一、系统概述

如通隧道照明智能控制系统由隧道照明智能控制系统管理平台RT-TLICS、隧道照明智能控制柜、亮度检测仪、车流检测仪等部分组成。安装于隧道变电所智能控制柜中的集中控制器实时检测隧道洞外亮度和车流量信息，结合隧道设计时速、等级参数，通过终端执行设备（开关控制模块、回路调光器或者单灯控制器）对隧道各照明段的照明灯具进行开关、调光、色温调节等操作，使隧道内各照明段亮度符合国家交通部《JTGT D70／2-01-2014 公路隧道照明设计细则》要求，达到既保证隧道照明安全，又节约隧道照明能耗的目的，综合节能率达到30%-50%。另外，配备能耗监测柜的系统可对照明用电能耗进行检测。

二、系统方案设计

隧道照明不同于一般道路照明，明暗环境的变化会对人的视觉造成较大影响，白天车辆驶入洞内，由于亮度骤降，人的视觉反应滞后形成“黑洞效应”，很难辨别洞内情况；而车辆驶出隧道时，形成了“白洞效应”，造成强烈眩光。夜间的情况和白天正好相反。由于洞内外亮度差异大，进入或驶出隧道时，人眼需要适应时间，即产生“适应的滞后现象”。隧道照明就是为了创造洞内良好的工作视觉环境质量，让司机能清楚地辨认洞内路面上的目标或物体，消除视觉和心理障碍，确保在白天和夜间行驶的车辆以设计速度安全地接近并穿越隧道。

1、       隧道照明特点

（1）.  隧道入口处照明。为了充分消除“黑洞”现象。隧道入口处照明就是通过增强入口段照明亮度从而减少隧道内外亮度差。

（2）.  隧道内部照明。无论是白天还是晚上，隧道内的道路环境及对行车视觉产生的影响都不同于一般道路。由于隧道内部汽车排出的废气无法迅速消散形成烟雾，将汽车灯和道路照明器发出的光吸收和散射，会造成能见度降低。所以隧道内部照明需要保持一定的亮度值。

（3）.  隧道出口处的照明。白天，汽车穿过较长的隧道接近出口时，由于通过出口看到的外部亮度极高，出口看上去是个亮洞，会出现极强的眩光，驾驶员感到极不适应；夜间与白天正好相反，隧道出口看到的是黑洞，驾驶员看不清外部道路的线型及路上的障碍物。所以隧道出口处的照明就是对这个亮度差的一种补偿，使人眼对亮度差有一个过渡适应期。

（4）.  隧道内的应急照明。由于隧道对于交通流的特殊作用，由于供电故障而造成照明缺失，对正常行驶于隧道内的驾驶员来说是非常危险的，因此在隧道长度大于200米以上是应建立紧急照明系统。采用双路供电电源或者后备电源，应急照明的照度为正常照明的1/5以上。

（5）.  根据交通部隧道照明设计细则，不同的道路等级、车流、车速以及隧道外亮度的值，对隧道照明的要求有所不同。

2、       以往隧道照明存在问题

（1）.  为了确保公路隧道行车安全，国家交通部相关部门出台隧道照明设计规范，明确规定了公路隧道内各段照明的平均照度值要求，但是由于受灯具设备的选型与安装、道路几何与隧道走向、路名状况、隧道反射特性等多方面因素的影响，隧道照明平均照度值计算变的非常复杂，实际运行的情况往往与设计偏差很大。公路隧道照明系统设计方案中普遍存在以下问题：

u   公路隧道照明系统建设投资成本费用高；

u   公路隧道照明系统投入使用后，运营能耗大；

u   公路隧道照明系统投入运营后，维护工作量大费用高；

u   公路隧道照明系统实际运行时，为了保证照明亮度，往往出现过度照明情况，能耗进一步增大。

（2）.  国内目前对隧道照明设备的控制方式主要有三种：手动控制模式、分时段进行的时序控制模式和分级控制模式。在实际使用中最常用的方案是采用分级控制模式，即根据当地四季气候条件确定隧道外的照度，辅以交通流量值，对隧道灯具的亮度需求进行控制分级。再根据季节和车流量变化，对隧道灯具进行分组开关控制。实际使用过程中，不同年份的季节，洞外照度差异很大，对隧道灯具的开关控制也非常粗糙，经常会出现无法满足规范要求的情况，对交通安全造成一定的隐患，节能效果也不明显。所以绝大部分都是采用时序控制模式，达不到原先设计的目的。

3、       系统设计原则

本系统设计遵循系统安全可靠、选用标准合理、技术先进实用、可扩充性以及远近结合的原则。

4、       隧道照明智能控制系统设计

根据隧道照明的特点，依据交通部《公路隧道照明设计细则》，我们设计的隧道照明智能控制系统具有以下设备和功能：

（1）.   鉴于隧道洞之间的运行工况不同，系统设计每隧道洞一台主控制设备，安装于隧道变电所。设备连接亮度检测仪、色温检测仪、车流检测仪、智能电能采集仪等传感器，对隧道洞外、洞内亮度、色温、车流、车速、照明用电能耗等信息进行采集。设备以特定隧道的运行参数和采集到的环境信息，根据交通部隧道照明设计细则设计运行算法，计算特定时间隧道各照明段的目标亮度需求，然后输出调光、开关控制指令，驱动终端控制器对隧道照明灯具进行调光、开关、色温调节等操作以使隧道照明达到目标亮度和目标色温要求。主控制设备通过以太网或者4G无线的TCP/IP方式与系统软件平台通信，接收系统平台的控制操作或者运行配置指令。把运行状态反馈给系统软件平台。主控制设备可以在与系统软件平台通信中断的情况下独立运行。

（2）.   亮度检测仪有冗余设计。由于洞外亮度数据是控制系统的关键数据，为此系统建立洞外亮度采集数据异常处理模型，保证调光参数的准确可靠。洞外亮度仪作为系统的关键部件，必须进行现场检测与校准，以保证采集亮度值的准确。

（3）.   系统终端执行控制器。系统终端执行控制器接收主控制器发送的指令，对灯具（目前主要是LED灯）进行开关、调光、色温调节等操作，使隧道内的亮度满足交通安全的需要，又不至于过度照明，浪费电力，达到节能的目的。执行控制器分单灯控制器与回路调光控制器两类。单灯控制器具有采集灯具运行参数（电流、电压、功率等）功能，可根据采集到的数据判断灯具运行状况，可以反馈给运行主控制器。发现故障发出告警。

（4）.   系统有异常处理与保障机制。当主控制器出现故障时，控制终端将全部打开并调光100%输出，确保隧道照明安全运行。

（5）.   系统的数据、指令传输网络设计，根据系统不同节点设备功能与环境需求特点，采用包括TCP/IP、RS485、ZigBee、RS232以及4-20mA模拟传输等不同的传输协议与方式组成控制系统网络。

（6）.   系统设计有一个管理平台。主控制器通过网络与系统管理平台通信，对隧道照明智能控制进行管理。主要功能有：

a)       给主控制器发送照明控制模式的切换指令（手动、自动、应急、自定义等），直接对执行终端发送操作指令进行手动开关、调光操作；

b)       隧道照明控制系统设备的添加与部署、系统组态；

c)        系统运行参数的配置，将参数下发给主控制器；

d)       记录主控制器上传的灯具运行状态，告警信息的记录与反馈；

e)       运行数据的记录与查询。如用户操作信息、设备运行状态信息、主控制器采集和上传的电流、电压、用电量、洞外亮度、车流等。

三、系统组成

1、  隧道照明智能控制系统管理平台RT-TLICS

主要功能模块有：用户与权限管理、隧道总览与实时监控、设备管理、隧道部署管理、配置同步、系统日志、数据统计分析等。

2、  隧道照明智能控制柜

由公司自主研发的集中控制器RT-S200、开关模块RT-SC0816、回路调光控制器RT-LD06、4G通信模块等主要设备组成。

3、  能耗监测柜（可选）

与隧道照明智能控制柜、上位机系统软件一起，组成隧道照明智能控制系统。通过能耗监测柜，测量和记录隧道照明各回路在不同工况下的电能数据，为隧道照明节能效果评价、分析以及节能策略的制定提供可靠依据。

4、  单灯控制器

控制终端，对单个隧道灯具进行调光、色温调节操作控制。单灯控制器的通信方式有ZigBee无线通信和RS485通信可选。

5、  亮度检测仪和道路车流检测仪

亮度和车流检测仪是隧道照明智能控制系统的关键设备。本系统支持2台洞外亮度仪和多台洞内亮度仪的数据采集。系统建立洞外亮度采集数据异常处理模型，保证调光参数的准确可靠。洞内亮度采集数据可作为系统运行的参考。

6、  控制线缆、通信线缆、通信辅助设备等。

四、系统架构：

1、  采用单灯控制器为执行终端的方案架构

（1）RS485有线通信方案

（2）ZigBee无线通信方案

2、 采用回路调光器为执行终端的系统方案

五、系统主要功能

1、  账号与权限管理

系统软件平台有用户账号与权限管理功能。根据不同用户可分配不同的操作权限。

2、  隧道照明系统部署

软件平台可根据隧道照明控制设备的实际配置情况，在平台中对隧道照明控制系统进行组态与部署，方便快捷。

3、  多隧道管理

一个软件平台可管理多隧道，具备地图显示功能，在地图上可方便地切换，对不同隧道照明进行管理。

4、  隧道照明控制

隧道照明管理系统对照明灯具调光、调色温控制的方式有全自动模式、自定义模式、手动模式和应急模式等控制方式，根据需要可随时切换。全自动模式或者自定义模式中，系统可检测隧道洞外亮度、色温、交通车流信息对隧道照明进行自动调光、色温调节控制，既满足隧道通行安全的照明要求，又节约电能，达到安需照明的目的。色温调节可支持时序对照表、烟雾对照表或者自定义等多种方案。在隧道内发生交通事故等紧急情况需要使照明达到指定要求时，可通过系统“应急模式”一键切换。

5、  开关回路控制

系统可对隧道照明开关柜进行远程控制，实时检测开关柜的“就地/远程”状态和开关柜交流接触器状态，并在软件平台上直观显示。系统可设置开关回路定时开关策略，根据开关策略对照明回路进行开关控制。

6、  能耗监控功能

系统可配置智能电参数检测设备，对隧道照明能耗进行监控，并以图表形式直观展示。

7、  数据报表

系统可记录隧道洞外亮度、车流量、能耗、各类操作以及配电所照明用电的电流、电压、功率、能耗等信息，形成数据报表并可进行综合分析。

8、  就地触控屏操作与显示

设置在隧道变电所的照明智能控制柜具备触控屏，既可就地进行运行模式切换、回路开关、调光等实时操作，也可显示系统基本的运行状态。

六、系统主要技术参数

1、  隧道照明智能控制平台

（1）.       运行环境：

a)       操作系统：建议使用64位的win7及以上系统

b)       CPU：主频2.5GHz以上，核心数量4个(含)以上

c)        内存： 8GB（含）以上

d)       存贮：有效硬盘容量256G（含）以上

e)       数据库软件：MySQL 5.6及以上版本

f)        软件环境：tomcat 8.0，jdk1.8

g)       浏览器：IE、Firefox、chrome

（2）.       支持控制设备添加功能

（3）.       支持隧道部署功能

（4）.       支持隧道照明实时控制功能，调光等级达256级

（5）.       支持隧道照明实时状态查询功能

（6）.       支持隧道照明智能控制模式切换（自动、手动、应急）

（7）.       支持部署信息下发至控制器功能

（8）.       支持亮度、车流量、开关、调光调色温、电能历史数据查询分析功能

2、  隧道照明智能控制柜

（1）.       供电：AC220V

（2）.       防水等级：IP45

（3）.       上行通信：10M/100M自适应以太网/4G无线网络

（4）.       调光控制输出制式：1-10V/PWM/0-5V可选

（5）.       调光控制带载能力：单通道200mA

（6）.       调光等级：256级

（7）.       调光输出正常工作距离：2000 m

（8）.       调光控制输出通道：单隧道洞6通道（可扩展至24通道）

（9）.       开关控制输出：220V 10A继电器

（10）.     开关控制输出通道：单隧道洞8通道（可扩展至24通道）

（11）.     开关量检测制式：干接点开关量

（12）.     开关量检测通道：单隧道洞16通道（可扩展到48通道）

（13）.     亮度检测仪接入：1通道模拟量4-20mA，或者RS485，波特率9600。可扩展到8通道

（14）.     车流检测仪接入：1通道模拟量4-20mA，或者RS485，波特率9600。可扩展到8通道

（15）.     控制柜CP：带开关操作、调光操作、运行模块切换、左右洞切换等功能，隧道名称、左右洞名称、开关状态、调光状态、车流数据、洞外亮度数据显示

（16）.     电能检测（可选）：单隧道洞32回路三相电能检测

（17）.     柜体尺寸：1700cm*800cm*500cm

3、  单灯控制器

（1）.       输入：AC 96V-264V，2A

（2）.       最大负载：500W

（3）.       通信方式：RS485/ZigBee

（4）.       调光方式：1-10V/PWM/0-5V（可选）

（5）.       调光等级：256级

（6）.       色温调节方式：双电源/单电源（可选）

（7）.       设备启动时间及响应时间：≤0.1s

（8）.       防护等级：IP67

（9）.       环境温度：-40～+85℃

4、  能耗监测柜

（1）.       通信方式：RS485 波特率9600

（2）.       电流范围：0.1-100A

（3）.       监测接入方式：直接/互感器（可选）

（4）.       监测回路：单柜32路（最大）

（5）.       数据读取周期：1min-1440min

（6）.       监测参数：

a)       三相电压、电流、有功功率、有功电能

b)       总有功功率

c)        总有功电能

d)       功率因素

（7）.       柜体尺寸：1700cm*800cm*500cm