【正文】 系統(tǒng)中鈉燈功率調(diào)節(jié)范圍只能在60%100%之間，所以當燈具調(diào)光亮度需求小于等于60%時，取60%。本文以該隧道已布設(shè)的照明燈具為實際控制背景，根據(jù)洞口亮度值、行車速度和交通量的歷史數(shù)據(jù)，按上文中式()，、過渡段、基本段和出口段的亮度需求，按式()、式（）和式（）可以計算出隧道亮度。是否空閑：下位機可以緩存4條上位機下發(fā)的指命，當它為1時表示忙，否則空閑，建議，當判斷為空閑時才下發(fā)下一命令；命令種類：119表示某個燈節(jié)點電力線通信不上；120表示單路控制器485通信不上；20表示一切正常，此為正常的查詢命令；電流，電壓,1表示開燈等待，2表示采樣等待，3表示控制片工作不正常，其余數(shù)據(jù)為正常工作時電流，電壓值；工作種類：0表示關(guān)燈，255表示開燈，0100表示當前調(diào)光的功率百分比。(11)上傳數(shù)據(jù)的返回格式：0x35,0x70,17,1,0,0xab，是否空閑，命令種類，回路序號，燈控制器序號，燈序號，電流，電壓，工作種類，累計工作時間高字節(jié)，累計工作時間低字節(jié)，用電度數(shù)高字節(jié)，用電度數(shù)低字節(jié)，燈種類，總閘繼電器狀態(tài)，后面為備用。2,表示第四條回路中的第二個燈；如果此為255表示對整條回路進行操作，操作結(jié)果要看它后面的第二個字節(jié)的內(nèi)容。255為開閘，如果為0 則為關(guān)閘。下位機回應(yīng)數(shù)據(jù)格式：0x35,0x70,16,1,0,0x8,0x34,1,1,開燈時間時，開燈時間分，關(guān)燈時間時，關(guān)燈時間分，調(diào)光時間時，調(diào)光時間分，調(diào)光功率百分比，調(diào)光時間時，調(diào)光時間分，調(diào)光功率百分比，crc。下位機回應(yīng)數(shù)據(jù)格式：0x35,0x70,16,1,0,0x8,0x37,1,1,回路序號，燈數(shù)目，初始中繼，回路數(shù)，燈數(shù)目，初始中繼，回路序號，燈數(shù)目，初始中繼，crc。下位機回應(yīng)數(shù)據(jù)格式:0x35,0x70,16,1,0,0x8,0x37,1,1,支路數(shù)，回路數(shù)，總燈數(shù),crc。下位機回應(yīng)數(shù)據(jù)格式：0x35,0x70,16,1,0,0x8,0x48,year,month,day,hour,minute,sec,week,crc。關(guān)燈時間必須在開燈時間后面，否則會引起燈的閃爍。調(diào)光時間一定要在開燈與關(guān)燈時間之間。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18:00,05，00為關(guān)燈時間。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。 (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。(2)下載總路屬性：0x35,0x70,11,1,0,0x88,0x27,1,2,6,36,3,4,5,crc。上位機下傳命令格式：0x350x70lenaddrlabel0x88DATACRC下傳命令標識為：0x88。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。 0x350x70LENADDRLABELCMDDATACRC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。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] 。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，： 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)，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。 ： 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。 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?？偪刂破骺刂菩酒珹Tmega128是一款由ATMEL公司生產(chǎn)的AVR單片機。 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。 照明系統(tǒng)硬件平臺實現(xiàn)框圖，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。（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(fù)雜，故一般用求其平均亮度的方法計算。（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（）。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]。 過渡段亮度照明段亮度 過渡段長度車速（km/h）(m)(m)(m)10010611116780728913360446710040264467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。 照明停車視距表（m） 縱坡（%）( 43210123410017917316816315815414914514280112110106103100989593906062605857565554535240292827272626252525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。（2）入口段長度（）入口段長度和行車速度、坡度、隧道凈空高度等因素有關(guān)。表 入口段亮度折減系數(shù)表交通量N（輛/h） 車速雙車道單向交通雙車道雙向交通100806040洞外亮度可采用黑度法、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。入口段亮度可按式()計算。 路面亮度總均勻度（） 交通量N（輛/h）雙車道單向交通雙車道雙向交通3. 亮 度 縱 向 均 勻 度 ()縱向均勻度是沿隧道中心線局部亮度的最小值和最大值之比,見式（），當交通量為其中間值是可插值。 基本段亮度取值 行車速度()基本段的亮度()基本段的亮度()雙車道單向交通N2400輛/h雙車道雙向交通N1300輛/h雙車道單向交通N=700輛/h雙車道雙向交通N=360輛/h100480260402. 亮度總均勻度（）亮度總均勻度為路面最小亮度和平均亮度比值，見式()為提供令人滿意的能見度，,當交通量為中間值時可內(nèi)插。 基 本 段 的 照 明 水 平 與 能 見 度 、 行 車 速 度 以 及 交 通 量 等 因 素 有 關(guān) 。 洞口亮度（\）SA接近段dP適宜曲線入口段過渡段B中間段 圖 隧道各照明段亮度曲線與長度P洞口；S接近段起點；A適應(yīng)點；d適應(yīng)距離；洞外亮度；洞外亮度；入口段亮度；、過渡段亮度；中間段亮度。隧 道 照 明 系 統(tǒng) 主 要 包 括 ： 中 間 段 照 明 、入 口 段 照 明 、 過 渡 段 照 明 、 出 口 段 照 明 、 應(yīng) 急 照 明 、 洞 外 引 道 照 明 及 接 近 段 減 光 設(shè) 施 。為了保證行車安全和舒適，防止因視覺信息不足而出現(xiàn)交通事故。 隧道照明視覺特點公路隧道由于其特殊的管狀結(jié)構(gòu)，使得其洞內(nèi)外亮度相差懸殊，駕駛員進入隧道過程視覺要經(jīng)歷由明到暗再到明亮的過程，當隧道內(nèi)外的光照相差很大時，駕駛員在駛向洞口時，會產(chǎn)生“黑洞效應(yīng)”，駕駛員很難適宜視覺上的變化，辨清洞口附近的情況；而在駛出洞口時會產(chǎn)生強烈的眩光。 本章小結(jié) 本章主要介紹了論文的研究背景及意義，國內(nèi)外公路隧道照明技術(shù)的發(fā)展狀況，公路隧道照明系統(tǒng)的燈具特性，公路隧道照明燈具的控制模式，照明燈具的控制方式，照明燈具的調(diào)光方式和論文的技術(shù)路線及論文安排。第五章 總結(jié)與展望。本章主要介紹公路隧道照明節(jié)能控制軟件各功能模塊的實現(xiàn)情況。軟件包括用戶登錄、硬件配置、隧道參數(shù)設(shè)置、燈具管理、系統(tǒng)控制和狀態(tài)查詢等功能模塊。第三章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件功能設(shè)計。本章主要從隧道照明控制理論、隧道通風照明規(guī)范和硬件控制平臺、硬件通信協(xié)議等幾個方面闡述軟件系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)。在此基礎(chǔ)上提出本文的技術(shù)路線和論文安排。論文的總體結(jié)構(gòu)分為5章：第一章 緒論。 本文主要針對公路隧道照明系統(tǒng)內(nèi)廣泛使用的照明燈具，根據(jù)公路隧道通風照明規(guī)范和隧道照明系統(tǒng)相關(guān)理論要求，以浙江溫州繞城高速公路北線江北嶺隧道為實際控制背景，設(shè)計了一款公路隧道節(jié)能控制軟件。通過對公路隧道照明控制系統(tǒng)的需求分析，設(shè)計出軟件的功能架構(gòu)，類架構(gòu)和數(shù)據(jù)庫架構(gòu)，最終完成軟件的設(shè)計。圍繞該問題本文首先分析當前公路隧道照明系統(tǒng)中的燈具使用情況及燈具特點，隧道照明燈具控制模式，隧道照明燈具的控制方式和隧道照明燈具的調(diào)光方式，同時指出現(xiàn)有公路隧道照系統(tǒng)存在的弊端，提出本文的寫作背景。單純的手動控制，主觀性太強，而且需要專門的操作人員負責隧道照明系統(tǒng)的運營，增加了運營投入成本。(4)在隧道照明燈具的使用方面，我國隧道照明系統(tǒng)的照明燈具多使用鈉燈，多使用分級控制模式和手動控制方式。(2)對隧道照明專業(yè)人才的培養(yǎng)不夠重視，致使隧道照明專業(yè)人才相當短缺，制約著隧道照明設(shè)計技術(shù)的提高和技術(shù)理論的創(chuàng)新。3. 限流控制方式利用電阻、晶體管限制流過燈具的電流，從而控制燈具亮度。 2. 脈沖寬度調(diào)制(PWM)亮度控制方式利用數(shù)字脈沖，控制燈具調(diào)光控制器。 照明系統(tǒng)的調(diào)光控制方式主要針對無級調(diào)光模式，目前主要調(diào)光控制有電壓控制電流源亮度控制方式，脈沖寬度調(diào)制(PWM)亮度控制方式，限流亮度控制方式。智能控制系統(tǒng)一般由亮度檢測器、交通流量檢測器、控制系統(tǒng)、照明燈具和燈具控制器構(gòu)成。分時序控制不能結(jié)合實際情況變化控制照明亮度地改變，容易造成“過度照明”和“照明不足”，因此分時序控制需要對隧道的所處的地理環(huán)境和不同季節(jié)的天氣狀況進行考察，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定分時序照明控制預(yù)案。目前手動控制主要作為在交通事故等一些特殊情況下的輔助手段。在隧道實際的運營中，照明系統(tǒng)控制方式可分為手動控制、分時序控制和智能控制三種控制方式 ，通過人的主觀判斷，手動對隧道照明亮度進行控制。無級調(diào)光模式主要針對LED燈、電磁感應(yīng)燈和高壓鈉燈等燈具。無級調(diào)光控制[31] [32]是指根據(jù)照明控制參數(shù)的變化而連續(xù)調(diào)節(jié)照明燈具的使用功率，從而實現(xiàn)不同亮度等級的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)隧道照明亮度較為平滑的調(diào)控。在公路隧道照明控制系統(tǒng)中，主要使用分級調(diào)光控制模式，通過控制照明回路的開關(guān)，調(diào)節(jié)隧道照明亮度。新型照明燈具電磁感應(yīng)燈和LED燈，在隧道照明系統(tǒng)也正在逐步推廣使用，但由于其透煙透霧性不好，使其不能完全取代鈉燈在公路隧道照明系統(tǒng)中的使用。隧道照明系統(tǒng)中一般選用的燈具有高壓鈉燈、低壓鈉燈、高壓汞燈和熒光燈。（6）LED燈：LED作為新型的半導(dǎo)體光源，具有壽命長、高光效、高顯色性、啟動時間短、電流電壓小、低功耗、結(jié)構(gòu)牢固、運行成本小、可進行無級調(diào)光等特點；但是價格昂貴，散熱不好，透霧性不佳，光衰減較大[28] 。與傳統(tǒng)的照明燈具相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、無電極、無燈絲、超長使用壽命、無閃爍、顯色性高、高光效、可瞬間啟動、無汞污染等特點。（4）緊湊型熒光燈：緊湊型熒光燈是目前被公認為能取代白熾燈的唯一適宜光源，發(fā)光效率比普通熒光燈高5%，光效和壽命比普通白熾燈高5倍以上，由于顯色性高，在城市隧道中有一定的使用。具有光效高、壽命長、顯色性好、結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定等特點。本文中使用的低壓鈉燈帶有可調(diào)光整流器，其調(diào)光范圍可以達到60%~100%。而且高壓鈉燈使用能耗較高，光源利用率較低，本文中使用的高壓鈉燈帶有可調(diào)光整流器，其調(diào)光范圍可以達到60%~100%。作為傳統(tǒng)的隧道照明光源，高壓鈉燈已經(jīng)廣泛用于公路隧道領(lǐng)域，但由于內(nèi)沖氣體的負阻特性，如將鈉燈直接接入電網(wǎng)中，其工作狀態(tài)不穩(wěn)定，在工作過程中會因持續(xù)放電而導(dǎo)致電流的上升，而導(dǎo)致鈉燈或電路中的零部件被燒毀，所以高壓鈉燈在使用過程需要配備電子整流器。（2）新技術(shù)和新設(shè)備在隧道照明系統(tǒng)中的應(yīng)用：工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線技術(shù)[21]，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能控制技術(shù)在公路隧道照明中得到初步應(yīng)用[22]，LED燈[23] [24]和電磁感應(yīng)燈[25] [26]及其無級調(diào)光技術(shù)也在公路隧道照明中獲得應(yīng)用。如重慶交通科學(xué)設(shè)計研究院開展了《山區(qū)高速公路隧道節(jié)能型照明系統(tǒng)研究與應(yīng)用》[17]