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城市燈桿運營(yíng)
如通電子隧道照明智能控制系統方案
發(fā)布時(shí)間:2023-02-02

一、系統概述

如通隧道照明智能控制系統由隧道照明智能控制系統管理平臺RT-TLICS、隧道照明智能控制柜、亮度檢測儀、車(chē)流檢測儀等部分組成。安裝于隧道變電所智能控制柜中的集中控制器實(shí)時(shí)檢測隧道洞外亮度和車(chē)流量信息,結合隧道設計時(shí)速、等級參數,通過(guò)終端執行設備(開(kāi)關(guān)控制模塊、回路調光器或者單燈控制器)對隧道各照明段的照明燈具進(jìn)行開(kāi)關(guān)、調光、色溫調節等操作,使隧道內各照明段亮度符合國家交通部《JTGT D702-01-2014 公路隧道照明設計細則》要求,達到既保證隧道照明安全,又節約隧道照明能耗的目的,綜合節能率達到30%-50%。另外,配備能耗監測柜的系統可對照明用電能耗進(jìn)行檢測。

二、系統方案設計

隧道照明不同于一般道路照明,明暗環(huán)境的變化會(huì )對人的視覺(jué)造成較大影響,白天車(chē)輛駛入洞內,由于亮度驟降,人的視覺(jué)反應滯后形成黑洞效應,很難辨別洞內情況;而車(chē)輛駛出隧道時(shí),形成了白洞效應,造成強烈眩光。夜間的情況和白天正好相反。由于洞內外亮度差異大,進(jìn)入或駛出隧道時(shí),人眼需要適應時(shí)間,即產(chǎn)生適應的滯后現象。隧道照明就是為了創(chuàng )造洞內良好的工作視覺(jué)環(huán)境質(zhì)量,讓司機能清楚地辨認洞內路面上的目標或物體,消除視覺(jué)和心理障礙,確保在白天和夜間行駛的車(chē)輛以設計速度安全地接近并穿越隧道。

1、       隧道照明特點(diǎn)

(1).  隧道入口處照明。為了充分消除“黑洞”現象。隧道入口處照明就是通過(guò)增強入口段照明亮度從而減少隧道內外亮度差。

(2).  隧道內部照明。無(wú)論是白天還是晚上,隧道內的道路環(huán)境及對行車(chē)視覺(jué)產(chǎn)生的影響都不同于一般道路。由于隧道內部汽車(chē)排出的廢氣無(wú)法迅速消散形成煙霧,將汽車(chē)燈和道路照明器發(fā)出的光吸收和散射,會(huì )造成能見(jiàn)度降低。所以隧道內部照明需要保持一定的亮度值。

(3).  隧道出口處的照明。白天,汽車(chē)穿過(guò)較長(cháng)的隧道接近出口時(shí),由于通過(guò)出口看到的外部亮度極高,出口看上去是個(gè)亮洞,會(huì )出現極強的眩光,駕駛員感到極不適應;夜間與白天正好相反,隧道出口看到的是黑洞,駕駛員看不清外部道路的線(xiàn)型及路上的障礙物。所以隧道出口處的照明就是對這個(gè)亮度差的一種補償,使人眼對亮度差有一個(gè)過(guò)渡適應期。

(4).  隧道內的應急照明。由于隧道對于交通流的特殊作用,由于供電故障而造成照明缺失,對正常行駛于隧道內的駕駛員來(lái)說(shuō)是非常危險的,因此在隧道長(cháng)度大于200米以上是應建立緊急照明系統。采用雙路供電電源或者后備電源,應急照明的照度為正常照明的1/5以上。

(5).  根據交通部隧道照明設計細則,不同的道路等級、車(chē)流、車(chē)速以及隧道外亮度的值,對隧道照明的要求有所不同。

2、       以往隧道照明存在問(wèn)題

(1).  為了確保公路隧道行車(chē)安全,國家交通部相關(guān)部門(mén)出臺隧道照明設計規范,明確規定了公路隧道內各段照明的平均照度值要求,但是由于受燈具設備的選型與安裝、道路幾何與隧道走向、路名狀況、隧道反射特性等多方面因素的影響,隧道照明平均照度值計算變的非常復雜,實(shí)際運行的情況往往與設計偏差很大。公路隧道照明系統設計方案中普遍存在以下問(wèn)題:

u   公路隧道照明系統建設投資成本費用高;

u   公路隧道照明系統投入使用后,運營(yíng)能耗大;

u   公路隧道照明系統投入運營(yíng)后,維護工作量大費用高;

u   公路隧道照明系統實(shí)際運行時(shí),為了保證照明亮度,往往出現過(guò)度照明情況,能耗進(jìn)一步增大。

(2).  國內目前對隧道照明設備的控制方式主要有三種:手動(dòng)控制模式、分時(shí)段進(jìn)行的時(shí)序控制模式和分級控制模式。在實(shí)際使用中最常用的方案是采用分級控制模式,即根據當地四季氣候條件確定隧道外的照度,輔以交通流量值,對隧道燈具的亮度需求進(jìn)行控制分級。再根據季節和車(chē)流量變化,對隧道燈具進(jìn)行分組開(kāi)關(guān)控制。實(shí)際使用過(guò)程中,不同年份的季節,洞外照度差異很大,對隧道燈具的開(kāi)關(guān)控制也非常粗糙,經(jīng)常會(huì )出現無(wú)法滿(mǎn)足規范要求的情況,對交通安全造成一定的隱患,節能效果也不明顯。所以絕大部分都是采用時(shí)序控制模式,達不到原先設計的目的。

3、       系統設計原則

本系統設計遵循系統安全可靠、選用標準合理、技術(shù)先進(jìn)實(shí)用、可擴充性以及遠近結合的原則。

4、       隧道照明智能控制系統設計

根據隧道照明的特點(diǎn),依據交通部《公路隧道照明設計細則》,我們設計的隧道照明智能控制系統具有以下設備和功能:

(1).   鑒于隧道洞之間的運行工況不同,系統設計每隧道洞一臺主控制設備,安裝于隧道變電所。設備連接亮度檢測儀、色溫檢測儀、車(chē)流檢測儀、智能電能采集儀等傳感器,對隧道洞外、洞內亮度、色溫、車(chē)流、車(chē)速、照明用電能耗等信息進(jìn)行采集。設備以特定隧道的運行參數和采集到的環(huán)境信息,根據交通部隧道照明設計細則設計運行算法,計算特定時(shí)間隧道各照明段的目標亮度需求,然后輸出調光、開(kāi)關(guān)控制指令,驅動(dòng)終端控制器對隧道照明燈具進(jìn)行調光、開(kāi)關(guān)、色溫調節等操作以使隧道照明達到目標亮度和目標色溫要求。主控制設備通過(guò)以太網(wǎng)或者4G無(wú)線(xiàn)的TCP/IP方式與系統軟件平臺通信,接收系統平臺的控制操作或者運行配置指令。把運行狀態(tài)反饋給系統軟件平臺。主控制設備可以在與系統軟件平臺通信中斷的情況下獨立運行。

(2).   亮度檢測儀有冗余設計。由于洞外亮度數據是控制系統的關(guān)鍵數據,為此系統建立洞外亮度采集數據異常處理模型,保證調光參數的準確可靠。洞外亮度儀作為系統的關(guān)鍵部件,必須進(jìn)行現場(chǎng)檢測與校準,以保證采集亮度值的準確。

(3).   系統終端執行控制器。系統終端執行控制器接收主控制器發(fā)送的指令,對燈具(目前主要是LED燈)進(jìn)行開(kāi)關(guān)、調光、色溫調節等操作,使隧道內的亮度滿(mǎn)足交通安全的需要,又不至于過(guò)度照明,浪費電力,達到節能的目的。執行控制器分單燈控制器與回路調光控制器兩類(lèi)。單燈控制器具有采集燈具運行參數(電流、電壓、功率等)功能,可根據采集到的數據判斷燈具運行狀況,可以反饋給運行主控制器。發(fā)現故障發(fā)出告警。

(4).   系統有異常處理與保障機制。當主控制器出現故障時(shí),控制終端將全部打開(kāi)并調光100%輸出,確保隧道照明安全運行。

(5).   系統的數據、指令傳輸網(wǎng)絡(luò )設計,根據系統不同節點(diǎn)設備功能與環(huán)境需求特點(diǎn),采用包括TCP/IP、RS485、ZigBee、RS232以及4-20mA模擬傳輸等不同的傳輸協(xié)議與方式組成控制系統網(wǎng)絡(luò )。

(6).   系統設計有一個(gè)管理平臺。主控制器通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與系統管理平臺通信,對隧道照明智能控制進(jìn)行管理。主要功能有:

a)       給主控制器發(fā)送照明控制模式的切換指令(手動(dòng)、自動(dòng)、應急、自定義等),直接對執行終端發(fā)送操作指令進(jìn)行手動(dòng)開(kāi)關(guān)、調光操作;

b)       隧道照明控制系統設備的添加與部署、系統組態(tài);

c)        系統運行參數的配置,將參數下發(fā)給主控制器;

d)       記錄主控制器上傳的燈具運行狀態(tài),告警信息的記錄與反饋;

e)       運行數據的記錄與查詢(xún)。如用戶(hù)操作信息、設備運行狀態(tài)信息、主控制器采集和上傳的電流、電壓、用電量、洞外亮度、車(chē)流等。

三、系統組成

1、  隧道照明智能控制系統管理平臺RT-TLICS

主要功能模塊有:用戶(hù)與權限管理、隧道總覽與實(shí)時(shí)監控、設備管理、隧道部署管理、配置同步、系統日志、數據統計分析等。

2、  隧道照明智能控制柜

由公司自主研發(fā)的集中控制器RT-S200、開(kāi)關(guān)模塊RT-SC0816、回路調光控制器RT-LD06、4G通信模塊等主要設備組成。

3、  能耗監測柜(可選)

與隧道照明智能控制柜、上位機系統軟件一起,組成隧道照明智能控制系統。通過(guò)能耗監測柜,測量和記錄隧道照明各回路在不同工況下的電能數據,為隧道照明節能效果評價(jià)、分析以及節能策略的制定提供可靠依據。

4、  單燈控制器

控制終端,對單個(gè)隧道燈具進(jìn)行調光、色溫調節操作控制。單燈控制器的通信方式有ZigBee無(wú)線(xiàn)通信和RS485通信可選。

5、  亮度檢測儀和道路車(chē)流檢測儀

亮度和車(chē)流檢測儀是隧道照明智能控制系統的關(guān)鍵設備。本系統支持2臺洞外亮度儀和多臺洞內亮度儀的數據采集。系統建立洞外亮度采集數據異常處理模型,保證調光參數的準確可靠。洞內亮度采集數據可作為系統運行的參考。

6、  控制線(xiàn)纜、通信線(xiàn)纜、通信輔助設備等。

四、系統架構:

1、  采用單燈控制器為執行終端的方案架構

1RS485有線(xiàn)通信方案

(2)ZigBee無(wú)線(xiàn)通信方案


2、 采用回路調光器為執行終端的系統方案

五、系統主要功能

1、  賬號與權限管理

系統軟件平臺有用戶(hù)賬號與權限管理功能。根據不同用戶(hù)可分配不同的操作權限。

2、  隧道照明系統部署

軟件平臺可根據隧道照明控制設備的實(shí)際配置情況,在平臺中對隧道照明控制系統進(jìn)行組態(tài)與部署,方便快捷。

3、  多隧道管理

一個(gè)軟件平臺可管理多隧道,具備地圖顯示功能,在地圖上可方便地切換,對不同隧道照明進(jìn)行管理。

4、  隧道照明控制

隧道照明管理系統對照明燈具調光、調色溫控制的方式有全自動(dòng)模式、自定義模式、手動(dòng)模式和應急模式等控制方式,根據需要可隨時(shí)切換。全自動(dòng)模式或者自定義模式中,系統可檢測隧道洞外亮度、色溫、交通車(chē)流信息對隧道照明進(jìn)行自動(dòng)調光、色溫調節控制,既滿(mǎn)足隧道通行安全的照明要求,又節約電能,達到安需照明的目的。色溫調節可支持時(shí)序對照表、煙霧對照表或者自定義等多種方案。在隧道內發(fā)生交通事故等緊急情況需要使照明達到指定要求時(shí),可通過(guò)系統“應急模式”一鍵切換。

5、  開(kāi)關(guān)回路控制

系統可對隧道照明開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行遠程控制,實(shí)時(shí)檢測開(kāi)關(guān)柜的“就地/遠程”狀態(tài)和開(kāi)關(guān)柜交流接觸器狀態(tài),并在軟件平臺上直觀(guān)顯示。系統可設置開(kāi)關(guān)回路定時(shí)開(kāi)關(guān)策略,根據開(kāi)關(guān)策略對照明回路進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。

6、  能耗監控功能

系統可配置智能電參數檢測設備,對隧道照明能耗進(jìn)行監控,并以圖表形式直觀(guān)展示。

7、  數據報表

系統可記錄隧道洞外亮度、車(chē)流量、能耗、各類(lèi)操作以及配電所照明用電的電流、電壓、功率、能耗等信息,形成數據報表并可進(jìn)行綜合分析。

8、  就地觸控屏操作與顯示

設置在隧道變電所的照明智能控制柜具備觸控屏,既可就地進(jìn)行運行模式切換、回路開(kāi)關(guān)、調光等實(shí)時(shí)操作,也可顯示系統基本的運行狀態(tài)。

六、系統主要技術(shù)參數

1、  隧道照明智能控制平臺

(1).       運行環(huán)境:

a)       操作系統:建議使用64位的win7及以上系統

b)       CPU:主頻2.5GHz以上,核心數量4個(gè)()以上

c)        內存: 8GB(含)以上

d)       存貯:有效硬盤(pán)容量256G(含)以上

e)       數據庫軟件:MySQL 5.6及以上版本

f)        軟件環(huán)境:tomcat 8.0,jdk1.8

g)       瀏覽器:IE、Firefox、chrome

(2).       支持控制設備添加功能

(3).       支持隧道部署功能

(4).       支持隧道照明實(shí)時(shí)控制功能,調光等級達256

(5).       支持隧道照明實(shí)時(shí)狀態(tài)查詢(xún)功能

(6).       支持隧道照明智能控制模式切換(自動(dòng)、手動(dòng)、應急)

(7).       支持部署信息下發(fā)至控制器功能

(8).       支持亮度、車(chē)流量、開(kāi)關(guān)、調光調色溫、電能歷史數據查詢(xún)分析功能

2、  隧道照明智能控制柜

(1).       供電:AC220V

(2).       防水等級:IP45

(3).       上行通信:10M/100M自適應以太網(wǎng)/4G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )

(4).       調光控制輸出制式:1-10V/PWM/0-5V可選

(5).       調光控制帶載能力:?jiǎn)瓮ǖ?span>200mA

(6).       調光等級:256

(7).       調光輸出正常工作距離:2000 m

(8).       調光控制輸出通道:?jiǎn)嗡淼蓝?span>6通道(可擴展至24通道)

(9).       開(kāi)關(guān)控制輸出:220V 10A繼電器

(10).     開(kāi)關(guān)控制輸出通道:?jiǎn)嗡淼蓝?span>8通道(可擴展至24通道)

(11).     開(kāi)關(guān)量檢測制式:干接點(diǎn)開(kāi)關(guān)量

(12).     開(kāi)關(guān)量檢測通道:?jiǎn)嗡淼蓝?span>16通道(可擴展到48通道)

(13).     亮度檢測儀接入:1通道模擬量4-20mA,或者RS485,波特率9600??蓴U展到8通道

(14).     車(chē)流檢測儀接入:1通道模擬量4-20mA,或者RS485,波特率9600??蓴U展到8通道

(15).     控制柜CP:帶開(kāi)關(guān)操作、調光操作、運行模塊切換、左右洞切換等功能,隧道名稱(chēng)、左右洞名稱(chēng)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、調光狀態(tài)、車(chē)流數據、洞外亮度數據顯示

(16).     電能檢測(可選):?jiǎn)嗡淼蓝?span>32回路三相電能檢測

(17).     柜體尺寸:1700cm*800cm*500cm

3、  單燈控制器

(1).       輸入:AC 96V-264V,2A

(2).       最大負載:500W

(3).       通信方式:RS485/ZigBee

(4).       調光方式:1-10V/PWM/0-5V(可選)

(5).       調光等級:256

(6).       色溫調節方式:雙電源/單電源(可選)

(7).       設備啟動(dòng)時(shí)間及響應時(shí)間:≤0.1s

(8).       防護等級:IP67

(9).       環(huán)境溫度:-40+85

4、  能耗監測柜

(1).       通信方式:RS485 波特率9600

(2).       電流范圍:0.1-100A

(3).       監測接入方式:直接/互感器(可選)

(4).       監測回路:?jiǎn)喂?span>32路(最大)

(5).       數據讀取周期:1min-1440min

(6).       監測參數:

a)       三相電壓、電流、有功功率、有功電能

b)       總有功功率

c)        總有功電能

d)       功率因素

(7).       柜體尺寸:1700cm*800cm*500cm

如通電子

智慧燈桿三大組成部分:應用層/網(wǎng)絡(luò )層/物理層

以智慧燈桿為物理載體,充分和充電樁,多媒體顯示屏以及視頻監控,傳感設備結合一體,更體現智慧燈桿的應用價(jià)值,充分為智慧城市的建設做好基礎數據布局。
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