基于电力线载波的隧道LED灯管理系统研芗.pdf
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1、公路 交通技术2 0 1 1 年 1 0月 第 5期T e c h n o l o g y o f Hi g h w a y a n d T r a n s p o O c t 2 0 1 1 N o 5 基 于 电力 线载波 的隧道 L E D灯管理 系统研究 张 韬 ( 重庆高速集团北方建设分公司, 重庆4 0 1 1 2 1 ) 摘要 : L E D灯是未来 高速公路 隧道 照明的主要灯具 。介 绍一种以 电力线载 波技 术为核 心的隧道 L E D灯管理 系统 , 其 可以克服传统 电力线载 波技 术的弱点。试验证 明, 该 系统 不仅 可对隧道 L E D灯进行高效管理 , 而且还
2、可实现隧道 照明的按需控制和节能运行 , 对高速公路的运营管理具有重要意义。 关键 词 : 隧道 ; L E D灯管理 系统 ; 电力线载波 文章 编号 : 1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 1 3 7 0 4 中图分 类号 : U 4 5 3 7 文献标 识码 : B Re s e a r c h O n Ma n a g e me n t Sy s t e m f or L ED L a mp s i n Tu n n e l s Ba s e d O n Po we r L i n e Ca r r ie r H ANG Ta 0 1 隧道 L E D灯
3、管理系统的提 出 L E D光源是不含汞等化学性污染物 的绿色 、 环 保光源 , 具有 寿命长的特点 , 在高速公路上已得到较 多应用 。随着 L E D照 明灯具价格不 断下降及性 能 不断提升 , 性价 比日益增高 , 可以预见 , 在未来的3 5年内, L E D灯具将 成为隧道照 明的主流灯具。由 于传统高压钠灯的控制管 理方式非常落后 , 因此必 须根据 L E D灯具的特点和优势 , 建立新 的隧道 L E D 灯具控制管理 系统 , 以实现对 L E D灯 具 的高效管 理。L E D灯具相对于传统 高压钠灯 , 具 有调光容 易 等诸多优势 , 在照 明设计亮度大于照明需求亮
4、度 的 大背景下 , 在 L E D灯具控制管理系统 中增加调光控 制环节 , 使其可根据洞外亮度 、 时间、 车流量和车速 来实现隧道照明的按需控 制 , 从而实现隧道照明的 节能运行。因为在无机械通风 的短隧道 中, 照明能 耗 占整个隧道能耗 的 9 5 以上 ; 在有机械通风 ( 含 轴流风机和射流风机 ) 的中长隧道 中, 照明能耗也 占整个隧道能耗 的4 0 以上 。可见 , 做好照明节能 对降低整个隧道的能耗 和运 营成本具有重要意义。 本文提出利用 电力线 载波技 术和隧道 L E D灯照 明 管理系统对隧道照明进行控制 和管理 , 这样 就屏弃 了隧道照明回路控制 的传统模式
5、 , 使驾 乘人员在 隧 道内行驶 的舒适度更加提高 , 并更加节约能源。 2 隧道 L E D灯照明管理系统结构 收稿 日期 : 2 0 1 1 0 72 1 作者简介 : 张韬 ( 1 9 8 1 一) , 男 , 重庆市人 , 本科 , 助 工 招商局重庆科研设 计院开发 的隧道 L E D照 明 管理 系统 由 L E D灯实时数据库 、 L E D灯 管理软件、 L E D灯亮度控制软件 、 隧道监 控 网络 、 L E D照明控 制器 和 L E D灯构成 , 结构框图如图 1所示 。 甲 交换机 隧道L ED 灯 图 1 隧道 L E D灯管 理系统 隧道 L E D灯实时数据库
6、 : 数据库 中可存储每个 隧道 L E D灯 的地理位置 ( 包括隧道名称和具体安装 位置 ) , 灯具使 用历史 、 当前状态 、 功率输 出状态 等 信息 , 由于灯具信息更新速度较快 , 使用实时数据库 可有效解决普通关系数据库在快速更新对象和实时 控制对象上所遇到的难题 。 L E D灯管理软件 : 可有效配合 L E D灯实时数据 库实现 L E D高效管理。由于有 L E D灯实时数据库 的支撑 , 其可 以轻松实现隧道 L E D故障灯 的查找和 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 3 8 公路交通技术 2 0 1 1丘 定位 , 使灯具的管理
7、和维护变得容易。运营维护单 位将传统的外出巡 逻更改 为计算机查询 , 可大大提 高灯具的管理效率。 L E D灯亮度控制软件 : 目前 , 在重庆地区高速公 路 中, 隧道 L E D灯亮度控制功能为隧道监控 系统功 能的一部分 。为 了更好地实现隧道照明的按需控制 和节能控制 , L E D灯亮度控制软件将 隧道 L E D灯亮 度控制功 能从 隧道 监控 系统 中独 立 出来 , 更便 于 L E D灯亮度控制策略的制定 和实施。 L E D照明控制器 : 从隧道监控 网络接收 L E D灯 亮度控制软件发 出的亮度控制命令 , 然后再 以电力 线载波的方式 , 将亮度控制命令传递给 L
8、 E D照 明控 制器控制范围内的所有隧道 L E D灯。 隧道 L E D灯 : 隧道 L E D灯是隧道 L E D灯管理 系统的终端和核心 , 为便于隧道 L E D灯 的亮度调节 和状态上传 , 根据公路隧道 的特点 , 选择 电力线载波 作为信息传输方式。 车辆检测器 、 洞外亮度仪、 隧道监控 网络等 : 属 于隧道监控系统 , 但是也是 隧道 L E D灯管理系统的 重要组成部分 , 可为隧道 照明控制提供依据和信息 传输 3隧道 L E D灯管理系统的主要功能 隧道 L E D灯管理系统的主要功能为 : 控制隧道 L E D灯的照明状态 , 实现 隧道 L E D灯 的节能运行
9、 ; 全面掌握隧道 L E D灯照明状态 , 实现隧道 L E D灯高 效管理。 3 1 隧道 L E D灯管理系统的照明控制 目前隧道照明控制方案主要有 2种 : 一是 以地 理时钟为依据的时控法 , 二是 以洞外亮度为依据的 光控法。 时控法的主要缺点是 : 不考虑天气对光 照度 的 影响, 每 d在固定时间开灯和关灯 , 从而造成 阴雨天 光照度严重不足但没有开灯 , 或 晴朗天气虽然光照 度充足但到了固定 时间仍然开灯 , 出现浪费电力的 现象 。光控法的主要缺点是 : 在光线不足的白天, 或 夜晚有强光照射时都可能产生误动作。本文介绍采 用时控和 光控相 结合 , 按 照 明需求 控
10、 制照 明亮度 ( 含开启和关闭) 的调光控制方案。 时控和光控相结合的控制模式为 : 隧道 L E D灯 亮度控制系统通过 隧道监控系统 网络 , 从车辆检测 器和洞外亮度检测仪得到车流量、 车速 、 洞外亮度值 及系统时间, 根据当前车流量 、 车速 、 洞外亮度值和 时间的最新信息, 生成隧道照明的亮度控制命令 , 亮 度控制命令通过隧道监控系统网络传至安装在 隧道 变电所 的 L E D照 明控制器 , L E D照明控制器又将亮 度控制命令 以电力线载波的方式传递给该照明控制 器控制范围内的隧道 L E D灯 , L E D灯则根据从 电力 线载波接 口得到的控制信息来实现其亮度的实
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