隧道照明电能节能控制低效的主要因素

1.2.1洞外亮度大范围变化而洞内亮度相对固定隧道的智能控制系统设置 时，其亮度往往是按照夏季中午最亮时作为默认计算值， 没有考虑维护系数，特

别是洞外的亮度随着季节、气候、时间而时刻变化，洞外连续而相对规律的亮度 变化没有被考虑在内，仅仅是靠采用简单的分级调光方式照明，这有很大的弊端， 主要是系统控制不稳定，以及能源的浪费，而采用晴天分级系统和亮度曲线调节 系统能够有效控制电能的浪费，同时通过分析隧道智能控制能耗比值曲线可以求 出浪费的电能和实际的电能需求，目前大多数隧道照明控制系统的耗能都是电能 需求的两倍以上［3］。当采用四级调光的LED灯时可以节约40%的电能，这是隧 道照明智能控制系统节能照明的目标。

1.2.2灯具功率规格少隧道照明灯具功率规格少是不争的事实， 隧道照明的

标准值是事先设定的，当大幅超过行业标准水平属于过度照明， 通常高压钠灯的 功率只有100w、150w、250w、400w几种［4］。而隧道高速公路照明灯往往只采 用35w-120w的灯具，灯具功率的配备并不成熟，比如单侧亮度控制不够、双侧 出现过度照明屡见不鲜。选用多角度的高压钠灯和多种功率的灯具既保障了隧道 内的亮度，也不至于使得出现过度照明的情况。而照明市场上的产品也并不成熟， 各个规格的灯具不完善，导致隧道内的亮度不够，往往只是在 35w-100w之间，

采用智能控制使得调节范围更为精细， 可以根据照明亮度的需求自动调节， 避免

过度照明，节约电能。

2智能控制隧道照明系统的方法

隧道照明系统每年消耗大量的电能， 这其中也存在很大的节能空间。智能隧 道照明系统控制系统从管理和节能两个角度对用户照明系统进行全方位、 精细化 管理，采用路灯控制系统不但能改善照明效果， 而且节约了大量电能，应用前景 十分广阔。

2.1传统型智能照明控制方式

智能型照明控制系统的发展已有数十年的历史，传统型智能控制系统作为隧 道照明智能控制的开端，包括对照明的开关控制盒自动调光控制方式， 打破了传

统灯控的手动为主的格局，大大提升了效率和电能使用率，其工作方式是通过安 装3

在照明控制系统配电回路中照明供电调节控制系统对电压、 电流和频率实现智

能调控的。其次，利用安装在照明控制系统中配电的回路通断实现有规律的智能 调控，传统照明智能控制系统的调光控制主要分为不连续的调光和连续调光， 按

智能调控的原理分为放电光源智能调控和热辐射光源智能调控 [5] 0

其中智能控制的过程是相对复杂的，比如通过外界环境光来控制电流也就是 控制照明灯的亮度，通过电压的频率也可以实现同样的效果。 早期的传统型智能 控制方式控制范围小、所谓的智能控制其实也就是半智能控制， 在自动化和安全 舒适性上需要更进一步。

2.2分时段照明智能控制方式

分时段照明控制方式吸纳了传统照明控制方式，具有节约电能、灵活多变的 特点，其简本原理是依靠总台控制中心控制的， 通过数字模拟转换器来控制隧道 的配电照明。所谓的分时段智能照明控制系统就是实现了照明开关的自主控制、 告别了传统照明方式的手动、人工控制。很好地解决了传统照明控制方式对“照 明控制相对分散和不利于有效管理” 等问题，照明控制的集中高效管理的问题解 决了，但始终在照明灯的亮度明暗调节上做得不够， 这是分时段市民控制系统的 软肋。

在深夜时候，人车稀少，在这种情况下，可以采用半夜自动关闭一部分路灯 来达到节能目的。这种做法并不会影响人们的活动和交通安全， 还可以适当的降 低路灯电力的消耗和自身的损耗，为降低照明功率的密度提供了条件。在目前， 深夜都采用适当降低照明功率密度来实现路灯的智能化控制要求和节能需要。

隧道照明智能化控制的主要方式是利用以下几种措施：首先是有规律的关闭 间隔部分照明，其次是适当的降低照明的供电电压，从而降低光源的输出功率； 第三在双灯光源灯头等形式中，深夜可以熄灭一个光源；最后是采用变功率镇流 器，从而降低光源的输出功率，做到合理有效的智能效果。这几种智能方式和智 能措施在当前是最为常见的措施和方式，但是其中也存在着问题需要改进。因此 在工作之中需要我们结合智能化措施进行分析和控制，提取相关措施。

2.3全智能自动化控制模式

随着社会经济的稳步提高，大型的隧道工程对于照明控制的需要不能简单停 留在传统自动照明控制上了，对“照明舒适度、艺术性”有了更高的要求，在追 求多4

样化的照明方式其实也就是在追求全智能自动化照明控制模式， 特别是随着

自动化技术和照明技术的日新月异， 全智能自动化控制模式成为了可能， 不仅响

应了工程节能的要求，在提倡的环保节能照明系统工程中，照明智能控制是一项 非常重要的一个环节，超长隧道的照明系统不仅要满足行车的视觉亮度， 更是要

给人视觉享受，创造出丰富的视觉空间，而传统的智能照明控制系统无法满足长 隧道“安全、多样化、节能、高效”的需求，全智能自动化控制模式方式呼之欲 出，其实也就是在传统智能控制模式上效能的提升。