基于物联网技术的隧道照明自动控制系统的设计与研究

发布时间：2020-09-25 21:59

　　高速公路隧道属于特殊路段,照明系统是隧道安全行车必要条件,本文以西汉高速公路为例,针对实时观测照明灯具的状态以及自动控制灯具等问题,研究隧道照明系统的自动化控制系统对西汉高速公路具有非常重要的现实意义,节约成本,为了提高管理水平。论文基于物联网技术设计了一个隧道照明控制系统。系统由前端控制器、zigbee前端通信节点、zigbee组网端模块、前端3G公网接入模块、后端3G公网接入模块、后台管理计算机等构成。前端控制器实现对灯具工作状态的检测和开关控制,然后由前端zigbee节点将数据传给该隧道的zigbee组网模块,该模块再将数据通过前端3G公网接入模块,该模块利用GPRS将数据传给后端3G公网接入模块,最后进入后台管理计算机的管理系统。用户通过该系统可以实时了解各隧道的每一个灯具的工作状态,并可以随时控制灯具的亮灭,对照明设备性能进行具体分析,为隧道照明系统的正常运行提供技术支持以及为管理者提供相应的数据,辅助决策等功能,实现西汉高速隧道照明设备的信息化管理,大大提高设备诊断与评估的实时性和准确性,提高了检修效率。再进行数据整理分析,达到智能控制照明。应用结果表明,本文系统不仅实现了照明设备实时监控的智能化,减轻了现场工作人员工作强度,降低了工作压力,还通过照明灯亮度的智能调节实现了节能,在一定程度上降低了企业运营成本,具有较好的应用价值。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：U453.7;TP273
【部分图文】：

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图 2.1 西汉高速公路示意图2.4 隧道照明控制系统的发展概况而用于控制公路隧道照明灯的方法大概可以划分为以下几种：自动实时控制、分段进行的时序控制与人工手动控制，而它也可以归纳成自动无极调光控制与自动分级制两种。建设初期需要安排特定的人员负责，并且根据天气的不同要人工对照明灯的数量行调整。并且要安排工人定期巡视检查隧道，以人工的方式检查照明系统的运行状况发现异常再派工人进行维修或者更换照明设备，这种运营管理方式不仅粗放，反馈信非常不及时，除此之前，其消耗的资金量还非常大，尤其是修建偏远隧道的时候，其度与复杂度都明显增高，因此，我们就依靠大量的照明设备来维持修建工程的开展，期集中维修或者更换照明设备，这样一来浪费了大量的电力资源和劳动力资源，从而

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以西汉高速秦岭所为例，秦岭所全线总长约 57KM，如图2.2 所示,由秦岭 1、2、3 号隧道群及中小隧道群构成，隧道总数 59 单洞，其中照明灯具共 20653 盏。图 2.2 秦岭所隧道示意图隧道照明灯根据照明需要以及车辆交通情况，对亮度进行实时调控。隧道出入口处照明灯亮度，是通过装置在隧道内、外部的亮度检测仪检测到的情况，以及隧道内车辆通行情况，来调控不同隧道位置的照明灯亮度，从而保证车辆驾驶人员能逐步适应隧道内光亮的变化情况，最终安全驶离隧道。这样不光能够保证隧道内部交通安全，还能在极大程度上提升隧道照明等使用时限。按照国内《公路隧道通风照明设计规范》的规定：“隧道入口处照明情况，要根据天气变化情况而调整，并根据天气转变制定出晴、

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图 2.3 西汉隧道照明设备有关部门通过推算，认为隧道入口处“重阴”一级所需照明亮度，要比隧道内部照明亮度的要求要小，所以在进行隧道照明系统设计工作时，无需考虑对重阴级亮度的控制问题。主要亮度控制是通过监控中心遥控控制、手动控制以及自动控制这三种控制方法来实现的。按照国内关于《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)第8.6条规定：“有重要照明任务的照明负荷，需要在负荷末级配电盘通过切换电源的形式来实现，同时也可以通过两个专用供电系统各自负责一半照明电量的方式来实现配电。”对隧道照明来说，隧道照明不适合该规定的：“负荷末级配电盘通过切换电源的形式来实现”方式。所以隧道照明灯按照比列，分成分量相等的两部分高，并用两个专用回路来实现供电工作。这样的供电方式能够保证，当其中一台供电电源出现故障而造成隧道内部照明灯同时失去亮度时，另外的供电电源能够正常为隧道照明灯系统提供电力支持，从而保证隧道照明所需，

【参考文献】