公路隧道绿色照明与智能控制技术交流汇报

1、XXX公路隧道绿色照明与智能控制技术交 流 汇 报汇报人：XXXXXXXX二0一七年八月学术报告交流汇报四、隧道智能通风控制技术汇报目录二、隧道照明LED调光硬件节能控制汇报目录三、隧道照明智能软件节能控制技术一、隧道照明设计基本介绍五、隧道防灾救援智能控制技术一、隧道照明设计基本介绍1、概述1、目的把必要的视觉信息传递给司机，提高驾驶的安全性和增加舒适感2、隧道照明与道路照明的异同昼间照明（更加复杂），亮度水平3、隧道照明设计的主要困难隧道入口及其相邻区段需要考虑人的视觉适应过程1、概述4、照明设计应考虑的问题1）隧道附近的环境2）隧道状况3）交通状况4）附属设备状况5）维护管理状况1、概述

2、5、汽车司机从明亮的环境接近、进入、通过、驶出隧道过程中所产生的视觉问题1）进入隧道前的视觉问题（白天）：“黑洞效应”（长隧道），“黑框效应”（短隧道），亮度差异过分悬殊2）进入隧道后立即出现的视觉问题（白天）：暗适应，“适应的滞后现象” 1、概述3）隧道内部的视觉问题(白天，夜间）：废气形成的烟雾，降低了隧道的能见度4）隧道出口的视觉问题：白天，长隧道，接近出口，“亮洞”，眩光，舒适性；夜间，黑洞，看不清外部道路的线形以及路上的障碍物，行车不安全2、道路照明质量1、司机的视觉2、影响视觉的主要因素3、道路照明的质量光的度量1、光通量：单位时间内光辐射能量的大小，光源发出光的量。单位：lm（流

3、明），1流明是发光强度为1cd（坎德拉）的均匀点光源在1sr（球面度）内发出的光通量。在照明工程中，光通量是说明光源发光能力的基本量。例如一只220V、40W的白炽灯的光通量为350lm，而一只220V、40W的荧光灯的光通量为2100lm，为白炽灯的6倍。光的度量2、发光强度（光强）由于辐射发光体在空间发出的光通量不均匀，大小也不相等，为了表示辐射体在不同方向上光通量的分布特征，需引入光通量的（空间）角密度的概念。S为点状发光体，它向各个方向辐射光通，若在某方向上取微小立体角d，在此立体角内所发出的光通量为d，则两者的比值即为该方向上的光强。光的度量2、发光强度（光强）光强的单位是坎德拉（c

4、d），国际单位制中基本单位之一。光强用于说明光源和灯具所发出的光通量在空间各个方向或在选定方向上的分布密度。例如一只220V、40W的白炽灯的光通量为350lm，它的的平均光强为28cd，若在该灯泡上面装一盏白色搪瓷平板灯罩，则灯的正下方的发光强度能提高到7080cd。如果配上一个聚焦合适的镜面反射罩，则灯正下方的光强可达数百cd。光的度量3、照度照度是用来表示被照面上光的强弱，以被照场所光通的面积密度来表示。取微小面积dA，入射的光通为d，则照度为两者的比值。平均照度照度的单位为勒克斯（lx），1lx表示在1m2的面积上均匀分布1lm光通量的照度值，或者是一个光强为1cd的均匀发光的点光源，

5、以它为中心，在半径为1m的球表面上，各点所形成的照度值。光的度量3、照度1lx的照度是比较小的，在此照度下仅能大致地辨认周围物体。例如，晴朗的满月夜地面照度约为0.21lx，白天采光良好的室内照度为100500lx，晴天室外太阳散射光（非直射）下的地面照度约为1000lx，中午太阳光照射下的地面照度可达100000lx。光的度量4、光出射度（面发光度）具有一定面积的发光体，其表面上不同点的发光强弱可能是不一致的。为表示这个辐射光通量的密度，可在表面任取一微小的单元面积dA，如果它发出的光通量为d，则该单元面积的平均光出射度为两者的比值。光出射度就是单位面积发出的光通量，单位为辐射勒克斯（lx）

6、。光出射度和照度具有相同的量纲，其区别在于光出射度表示发光体发出的光通量表面密度，而照度则表示被照物体所接受的光通量表面密度。光的度量5、亮度光射出度只表示单位面积上发出光通量的多少，没有考虑光辐射的方向，不能表征发光面在不同方向上的光学特征。亮度就表示垂直于视线方向上的单位投影面积的发光强度。亮度是一个具有方向性的物理量，当人眼从不同的方向观察同一对象时，能 感觉到在不同观察方向上，对象的亮暗程度是不相同的。决定亮暗程度的并不是对象在发光面上的发光强度，而是亮度。单位为尼特司机的视觉1、视野：人眼的视野较广，大约100度范围，上约50、下约75度 2、可见光：肉眼能感觉到的光3、人的视觉：视

7、网膜上分布着两种感光细胞，锥状体和杆状体细胞，根据光强度不同进行工作。“亮度适应”，（眼睛对于外界的亮度变化，能适当地调节锥状体和杆状体细胞使之具有合适的感度）“暗适应”（杆状体细胞），“亮适应”（锥状体细胞）司机的视觉4、司机的注视范围：国际照明委员会（CIE）建议：司机观察路面的平均视点高度为1.5m，大体相当于汽车司机的人眼高度，若向前注视的视角约为1则注视的范围约为正前方60160m左右，在此范围内的路面亮度分布状况，对司机视觉直接起作用。 司机的视觉5、司机的看视条件 路面平均亮度，对隧道来说还有作为背景的墙面亮度； 路面亮度均匀度 物体的亮度； 物体与背景的亮度对比； 观察物体时的

8、有效时间； 眩光程度等。 司机的视觉此外，还与物体的形状，轮廓的清晰度、在视野中的位置，以及是否出现在预料的位置上，或是突然出现在非预料位置上等有关，视觉是以生理量度量的，受观察者的精神、视力、身体状况的影响。还受气象（如雾等）和空气混浊程度的影响。影响视觉的主要因素1、适宜的亮度1）亮度2）适宜的亮度是物体在视网膜上成像引起视觉的基本条件。视觉与亮度的对数成正比关系，“最低亮度阈”，视觉上限，眩光影响视觉的主要因素2、对象的大小 “对象”的定义就是能够看到的事物或者事物的一部分。能否看清对象，除了依赖于照明条件外，还决定于对象的大小。影响视觉的主要因素3、对象和背景的亮度对比1）定义（表达式

9、）在观察方向上，若对象的表面亮度为L0，背景亮度为 Lb，则对象与背景的亮度对比C可用下式表示 C值表示对象与背景亮度差别的大小，C值越大，可以识别得越清楚。C值小到某一值以下时就不能识别对象了。影响视觉的主要因素4、颜色对比的影响1）背景与对象之间应该存在颜色对比（颜色上的差别）2）亮度对比是识别对象的主要因素，颜色对比则为辅助因素5、环境亮度的影响1）照明对象以及所在的环境或对象的背景2）原因影响视觉的主要因素 对背景亮度的要求是足以识别背景。隧道内背景主要是路面和墙面，顶棚也可以是背景。足够亮的背景，才能衬托出对象的轮廓和相对位置，使司机作出准确的判断，保证行车安全。影响视觉的主要因素6

10、、空气对能见度的影响 空气对光通的衰减作用和光幕 发光（或反光）物体的光通，必须经过空气才能到达人的眼睛。在传播的过程中受到吸收作用和散射作用造成光通衰减。空气的散射是造成定向传播的光通衰减的最主要原因。 空气的散射作用 散射是指空气组成成份把原来向一个方向传播的光变成向各个方向传播，使原来光线减弱的现象。 透过率影响视觉的主要因素7、观察时间的长短 观察尺寸大的物体只需很短的时间，同一物体，照度越高（背景亮度越大），识别时间越短。道路照明的质量1、路面平均亮度（Lav）：背景：路面（主要）、墙面，障碍物，亮度对比度 路面（背景）亮度越高，眼睛的对比灵敏度越好（亮度对比阈越小）。Dunbar实

11、验表明：平均亮度升高时，察觉障碍物所必要的亮度对比C变小。即，障碍物变得更容易看清楚，见图。国外一些国家的路面平均亮度一般取l2cdm2 。察觉障碍物的平均亮度Lav和亮度对比C的关系道路照明的质量2、路面亮度均匀度： 保证亮度均匀度是为了给司机提供良好的能见度和视觉上的舒适性。如果亮度高，则均匀度要求可以不很严格。干燥路面和湿路面的路面亮度有很大变化，均匀度也相应有很大变化。严格的均匀度要求，一般限于干燥路面和路面平均亮度较低的情况。道路照明的质量 总均匀度（U0） 为了使路面上所有区域都有足够的亮度和对比度，提供令人满意的能见度，需要规定路面最小亮度和平均亮度比值的范围。式中:Lav距车道

12、边缘1/4宽度处(左或右)测得的路面平均亮度； Lmin距车道边缘1/4宽度处(左或右)测得的路面最低亮度。 道路照明的质量 对于隧道总均匀度包括路面和两侧2m高范围内的墙面，昼间U00.7；夜间U00.5。对于露天道路一般不低于0.4。道路照明的质量2）纵向均匀度：为了提供视觉舒适性，要求沿各车道线中心线有一定的纵向均匀度。纵向均匀度是沿中心线的局部亮度的最小值和最大值之比。 式中：Lmax从车道线中心线测得的最大亮度； Lmin从车道线中心线测得的最小亮度。 隧道纵向均匀度包括路面两侧2m高范围的墙面，昼间Ul0.8；夜间Ul0.6。露天道路依道路等级不同，不低于0.7或0.5。道路照明的

13、质量3、眩光限制：失能眩光、不舒适眩光 失能眩光 眩光导致的识别能力的下降，是由光在眼睛里发生散射过程造成的。表示对照明设施造成的能见度损失方面的评价，用被试对象物体的亮度对比的阈值增量（TI）表示，是典型的司机视觉作业。失能眩光是生理上的过程，是表示由生理眩光导致辨认能力降低的一种度量。来自眩光光源的光在视网膜方向上的散射会引起光幕（等效光幕）作用，在视网膜方向上的散射程度越大，光幕作用越大。在眩光条件下的总视感，必须把光幕亮度叠加在无眩光时景物成像亮度上。等效光幕亮度可按以下经验公式计算：道路照明的质量3、眩光限制：失能眩光、不舒适眩光 失能眩光 眩光导致的识别能力的下降，是由光在眼睛里发

14、生散射过程造成的。表示对照明设施造成的能见度损失方面的评价，用被试对象物体的亮度对比的阈值增量（TI）表示，是典型的司机视觉作业。失能眩光是生理上的过程，是表示由生理眩光导致辨认能力降低的一种度量。 不舒适眩光 眩光造成的不舒适感，目前还没有专门的测量仪器，是用眩光控制等级（G）表示所感到的不舒适程度的主观评价。表示在眩光感觉中的动态驾驶条件下，对道路照明设施的评价,心理上的过程。道路照明的质量4、诱导性：为了保证交通安全，道路的走向，道路的界限，道路交叉点以及特殊地点都应该清晰可见，要求有良好的诱导性。诱导性一般来自两个方面：即视见诱导性和光学诱导性。诱导性通过各种诱导标志和照明设施获得，与

15、照明设施等一起，共属交通安全设施范围。道路照明的质量 视见诱导性 道路视线诱导标志，是沿行车带标明道路边缘和线形的一种设施，以便昼夜诱导司机的视线，并根据需要设在某一路段上，如路面中心线、路线或两侧路面标志、道路护栏与护桩、积雪地区设置雪标杆等。 隧道内墙面也可以起诱导作用，但隧道内的诱导作用首先要求有足够的照明，使诱导标志成为可以视见的。 道路照明的质量 光学诱导性 在道路照明设施中，排列成行的照明器可以指示出道路走向、弯道、交叉和各种特殊场合，再配合其它视线诱导标志，能在远距离上使司机明显地注意到有危险性的地段。 照明器在排列、光色、光强以及设置的方位和间隔的变化，会有效地起到光学诱导作用

16、。隧道照明调光和控制隧道营运照明控制建议：第一级（晴天白天，洞外亮度L）开应急照明及所有加强照明，基本照明根据车流量、洞外亮度和时间通过照明控制系统系统进行调光；第二级（多云白天，洞外亮度0.5L）关闭加强灯具1，开启应急照明、加强灯具2、加强灯具3；基本照明根据车流量、洞外亮度和时间通过照明控制系统系统进行调光；第三级（阴天白天，洞外亮度0.25L）关闭加强灯具1、3，开启应急照明灯具，加强灯具2；基本照明根据车流量、洞外亮度和时间通过照明控制系统系统进行调光；第四级（晴天早晨、傍晚或重阴，洞外亮度0.13L）关闭加强灯具1、2，开启应急照明灯具，隧道加强灯具3，基本照明根据车流量、洞外亮度

17、和时间通过照明控制系统系统进行调光第五级（夜间）开应急照明、引道路灯。基本照明根据车流量、时间通过照明控制系统进行调光。隧道照明控制原则 第一级为照明自动控制基于光强检测和交通流的照明自动控制 第二级为照明的时序自动控制目前普遍使用 第三级为手动控制正常情况下，照明系统分三级进行控制：二、隧道照明LED调光硬件节能控制1、实施背景 近年来，随着公路建设规模的持续扩大，公路标准的不断提高，特别是山区公路隧道数量逐年增多。近年来，公路隧道每年净增里程1 000 km以上。目前，我国已是世界上公路隧道最多、发展最快的国家。随之而来的公路营运成本也日益提高，尤其是隧道电费投入。据不完全统计，目前以四川

18、省有照明设施的隧道约数千座，每年仅电费投入就需数十亿元。1、实施背景 随着全球能源危机及全球环境保护浪潮的兴起，保护环境，节约能源成为全人类的共识。1991年，美国环保署首先提出了绿色照明工程（Green Lighting Program）的概念，它的目标是提高照明效率，减少照明用电量。我国在1996年，启动了“绿色照明工程” ，至今已经十多年 。因此，在当前举国上下厉行节能减排的大气候下，公路隧道照明节能技术的提出，是公路行业节能减排的有效举措，也是打造“生态型”公路的重要内容。 从国内外关于公路隧道照明节能技术（绿色照明）的研究来看，隧道照明的节能主要从照明系统的布控和照明光源的研制入手：

19、 （1）照明系统布控：从公路隧道照明实际出发，建立科学的公路隧道照明能效标准，强调照明质量，允许隧道内的最大和最小照明耗电标准和照度标准。 （2）照明光源研制：提出适合公路隧道照明的节能产品认证模式，建立公路隧道节能灯具的安全、技术和适用标准。2、绿色照明节能措施（3）采用LED照明灯具，配合智能调光控制器，实现硬件级智能控制，达到绿色照明。（4）从监控软件的角度，以智能化的控制技术，配合交通流量、隧道内照度情况、交通事件等情况提供多种软件控制方案，实现软件级节能控制2、绿色照明节能措施3、调光智能控制原理无车辆通行时，智能系统将降压供电。系统进入无车节能模式；有车辆通行时，智能系统恢复到全压

20、供电。系统进入不节能状态；进入夜间后，智能系统将减少开灯数量，降压供电。进入夜间节能模式。 车辆检测系统隧道车辆无线发送无线接收系统全压供电模式无车辆节能模式车辆检测系统车辆车辆行进方向-智能控制系统夜间供电模式无线接收系统无线发送隧道长度500米以上；用电功率在20千瓦以上；日车流量6000辆以下。3、调光适用范围监控中心、数据服务器、移动基础网络集中控制器单灯控制调光、照明现场光照、图像采集识别4、调光智能控制解决方案流量检测技术检测技术种类准确性抗干扰能力维护性扩展性价格雷达较高低高低中 声音中低高低低地感较高高低低低红外中高高低低图像高高高高较高主要问题的解决车辆检测： 利用高清摄像头

21、，通过对图像进行检测判断，通过对车辆的特征量检测，判断有无车辆及车辆的位置，若无车辆及时关闭隧道照明系统，达到节能目的；道路主要问题的解决车辆检测冗余： 利用主动红外检测技术，检测车辆的通过，作为图像识别的冗余检测技术，达到系统的可靠运行。 红外发送单元红外接收单元输出电源主要问题的解决集中器功能： 1：采集摄像头检测信号； 2：采集红外检测控制器输出信号； 3：检测光照度信息； 4：输出灯具开关信号； 5：输出 灯具调光信号； 6：采用GPRS/CDMA或LAN与系统通信； 主要问题的解决调光技术 采用压控调光技术，每个集中器输出110V调光控制信号，控制该集中器下的灯光亮度。主要问题的解决车辆检测与灯控制每个集中器控制300m布置的隧道灯 控制系统图像监控红外监控集中器图像监控红外监控集中器主要问题的解决系统布线系统布线如下 主供电电力线集中器灯具灯具灯具灯具灯具灯具集中器灯具灯具灯具灯具灯具灯具单相电力线2芯控制线（基础照明系统不需要调光）控制依据 出入口(加强)段: 在加强段照明中采用在基础照明的基础上增加165W110