隧道过渡照明动态节能控制方法研究.pdf
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1、研究与探讨陈锦清(),女,助理教授,电气与设备工程师,从事建筑电气控制等研究。于杰生(),男,博士研究生,从事建筑供配电与规划研究。颜哲(),男,博士研究生,从事综合能源规划研究。基金项目:苏州市科技成果转化(碳达峰碳中和)项目();安徽省重点实验室开放基金()隧道过渡照明动态节能控制方法研究陈锦清,于杰生,颜哲,张永明,张鹏飞(福州职业技术学院,福建 福州 ;同济大学,上海 )摘要:针对目前我国隧道照明能耗高和智能化程度较低的问题,提出了隧道过渡照明动态节能控制方法。在隧道前方一定距离部署车辆感知传感器,隧道过渡区域部署照度传感器,控制中心根据采集的现场数据,在车辆进入隧道前智能控制照明环境
2、,实现来车提前亮车走灯暗的按需照明;使驾驶员在隧道路口明暗过渡更平稳的同时,达到节能低碳目标。提出的方法可为隧道行车创造安全、舒适、节能的照明环境,可为隧道过渡区域照明设计或改造提供参考。关键词:隧道过渡照明;车辆感知;动态控制系统;照明节能中图分类号:文献标志码:文章编号:():引言根据 年的统计数据显示,全国道路照明每年耗电量占照明耗电的 ,占全国耗电总量的 ,但每年约有 的道路照明电能被浪费,从相反角度思考,我国道路照明拥有巨大的节能潜力 。由于我国幅员辽阔,各个地区道路交通运输情况不一致,存在一些交通量低的道路现象。由于隧道结构特殊性,隧道灯具一整天都亮着,在交通量低的隧道中照明损耗是
3、巨大的。目前,关于隧道照明安全与节能的研究主要以灯具节能和控制方式的节能为主,灯具方面主要是 节能灯具普及应用 ,照明控制的研究大都集中于如何精确获得洞外亮度和交通量的监测值并实现符合标准规定下的隧道照明,控制方式由先前的回路控制到无级调光控制 。大多数隧道照明仅仅实现了定时自动开关灯、非智能调光和远程开关灯功能,并没有实现快动态控制功能,更没有极大限度地发挥系统的节能效果 。根据 公路隧道照明设计细则,智能控制除了根据实时采集的洞外亮度、交通量等参数,还需短时交通流预测理论,突出节能控制的特点,体现绿色照明的追求“按需照明”的理想设计目标,自动调控照明亮度。随着传感器技术的进步,采用实时车辆
4、动态流量监测,将其用于低交通量下隧道照明动态控制可研究与探讨大大降低能耗。在目前的背景下,提出了隧道过渡照明动态节能控制方法,该系统基于线圈车检器传感器和车流量传感器技术,可准确预判隧道车辆通过隧道情况,实现车到提前亮灯、车走则灯暗的动态控制理念。由于驾驶员进出隧道时,视野内光线的明暗均发生急剧变化,瞳孔大小变化来不及适应亮度,视野中会出现明显的“黑洞效应”和“白洞效应”现象 。隧道过渡照明动态节能控制方法是指在隧道入口采用分阶段照明,结合动态车流量,在感应到车辆时,隧道提前调整好过渡照明,同时采集当时的隧道内外照度情况,进行计算,调光控制器控制照明灯具亮暗来调整隧道环境亮度。当驾驶员在停车视
5、距外看到隧道时,隧道内照明已经是舒适状态,驶离隧道时,调光控制器控制隧道口灯具亮度逐级过渡到户外。综上所述,本文将设计在增加停车视距和控制系统反应时间下,将自动监测和控制相结合,在现有洞外亮度和交通量参数基础上,提出一种低交通量下的“按需照明”隧道照明控制方式,由原来的传统控制模式下“无效照明”造成的能耗浪费,改成通过“车来提前亮灯、车走则灯暗”的控制策略。同时解决隧道过渡照明动态节能控制系统的线圈车检器和隧道洞口安装距离,提前亮灯的时间,动态控制隧道入口的过渡照明的控制照明系统问题等。隧道照明特征分析公路隧道通常分为入口段、过渡段、中间段和出口段 。隧道分区段示意图如图 所示。入口段的灯具照
6、度应与外部环境照度接近,以顺利接入明暗适应曲线。入口段照明应多分层次,逐渐变化;中间段向室内正常照明靠近,出口段接近外部环境。在实际工程中综合考虑外部光照条件结合车辆通过情况,依据标准,再确认出入口段照度值设计灯具,形成隧道过渡照明动态节能控制系统。灯具控制方式根据不同区段有所不同,在入口段和出口段的隧道照明亮度随着隧道外环境的光照度的变化而变化,所以在入口段和出口段通常采集隧道外环境光照度来调节这两段中开关的灯具数量;在中间段,常常通过采集车流量和车速来控制开关的灯具数量。同时,公路隧道照明需要考虑当驾驶员进出隧道时视觉亮度快速变化时眼睛适应问题。图 隧道分区段示意图 隧道过渡照明动态节能控
7、制方法 动态节能控制方法构成隧道过渡照明动态节能控制系统包括道路现场层、控制层、执行层。系统构成原理图如图 所示。核心是控制层,包括控制中心、网关等,控制中心首先采集车辆数据,车辆数据包括车流量和车速。通过线圈车检传感器、车流量传感器来采集,目的是判断是否有车,并根据车流量大小来控制隧道内光环境。当有车时,控制中心根据照度传感器输入隧道内外的照度值,人眼适应亮度变化范围,计算出隧道所需的入口研究与探讨图 系统构成原理图段、过渡段和中间段照度。控制中心根据综合计算结果发出指令,控制调光控制器来调整隧道的灯具点亮控制系统模式。当无车辆进入时,不管外面的天气是怎样的,调光控制器仅开最低照明,现场智慧
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