“按需照明”的公路隧道照明節(jié)能控制技術(shù)應(yīng)用

宋白樺

【摘要】 本文在分析LED照明改造情況下，綜述照明節(jié)能控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題，為管理部門、能源服務(wù)公司和營運單位提供科學(xué)合理的智能節(jié)能控制改造方案，推動節(jié)能控制技術(shù)在高速公路節(jié)能改造中的實施。

【關(guān)鍵詞】 LED改造 節(jié)能控制模型 智能聯(lián)動 能源監(jiān)測 按需照明。

引言

浙江是公路隧道數(shù)量最多的省份之一，隧道照明是高速公路行業(yè)的主要耗能大戶，國家發(fā)改委《節(jié)能中、長期專項規(guī)劃》明確將交通運輸及綠色照明列為節(jié)能重點領(lǐng)域。隧道照明節(jié)能主要包括LED等節(jié)能燈具新光源應(yīng)用和智能調(diào)光控制二次管理節(jié)能應(yīng)用兩個方面。2014年8月，《公路隧道照明設(shè)計細則》頒布，標(biāo)志公路隧道照明進入LED光源和智能調(diào)光時代。隨著照明技術(shù)和LED照明系統(tǒng)的不斷成熟，現(xiàn)已具備大規(guī)模推廣的條件，而智能調(diào)光控制技術(shù)已成為急待解決的現(xiàn)實問題。

一、 應(yīng)用背景

據(jù)統(tǒng)計，隧道照明的能耗有70%左右是浪費在“過度照明”。交通部頒布了新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路隧道照明設(shè)計細則》（JTG/T D70/2-01-2014）總則1.0.7明確規(guī)定：公路隧道照明應(yīng)進行調(diào)光控制設(shè)計。

二、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國公路隧道照明節(jié)能技術(shù)在理論上的研究已經(jīng)很成熟，重慶交科院、浙江交科院等都開展過多年的隧道照明節(jié)能控制理論的研究，也取得了多項成果。隧道照明控制系統(tǒng)目前在全國已經(jīng)開始大規(guī)模的設(shè)計與應(yīng)用，浙江、重慶等地走在全國的前列?？偟膩碚f，國內(nèi)開展隧道照明節(jié)能控制技術(shù)已經(jīng)有8年多的時間了，很多試點較成功，但大規(guī)模的設(shè)計推廣還是在2014年新的隧道照明規(guī)范出臺以后。具備專業(yè)的綜合交通量、環(huán)境亮度、行車速度及公路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)等因素進行隧道照明節(jié)能控制改造，且穩(wěn)定性、安全性、專業(yè)性強的綜合應(yīng)用還是不多，主要是很多廠家缺乏公路隧道照明設(shè)計與安全專業(yè)知識，簡單套用類似控制方案來進行隧道控制，容易造成控制方案不能滿足照明標(biāo)準(zhǔn)和安全營運的要求，系統(tǒng)的應(yīng)急處理能力、穩(wěn)定性存在一定的問題，造成安全隱患。建議企業(yè)聯(lián)合交通專業(yè)科研單位開展智能照明控制技術(shù)的實施，確保隧道節(jié)能控制改造符合規(guī)范要求，建立隧道照明控制專業(yè)控制模型，保障營運安全。

三、存在的問題

隨著隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)在照明改造中的大規(guī)模設(shè)計與推廣，系統(tǒng)在應(yīng)用過程中也碰到很多問題，主要問題歸納如下：

1）隧道照明控制缺乏專業(yè)節(jié)能模型，難以實現(xiàn)“按需照明”。

目前市場上很多的隧道照明控制系統(tǒng)僅實現(xiàn)手動開關(guān)、分檔調(diào)光功能，未根據(jù)各隧道實際情況和設(shè)計規(guī)范建立專業(yè)隧道照明調(diào)光模型，不符合照明新規(guī)范調(diào)光要求，不能保障運營安全，難以通過交工驗收。

如：洞內(nèi)亮度是一個實時變化參數(shù)，需要根據(jù)隧道外亮度、實時車流量、行車速度等參數(shù)進行動態(tài)調(diào)光，還需要考慮隧道燈具隨使用時間出現(xiàn)的光衰以及隧道墻壁材料的清潔度和反射照度變化等因素，因此調(diào)光模型不是一成不變的，需要在節(jié)能改造后，對實際隧道內(nèi)外亮度進行跟蹤實測后建立“一隧道一模型”調(diào)光模型，這樣才能符合設(shè)計文件和設(shè)計規(guī)范的要求。

2）照明控制系統(tǒng)對隧道行車安全策略考慮不足。

隧道照明首要保障隧道內(nèi)行車安全，節(jié)能控制器需要建立各類安全策略：各時間段洞內(nèi)最低照度限值、各類應(yīng)急處理模型，包括亮度值取值算法、亮度儀異常處理預(yù)案、通信故障預(yù)案、信號線纜故障預(yù)案、隧道安全聯(lián)動預(yù)案等。

如：控制系統(tǒng)與關(guān)鍵傳感設(shè)備的安全預(yù)報警與自身應(yīng)急處理模型不夠完善，如遇設(shè)備故障時缺乏應(yīng)急處理措施保障隧道安全運營；缺乏與隧道交通安全事件的聯(lián)動控制功能，隧道發(fā)生事故時的應(yīng)急聯(lián)動功能有待提高。

3）隧道照明控制專業(yè)研究和實際應(yīng)用考慮不足。

目前大部分照明控制系統(tǒng)，缺乏對高速公路隧道照明的針對性研究，尤其對安全運行特定策略研究不足，并對隧道專業(yè)參數(shù)的獲取存在誤差，容易造成不能滿足規(guī)范設(shè)計要求，存在安全隱患。

四、隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)應(yīng)用分析

4.1系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)應(yīng)具備了科學(xué)智能調(diào)光、能耗監(jiān)測等功能。智慧隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)包括照明控制器、洞外亮度檢測器、車輛檢測器、控制信號輸出模塊以及控制軟件。以回路時序控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，同時在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)在不同工況下LED 燈調(diào)光控制方式?；芈窌r序控制系統(tǒng)充分利用原有回路控制系統(tǒng)，同時LED 燈具無級調(diào)光控制作為回路時序控制的一個補充，當(dāng)遇到天氣變化或短時交通量變化較大時，可通過洞外亮度檢測器和車檢器，按預(yù)設(shè)的控制策略進行調(diào)光，實現(xiàn)“按需照明”。

4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點

國內(nèi)目前先進的隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)均包括由入口段亮度檢測器在內(nèi)組成的反饋控制系統(tǒng)，如圖3所示。

對于長隧道，為監(jiān)視基本段LED照明燈具的光衰還增加了洞內(nèi)亮度檢測器。

4.3 系統(tǒng)功能要求

1）系統(tǒng)應(yīng)具備較好的穩(wěn)定性與安全性，實現(xiàn)隨洞外亮度和短時車流量變化進行調(diào)光。

2）根據(jù)國家和行業(yè)規(guī)范建立了“一隧道一模型”的智能調(diào)光模型，實時照明指標(biāo)檢測都能滿足國家規(guī)范開燈要求，安全節(jié)能。

3）系統(tǒng)具備完善的應(yīng)急處理能力和隧道其他設(shè)備的智能聯(lián)動能力，具備平臺整合能力。

4）系統(tǒng)應(yīng)能提供統(tǒng)一的管理，并能和現(xiàn)有的監(jiān)控平臺無縫銜接。

五、結(jié)論

隨著國家和省政府大力推廣LED等綠色照明系統(tǒng)和EMC（合同能源管理）模式，成熟的節(jié)能技術(shù)和管理理念為隧道照明節(jié)能改造提供了有力的工具和管理平臺。尤其國家倡導(dǎo)用EMC方式來改造隧道照明，更需要采用先進的節(jié)能技術(shù)來增加節(jié)能量，減少投入的回收年限。同時需要實用的節(jié)能控制系統(tǒng)來實現(xiàn)節(jié)能控制和能源監(jiān)測的一體化管理，使高速公路的能源管理更加的科學(xué)化與精細化。