高速公路隧道照明智能控制技术
高速公路隧道应用LED照明存在的几个问题
存在的几个问题
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目 录
• LED照明在高速公路隧道应用中的优势 • 高速公路隧道LED照明存在的问题 • 针对问题的解决策略 • 结论与展望
01
LED照明在高速公路 隧道应用中的优势
节能环保
01
02
03
无汞污染
LED照明不含汞等有害物 质，与传统荧光灯相比， 更加环保。
眩光问题
灯具角度设置不当
若LED灯具的投射角度设置不当，可能导致直射光或反射光刺入驾驶员眼睛， 产生眩光效应。眩光会使驾驶员瞬间失明或视线模糊，极大增加交通事故风险 。
高亮度LED产生的眩光
部分高亮度的LED灯具在夜间或光线较暗的环境下容易产生眩光，对驾驶员的 行车安全构成威胁。
维护与管理问题
维护成本高
LED照明系统相较于传统照明系统更为复杂，维护起来需要更高的技术要求和成 本。包括灯具替换、驱动电源更换等维护项目，都需要专业人员进行操作。
智能化管理水平待提高
目前部分高速公路隧道LED照明系统的智能化管理水平仍有待提高。缺乏智能化 的照明控制系统，无法实现实时调光、故障预警等功能，增加了隧道运营管理的 难度。
耐候性强
LED照明具有良好的耐候 性，能够适应隧道内各种 恶劣环境。
高亮度与良好的色温
高亮度
LED照明具有高亮度特性，能够 确保隧道内照明充足，提高行车
安全。
良好的色温
LED照明可以提供合适的色温，使 驾驶员在行驶过程中更加舒适，减 轻视觉疲劳。
光线均匀
LED照明设计可以使光线分布更加 均匀，避免出现隧道内明暗不均的 情况。
提升照明质量与安全性的建议
优化照明设计
关于高速公路隧道智慧照明调光系统的研究
关于高速公路隧道智慧照明调光系统的研究摘要：本文将围绕高速公路隧道智慧照明调光系统设计内容开展分析，阐述完善监测设计、强化检修维护、合理选用灯具、测试控制方案等优化方法，提出高速公路隧道智慧照明调光系统的控制路径，以此降低照明灯具能源消耗，保障高速公路行车安全，实现照明调光系统智慧化管理的目标。
关键词：LED灯具；智慧化管理；照明调光系统引言：智能调光系统是指用于改变光通量、照度，采用新型灯具，达到优质照明效果的调节系统，将其运用在高速公路隧道，不仅可以减少不必要的碳排放，实现按需服务目标，还能通过智能控制，节约人力资源，保障车辆安全，减少资金成本。
为此，笔者将对高速公路隧道智慧照明调光系统的设计内容开展深入分析。
一、高速公路隧道智慧照明调光系统的设计内容与优化方法（一）设计内容高速公路隧道智慧照明调光系统设计需要充分遵循保证驾驶人员视觉体验良好的原则，确保灯光覆盖范围能够满足驾驶员通行要求，充分发挥灯光的视觉诱导作用，提高灯光的舒适度与柔和度，协助驾驶员准确识别路况信息。
且灯控系统能够结合环境变化，进行灯光亮度的调节。
比如：洞外引道，停车视野范围100m，照度均匀度在0.4以上，平均照度达到1cd/m2；入口段，平均照度为80cd/m2，照度均匀度在0.4以上，采用等照度配光的LED灯；出口段，停车视野范围为100m，平均照度为7.5cd/m2，灯具为LED隧道灯。
系统结构主要分为：感知层，其作用在于车辆检测、亮度收集以及现场调光；网络传输层，主要负责通信信号的接收、传输，支持多种形式的通信协议以及通信方式；远程应用层，能够实现内部调光、数据统计，进行传感器的信号判定，形成灯光控制指令，并将收集后的信息进行本地化处理。
而监管平台，则具有数据管理、目标锁定等功能，可以根据区域、分段实施智慧管理，结合互联网技术实现遥控操作，并结合本地环境进行时间调节，以此推动灯具管理的人性化发展。
具体的高速公路隧道智慧照明调光系统设计内容主要分为以下几点：1.主控模块从设计逻辑角度来看，主控模块是指以照明设施为基础，所打造的控制中心，其作用在于：控制照明灯具在不同环境、触发条件、电压等级下的照明亮度，在设计过程中，需要利用系统程序进行数据检测，对各类灯具下达操作指令，判断主控模块的运行是否能够保证照明设施的安全使用，最大程度减少不平衡控制，延长灯具的使用寿命，避免维护成本过高。
高速公路隧道照明智能控制系统[实用新型专利]
![高速公路隧道照明智能控制系统[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c39fd40b524de518974b7d2b.png)
专利名称：高速公路隧道照明智能控制系统
专利类型：实用新型专利
发明人：钱怀风,叶剑勇,丁军,陈广辉,高林,郝国昌,刘翔,陈震申请号：CN200920279276.2
申请日：20091130
公开号：CN201639816U
公开日：
20101117
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种应用于高速公路隧道照明的智能控制系统，利用自主研发的带有CAN-BUS总线通信接口的照明控制器，将隧道内所有的照明灯和车辆检测器、洞内外亮度计、照度计连接成一个完整的控制网络，可根据车流量的大小，洞内外环境亮度及其对比程度对隧道照明灯的亮度从0-100％进行自动调节。
申请人：江西方兴科技有限公司
地址：330025 江西省南昌市洪城路508号
国籍：CN
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高速公路隧道LED照明智能控制示范应用
图 １ Ｐ ＷＭ 控 制恒 流 模 块 原 理 图
工程 。目前 ， Ｌ Ｅ Ｄ隧道照明控制 大多与高 压钠灯 照明一样 ， 没 有采用按需照明、 智能控制 。Ｌ Ｅ Ｄ灯响应 迅速 ， 其启动 响应时 间为纳秒量级 ， 每次 点亮 只是 瞬间过 程 ， 因此完全 可 以针 对使
量 坌 堑 ｓ ｎ ｅ ｊ ｕ ｅ ｎ ×
高 速 公 路 隧道 Ｌ Ｅ Ｄ 照 明智 能控 制 示 范 应 用
路 杨 黎碧 波 张春化。 马荣贵。
（ １ ． 陕西 省交 通建设 集 团公 司 ， 陕西 西 安 ７ １ ０ ０ ７ ５ ； ２ ． 长安 大学 ， 陕西 西 安 ７ １ ０ ０ ６ ４ ） 摘 要： 为 了实现按 需照 明 ， 节 约 电能 ， 并延 长 Ｌ Ｅ Ｄ灯寿命 ， 设 计 了一种高 速公 路隧 道 Ｌ Ｅ Ｄ照 明智 能控 制 系统 ， 由传感 器 、 计 算机 、 照
２ ＿ ２ 控 制 模 式 （ １ ）自动 模 式 （ 远程 控 制 ） 。按需 照 明 ， 依 据 洞 内 外亮 度 、 车 流 量 和车 速 自动 调 整 照 明灯 亮 度 。洞 内局 部 因烟 或 雾 能 见 度 降 低时， 照 明亮 度 自动 增加 ， 保证安全 ； 洞外亮度强时 ， 照 明亮 度 自
速率 （ 通常高于 １ ０ ０ ＭＨｚ ） 在零电流和最大 Ｌ Ｅ Ｄ电流之间进行 切换 ， 从而调节 白光 Ｌ Ｅ Ｄ 的亮 度 。该 占空 比改变 了有效平 均 电流 ， 从而可实现高达 ３ ０ ０ ０： １的调光 范 围（ 仅受 限于最小 占 空 比） 。由于 Ｌ Ｅ Ｄ电流要 么处 于最大 值 ， 要么被 关 断， 所 以该
高速公路隧道照明节能与智能控制系统
高速公路隧道照明节能与智能控制系统摘要：高速公路隧道照明设备运维管控的实际需求，经过一系列技术探索，优化并形成了信息化解决方案。
方案可有效提高高速公路隧道照明智能控制的稳定性与可靠性，减少高速公路隧道照明日常养护的运维管理成本，减少运维出车次数，降低碳排放，保障高速公路车辆行驶的便利性和安全性，减少因隧道照度不合理带来的车户投诉，提高公众出行服务的满意度，具有良好的经济价值和社会效益。
关键词：高速公路隧道；照明节能；智能控制引言隧道照明系统是高速公路运行过程中的重要环节。
照明系统作为隧道机电系统的主要构成部分，其在正常运行状态下通常会消耗大量的能源。
照明系统的功能是向经过隧道内部的车辆提供安全、亮度适中的行车环境，隧道照明系统在确保高速公路车辆安全行驶方面发挥着重要作用。
但是，为响应国家节能政策的号召，应增强对高速公路照明节能与智能控制系统的研究，减少能源消耗。
1 高速公路隧道照明节能控制的主要内容1.1按需分配最初，高速公路隧道照明节能控制主要采用人工控制的手段，通过远程或者本地的方式手动操作高速公路隧道照明系统，使其能够根据高速公路隧道照明需求的动态变化，实现照明的智能化分配，从而达到“按需分配”的照明效果。
但这种控制方式的运行成本较高，同时人工控制的时延对高速公路隧道照明系统充分发挥作用带来一定的影响。
因此在现代通信、网络技术发展的过程中，需要使用远程控制计算机，按照预定的程序、时间段分配照明，提升照明控制的智能化水平，保障控制效果完全满足“按需分配”的要求。
需要在原有系统的基础上，提升控制策略的智能化水平，以满足更多场景下高速公路隧道照明的需求。
1.2精准照明在不同情况下隧道对照明的要求有较大的区别，如雨雾天气需要确保最大的照明效果，避免司机视野不佳对行驶安全和舒适度带来的不良影响；夏季内外光照差距较大，需要确保内外光源的变化不会引起短暂眩光的情况；在阴天，需要适当降低照度，确保隧道照度在合理的范围内，并提升照明的舒适度。
智能照明调控系统在公路隧道中的应用
２ 、双 水平 电抗 器
目前 隧 道 中的 照 明控 制 基 本 都 是 通 过 ＰＬＣ （ 编 程 控 制 可
器 ）进 行控制 ，在监 控 中心可 以通 过手动控制 ，因为 隧道环
境 有 烟 尘 的 影 响 ，监 控 员 仅 从 监 控 画 面 不 能 准 确 地 手 动 控 制
了 照 明 灯 具 的使 用 寿 命 ； 目前 隧道 中 的 照 明 系 统 不 能 采集 电 压 、 电流 值 ，也 不 能 利 用 车 辆 检 测器 采 集 的 信 息 和 光 强检 测
器 采集 的信息 ，究其 原因就是所需 时控 灯具不能 自动控 制 ，
因 而 增 加 了 维 修 工 作 量 ，产 生 了过 高 的 维 护 费 用 。 因此 ，采 取 措 施 稳 定 照 明 电压 ，并 实 时 控 制 所 需 灯 具 ，将 可 以节 约维 修 费 用 。 另 一 方 面 ，面 对 电费 开 支 巨 大 压 力 ，在 隧 道 中各 段 和 时 段 中采 取 某 些 措 施 也 是 势 在 必 行 的 。
好 照 明灯 具 的开 合 。
因 此 本 系 统 为 解 决 这 个 问题 提 出 方 案 ：智 能 照 明调 控 设 备＋多 回 路 时 控 设 备 。实 现 隧 道 内 照 明 灯 具 既节 能 又 能 实 时 自动 控 制 ，并 且 能 进 行 远 程 控 制 。 根 据 隧 道 实 际情 况 以 及 目前 市 场 上 比较 成 熟 的 照 明智 能 调 控 系 统 来 看 ，控 制 原理 基 本 都 一 样 ， 接 线 方 式 也 是 大 同小 异 。智 能 照 明系 统 的 优 点 就 是 不 改 动 原 来 的 照 明 控 制 系 统 ， 也 不 需 要 重 新 敷 设 线 缆 ，只 需 在 原 先控 制 照 明 回 路 的 变 电箱
隧道照明控制原理及应用
隧道照明控制原理及应用隧道照明控制原理及应用隧道照明控制是一种智能化的控制，使用该控制可以实现自动化的隧道照明调节。
在隧道中，照明系统是非常必要且重要的，因为隧道存在很多危险因素，如道路的弯曲、坡度高低、人行和交通频繁往来等等。
因此，适当的照明能够帮助驾驶员更好地掌握车辆行驶方向，提高行车安全性。
隧道照明控制的原理可以简要概括为：控制器根据隧道内部的光线传感器和外部环境光线调节照明系统。
当隧道内部光线较暗时，控制器会启动照明系统增加亮度。
相反，光线较亮时，控制器则会通过减少光线亮度来降低照明水平。
除此之外，还可以通过增加或减少时间周期来控制照明的强度和亮度。
这样做不仅能够保持适当的照明水平，还能省电，降低能耗成本。
隧道照明控制的应用非常重要，可以在很大程度上提高交通安全性。
该技术的应用已经在全世界获得了广泛的应用，尤其是在新建隧道或旧隧道重修过程中。
一些大规模隧道，如：青岛港西隧道、厦门海沧大桥隧道，都采用了隧道照明控制系统。
隧道照明控制不仅可以保证照明的合理水平，而且可以降低碳排放量，减少环境影响。
与此同时，还可以减少隧道管理费用，降低电能费用和维护成本，为节能环保事业做出贡献。
隧道照明控制的优点如下：1.节能环保:隧道照明控制系统可以通过有效运用光传感器，根据环境中的总辐射、经纬度、云层和光照等因素来获取准确的光度计值，采用调节光度来减少不必要的光线量，从而到达节电的效果。
2.节省成本：隧道照明控制器可以自动化、智能化地调节照明系统的亮度和照明周期，避免了长时间的无人管理和无效照明，从而减少了能源消耗和相关的维护成本。
此外，控制器还可以通过网络传输，自动进行运营状态的监测和调控。
3.提高安全性：隧道照明控制器可以根据外界气象、时间和光线变化等因素来调节照明强度，以便车辆和行人在隧道内操作时更加安全和舒适。
同时，它还可通过隧道内部摄像机进行监测，以确保出现紧急情况时，隧道照明控制器能够立即响应，将照明强度调整到最佳状态，以便消除灾害的风险。
隧道照明智能调控系统
隧道照明智能调控系统
隧道照明智能调控系统是一种智能化的隧道照明管理系统，其通过使用先进的无线通讯技术和智能控制算法，对隧道内的照明设备进行全面的监控和调控，以提高隧道照明效果、节约能源、降低运维成本。
隧道照明对于确保车辆和行人的安全非常重要。
传统的隧道照明系统存在一些问题，如照明亮度不足或过强、照明设备故障等，这些问题可能会导致驾驶员视线受到影响，增加行车风险。
隧道照明智能调控系统的设计目标就是解决这些问题。
系统通过在隧道内的灯具上安装智能传感器，实时监测隧道内的光照强度、温度和湿度等参数，并将数据实时传输到控制中心。
控制中心利用提前设定的智能算法，自动调节隧道照明设备的亮度，以适应隧道内的不同光照条件和交通流量。
系统中的智能控制算法基于实时的数据分析和预测，可以根据当地的天气、交通流量和光线条件等因素，智能地调整隧道内的照明亮度和照明模式。
在天气阴沉或夜晚交通流量较大时，系统会自动增加照明亮度，保证驾驶员的视线清晰度；而在白天天气晴朗或交通流量较小时，则会适当降低照明亮度，以节约能源。
隧道照明智能调控系统还可以实现远程监控和故障诊断。
控制中心可以远程监控和控制隧道内的照明设备，及时发现和处理故障，提高运维效率。
系统还可以实时记录和分析照明设备的工作状态和能耗情况，从而为照明设备的维护和更新提供科学依据。
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高速公路隧道照明智能控制技术
摘要：随着高速公路建设规模的不断扩大,道路隧道照明控制面临着更高的
要求。
高速公路隧道为半封闭空间，没有自然光照射，在日间也需要人工辅助照明。
进出隧道时，光线会由明变暗和由暗变明，对人眼适应性提出了极大的考验。
此时，利用智能调光系统，可满足高速公路隧道独特的照明需求。
因此，探究高
速公路隧道照明控制中智能调光系统的应用具有非常突出的现实意义。
关键词：高速公路隧道;照明;智能控制技术
引言
从系统结构、控制措施、网络通信、应用软件等方面，阐述隧道照明智能控
制系统体系结构.提出了高速公路隧道照明智能控制技术要点，以提高隧道的运
行和管理效率。
1隧道照明智能控制系统体系结构
目前，时序控制系统是一种广泛应用于隧道工程照明系统的方法，它主要是
通过不同线路的增减来实现隧道内部照明设备工作的数量。
该方法具有简单、安全、可靠的特点，但由于没有充分考虑到车速对照度、车流量等外在因素对于
隧道内部光照条件变换的影响，而且由于天气条件不断变换，对隧道内的照明系
统也会产生不利影响。
它不能充分满足隧道的灯光需求，而且能源消耗较大。
随
着半导体照明技术的迅速发展，LED（Light Emitting Diode，发光二极管）光
源因其节能高效的优点在隧道内的应用日益广泛。
LED 照明具有寿命长、可靠性高、低功耗等优势，符合绿色节能环保的特点。
隧道照明智能化控制系统包括监
控中心主控计算机、LED隧道照明智能化控制器、数据通信接口等。
该系统采用
场地传感器对隧道内外部照度值、车速以及车流量等进行实时监测，并把资料传
输到监测中心。
主控计算机则根据所设置的光线调控逻辑，计算出每个隧道、不
同区段目前的亮度参数，并将其通过通信网络发送到各个隧道的 LED 照明控制器，发布光线调节指令。
隧道照明控制器根据预定的照明控制策略，采集汽车探
测器和光电探测器的检测信号，实现隧道内全部的灯光控制。
该系统的控制策略是，在平常没有车辆进入的情况下，只在隧道内部开启相应的基本照明、应急照明，这取决于探测到的洞室和外部的光强差值；在检测到有汽车进入隧道的时候，打开隧道入口的增强灯；当探测到车辆驶入隧道后，在车辆前方一定范围内增加
灯光；如果发现后方没有其他车辆跟随，就会关掉后方的增强灯，并且降低基础
灯光的亮度。
同时，通过测量到的光强度，可以判断出白天、夜晚以及晴天、阴
天等时间段的数值，使对应的灯光亮起或熄灭。
隧道的照明设备控制系统会根
据不同隧道的属性进行控制点的设置，首先是隧道入口处的控制，然后是隧道过
渡区域的照明控制，最后是出口区域的照明控制。
隧道照明控制器基于接收到的
亮度调节指令，通过 PWM 模式的占空比自动调节照明设备输出电流，来改变发
光二极管的亮度和运行状况。
主控电脑采用照度传感器，实时监控当前的隧道照度，判断当前的照度是否达到了要求，如果达不到要求，则对隧道内的照明进行
新的控制，从而达到控制隧道内部亮度的目的。
为了确保行车的安全，在调整隧
道的照明时，调光系统该方法通过逐步渐进的渐变亮度控制方式，使物体的亮度
逐渐降低，从而有效地防止了因亮度变化引起的不安全问题。
该系统可以实现单
一的单光源或局部光的群控，而且还能根据现场的实际情况，对其进行调整，从
而节省大量的电力，并能有效地减少运行费用。
2高速公路隧道照明智能控制技术要点
2.1 灯具状态采集模块
灯状态采集模块由照度计、流量检测器、视频常规检测器、天气传感器等公
路隧道部分组成，可以满足多部位、多时段光照强度数据采集要求，可以为灯具
开启和关闭、色温调节、光照调节提供依据。
高速公路隧道照明智能调光系统可
根据单一灯具控制要求，采集灯具光照强度数据以及运行回路电压、电流参数，
并将模拟信号转换为数字信号进行数字积运算。
进而经有线 RS-485 与主控模块
开展数据交换，精准记录电路参数及对应的功率因数、有功功率，实现精准调光。
2.2网络通信模块
高速公路隧道照明智能调光控制系统中的网络传输模块采用小型局域网控制。
网络传输模块的应用基础是主控模块下的分支网络、环境基础网络和照明灯具通
信网络端口，其主要由传感装置、输入输出端口、电子控制装置、电源装置组成，可以在准确、高效传输相关数据的基础上，全面监管照明设施运行状态，为状态
预警提供依据。
高速公路隧道照明主控模块与PLC 控制模块之间的通信网络为光
纤专网或4G、5G无线网；PLC 控制模块与单一灯具照度采集器之间的通信网络
为RS-485主线；照度采集器经输入输出端口与主控模块进行信息交互，经输入
端口执行、转发、接收主控器命令，经输出端口采集每一个灯具的照度、开关状
态信息与色温数据，同时经输出端口检测整条隧道照明回路的电缆电压、电流与
漏电信息，将数据汇总后集中反馈给主控器。
传输的数据包括隧道电量消耗数据、各回路电压值、各回路电流值，必要时可以应用浮动实点图展示各回路1 个月
（或1 周、1 d）的电量消耗数据，为智能照明控制提供依据。
2.3 应急照明模块
应急照明模块在高速公路隧道智能调光系统中独立运行。
突发事件发生与持
续时间不可控，在应急照明模块中需设计不间断电源（Uninterruptible Power Supply, UPS）作为备用电源。
同时，需要依据分级设计原则，合理设置电源一
级供应、二级供应方案，确保特殊情况下高速公路隧道应急照明能耗成本控制效果。
2.4声光控制模块
声光控制模块是高速公路隧道照明控制智能调光系统的基础。
隧道照明智能
调光声光控制模块由独立的声光控制开关、集成化的声光控灯具组成，需要综合
考虑设备运行成本与照明设施应用效率合理设计。
结束语
综上所述，随着科学技术的飞速进步，LED 照明系统是具有优越性能的控制
技术，将越来越多地应用于隧道照明领域。
本文详细探讨了高速公路隧道照明智
能控制技术，为改善隧道运行效果、减少运营费用、保证行车安全、推动高速公
路行业的长期发展提供了科学依据。
参考文献：
[1]杜逸,罗清.高速公路LED隧道照明智能控制技术创新探讨[J].中国交通信息化,2014(08):128-130.
[2]郑军. 高速公路隧道LED照明智能控制与节能优化研究[D].北京交通大学,2014.
[3]路杨,黎碧波,张春化,马荣贵.高速公路隧道LED照明智能控制示范应用[J].机电信息,2014(09):106-107.。