【正文】 20()Ls— 洞外亮度， （ 2/cdm ）； k— 入口段亮度折減系數(shù) 。 表 入口段亮度折減系數(shù)表 交通量 N（輛 /h） k 車速 ( / )t kmhV 雙車道單向交通 雙車道雙向交通 100 80 60 40 2400? 1300? 700? 360? 交通量 N（輛 /h） 1U 雙車道單向交通 雙車道雙向交通 2400? 1300? ~ 700? 360? 第二章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件設(shè)計依據(jù) 14 洞外亮度 20()Ls可采用黑度法、環(huán)境簡圖法、數(shù)碼相機測試和 大視場亮度計法等實測方法。若確實無法進行實測時，當洞門采用削竹式且門洞周圍景物反射率低時 20()Ls可取 28003000 2/cdm ；當洞門采用端墻式且周圍景物反射率高時， 20()Ls可取32003500 2/cdm 。 （ 2）入口段長度（ thD ） 入口段長度和行車速度、坡度、隧道凈空高度等因素有關(guān)。具體可按式 ()計算 ,照明停車視距見表 01 . 5= 1 . 1 5 4 ta n 1 0hD th D s ?? () 式中： thD — 入口段長度， （ m ）； h— 洞口內(nèi)凈高度， （ m ）； Ds — 照明停車視距， （ m ）。 表 照明停車視距 Ds 表（ m） 縱坡（ %） Vt ( ( / )kmh 4 3 2 1 0 1 2 3 4 100 179 173 168 163 158 154 149 145 142 80 112 110 106 103 100 98 95 93 90 60 62 60 58 57 56 55 54 53 52 40 29 28 27 27 26 26 25 25 25 過渡段照明 在公路隧道照明中，過渡段是介于入口段和基本段之間的照明區(qū)段，其主要功能解決從入口段高亮度到 基本段亮度 的劇烈變化給駕駛員造成的不適應(yīng)現(xiàn)象。過渡段由 1TR 、2TR 、 3TR 三個照明段組成，與之對應(yīng)的亮度按 30%比例遞減，按表 取值。 長安大學碩士畢業(yè)論文 15 表 過渡段亮度 照明段 1TR 2TR 3TR 亮度 1 thLL? 2 thLL? 3 thLL? 表 過渡段長度 車速（ km/h） 1trD (m) 2trD (m) 3trD (m) 100 106 111 167 80 72 89 133 60 44 67 100 40 26 44 67 出口段照明 在雙向交通的隧道中，兩端均為入口，同時也均為出口，兩端的照明情況完全相同，均按進口段對待，也就不存在出口段照明的問題。在單向交通隧道中，需要對出口段照明作適當加強。出口加強照明段的長度宜取 60m，亮度宜取基本段照明的 5 倍 [34]。 隧道照明計算 （ 1） 平均 照度計算 為簡化平均照度計算 ，在實際工程中，經(jīng)常采用利用系數(shù)曲線圖法來計算平均照度，見式 () [35]: av MNsE WS??? （ ） 式中 : ? 燈具利用系數(shù)，為照到路面上的光通與光源所發(fā)出的的總光通之比，由燈具廠家提供的利用系數(shù)曲線圖查取，無資料時高壓鈉燈可取 ， LED 燈取 ，其他燈具類型的燈具可作參考； 第二章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件設(shè)計依據(jù) 16 s? — 燈具額定光通量， （ lm ） ，是指光源在單位時間內(nèi)發(fā)出的光量 ； M — 養(yǎng)護系數(shù)，照明燈具使用一定時期之后，在規(guī)定表面上的平均照度或平均亮度與該裝置在相同條件下新安裝時在同一表面上所得到的平均照度和平均亮度之間的比值，無參考資料是可取 — ； W — 道路路面寬度， （ m ） ； S — 燈具間距， （ m ） ； N— 燈具排列方式，單排、交錯排列為 N 為 1，雙側(cè)對稱排列 N 為 2。 （ 2） 光效系數(shù) 光效系數(shù)等于燈具額定光通量和燈具額定功率的比值，見式（ ） 。 ? = sP? （ ） 式中 ： s? — 燈具額定光通量， （ lm ）； P — 燈具額定功率， （ w ）。 （ 3）平均 亮度計算 實際路面亮度及其分布，除照明條件、觀測方向外，還與路面色彩的明暗程度、路表面粒度的粗細等有關(guān)，比較復雜，故一般用求其平均亮度的方法計算。路面平均亮度和平均照度可用下式求得，見式（ ） : avL Q E?? （ ） 式中： Q 稱為照明設(shè)備的綜合亮度系數(shù)， Q 的倒數(shù)稱為平均照度換算系數(shù)， CIE（估計照明委員會）有推薦值如表 所示： 長安大學碩士畢業(yè)論文 17 表 CIE推薦的平均照度換算系數(shù) 燈具配光類型 Q 暗路面（ p ） 明路面 (p ) 截光型 24 12 半截光型 18 9 非截光型 15 5 注： p 路面反射比 （ 4） 亮度與功率關(guān)系 由 平均照度計算公式，見式（ ）和平均亮度計算公式，見式（ ）可知， 亮度L 與功率 P 的關(guān)系 ，見 式（ ）： L = Q MN PWS?? ? （ ） 硬件平臺介紹 硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 本 公路 隧道照明 節(jié)能 控制系統(tǒng)的硬件控制平臺 由杭州奧能照明有限公司設(shè)計提供，實例隧道 浙江溫州繞城高速公路北線江北嶺隧道中 采用高壓鈉燈和低壓鈉燈作為隧道照明燈具， 硬件平臺 基本框圖如圖 所示。 第二章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件設(shè)計依據(jù) 18 管 理 層 總 控 制 器 主 節(jié) 點 主 節(jié) 點 主 節(jié) 點 單 節(jié) 點 單 節(jié) 點 單 節(jié) 點 G P R S電 子 鎮(zhèn) 流 器 電 子 鎮(zhèn) 流 器 電 子 鎮(zhèn) 流 器 R S 4 8 5電 力 線鈉 燈鈉 燈鈉 燈 圖 照明 系統(tǒng)硬件平臺 實現(xiàn) 框圖 如圖 所示， 上位機 通過 GPRS(GPRS 轉(zhuǎn) RS232)將命令傳送到總控制器 ， 總控制器可以通過繼電器開關(guān)支路總閘，總控制器 通過 RS485 通信 將命令傳送到主節(jié)點 ， 主節(jié)點通過電力線通信尋址將 命令 發(fā)送到單節(jié)點，單節(jié)點控制電子鎮(zhèn)流器來控制鈉燈的 開關(guān)以及 調(diào)光 。 主節(jié)點和單節(jié)點通過 LonWorks 現(xiàn)場總線 技術(shù)組成了 LonWorks 控制 網(wǎng)絡(luò)。 總控制器 在本系統(tǒng)中 ，總控制器的主要作用是 通過 RS232 接收計算機的控制命令，并將命令通過 RS485 傳送到主節(jié)點。同時，接收主節(jié)點反饋的信息，并 將反饋信息 傳送到計算機。總控制器 控制芯片 ATmega128 是一款由 ATMEL 公司生產(chǎn)的 AVR 單片機，總 控制器功能框圖如圖 。 長安大學碩士畢業(yè)論文 19 2 3 2 通 信 模塊M C U( M E A G 1 2 8 )4 8 5 通 信 模塊最 小 系統(tǒng) 電 路時 鐘 芯 片D S 1 3 0 2繼 電 器 控制 模 塊撥 碼 地 址圖 總控制器通信原理框圖 主節(jié)點 主節(jié)點控制電路采用 電力線智能芯片 PL3150 作為主控芯片 ， 主節(jié)點控制 功能 電路包括耦合電路、功率放大電路、帶通濾波電路 及 外圍 擴展 電路 。 主節(jié)點 接收到 RS485的數(shù)據(jù)，經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換，功率放大，經(jīng)耦合電路，經(jīng) BPSK 調(diào)制后 將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄€路中。同時 耦合電路 從線路中 提取高頻信號，經(jīng)帶通濾波電路濾波 、 A/D 轉(zhuǎn)換 后傳輸給 PL3150，解調(diào)后得到通信數(shù)據(jù) ， PL3150 通過 RS485 將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺仄鳌? 主節(jié)點控制電路如圖 所示： 外 擴E E P R O M輔 助 電 源R S 4 8 5神 經(jīng) 元內(nèi) 核D S PA / DD / A耦 合 電路帶 通 濾 波功 率 放 大P L 3 1 5 0L i n eN e u r a l撥 碼 地 址 圖 主節(jié)點控制電路圖 單節(jié)點 單節(jié)點 控制器 中 用電力 線 通信 專用芯片 PL3120和 單片機 ATMega88作為控制芯片 。PL3120與單片機 ATMega88之間的信息傳輸，數(shù)據(jù)交換，主要通過 I2C實現(xiàn)通信， PL3120第二章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件設(shè)計依據(jù) 20 作為主機， ATMega88 作為從機 。 單節(jié)點主要 功能執(zhí)行上位機下傳指令 ，控制電子鎮(zhèn)流器完成鈉燈的開關(guān) 燈 ，以及調(diào)光 ，傳輸鈉燈狀態(tài)到主節(jié)點， 單節(jié)點控制框圖 如圖 所示：輔 助 電 源神 經(jīng) 元內(nèi) 核D S PA / DD / A耦 合 電 路帶 通 濾 波功 率 放 大P L 3 1 2 0L i n eN e u r a l撥 碼 地 址M C U( A M T m e a g 8 8 )I2C 通 信電 子 調(diào) 光 整 流器 圖 2..5 單節(jié)點控制框圖 數(shù)字調(diào)光電子鎮(zhèn)流器 電子鎮(zhèn)流器采用傳統(tǒng)的兩級拓撲結(jié)構(gòu)，如圖 所示，前一級是功率校正 (PFC)電路，它能夠提供 400V 母線電壓；后一級是半橋逆變電路，它主要通過諧振電路實現(xiàn)高壓點火，并產(chǎn)生高頻信號驅(qū)動高壓鈉燈。與此同時，在該電子鎮(zhèn)流器中加入了調(diào)光控制電路 ，主要通過改變 ATMmega88 管腳輸出的 PWM 波的占空比，改變燈的輸出功率，從而達到調(diào)光的目 的。 另一方面，為了減小電子鎮(zhèn)流器對電網(wǎng)造成的諧波污染，加入了EMI 濾波器 [36] 。 E M I濾 波 器功 率 因數(shù) 校 正電 路高 頻逆 變電 路諧 振點 火電 路燈P F C 電 路半 橋 逆 變 電 路4 0 0 V 圖 兩級拓撲結(jié)構(gòu)電子鎮(zhèn)流器 長安大學碩士畢業(yè)論文 21 硬件通信協(xié)議介紹 硬件通信協(xié)議主要基于 LonWorks 通信協(xié)議 LonTalk，采用 Neuron C 編寫。 協(xié)議格式 0x35 0x70 LEN ADDR LABEL CMD DATA CRC 協(xié)議字段解釋： LEN=ADDR+LABEL+CMD+DATA； ADDR:GRPS 站名，為 主控制器 上的一個拔碼地 址 ； LABEL：值為 NULL； CMD：發(fā)下命令； DATA：數(shù)據(jù)域； CRC：數(shù)據(jù)校驗 A001。 命令傳送規(guī)定 命令傳送規(guī) 定 ：下位機接收到上位機的操作命令后，立即回應(yīng)一應(yīng)答幀，上位機接收到應(yīng)答幀后，停止發(fā)送此幀。若上位機在一定的時間內(nèi)沒有收到下位機的應(yīng)答幀，應(yīng)重發(fā)此命令幀。下位機在空閑時，會主動上傳燈信息，上位機在接收到此信息后，不用下發(fā) 應(yīng)答幀 。 上位機下傳命令格式： 0x35 0x70 len addr label 0x88 DATA CRC 下傳命令標識為： 0x88。 下位機應(yīng)答為： 0x35 0x70 8 addr 應(yīng)答 DATA CRC 第二章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件設(shè)計依據(jù) 22 具體命令說明 (1)下載 GPRS 時間：如當前時間為 202199 13:37:33 下傳命令應(yīng)為： 0x35,0x70,11,1,0,0x88,0x47,17,9,9,19,55,51,6,crc。 (2)下載總路屬性： 0x35,0x70,11,1,0,0x88,0x27,1,2,6,36,3,4,5,crc。 0x27 后面 字段 說明： 1 為 GPRS 站名； 2 為本站總共有 2 條支路； 6 為本站總共有 6條回路； 36 為本站共有 36 個燈； 3， 4， 5 為備 用。 (3)下載支路屬性 ： 0x35,0x70,14,1,0,0x88,0x26,2,4,6,6,5,6,6,6,6,6,crc。 0x26 后面 字段 說明： 2 為支路序號， 4 為回路序號， 6 為第 4 回路上共有 6 個燈，本回路初始中繼為 6。 5 為回路序號， 6 為第 5 回路上共有 6 個燈，本回路初始中繼為 6。 (4)下載開關(guān)燈時間，調(diào)光時間： 0x35,0x70,16,1,0,0x88,0x24,2,1,18,00,05,00,00,00,80,01,00,60,crc。 0x24 后面 字段 說明： 2 為支路序號， 1 為備用， 18,00 為開燈時間為