【正文】 LonWorks總線通信，使用時(shí)無需重新更換照明燈具和重新布設(shè)照明線路，降低了維護(hù)成本。 國外公路隧道照明技術(shù)研究起步早，控制技術(shù)較成熟。 .Schreuder提出以隧道洞外和入口亮度關(guān)系曲線、亮度變化適應(yīng)曲線為內(nèi)容的隧道照明理論，該理論被許多國家和學(xué)術(shù)團(tuán)體所采納。其中隧道國際照明委員會(huì)于1982年制定的照明（CIE NO .,1998）規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，被世界各國廣泛采納，隨后世界各國相繼實(shí)施頒布各自的標(biāo)準(zhǔn)，如EUROSTD于1997年制定了歐洲隧道照明標(biāo)準(zhǔn)，日本于1990年制定了《隧道照明指針》[4]。 我國公路隧道照明技術(shù)起步相對(duì)較晚，到上世紀(jì)80年初我國才開始關(guān)注公路隧道照明領(lǐng)域的建設(shè)發(fā)展[6]。此外，隧道科研工作者們，也在學(xué)習(xí)和借鑒國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，開始嘗試性地開展公 路 隧 道 照 明 的 設(shè) 計(jì) 工 作，公路隧道技術(shù)也至此開始發(fā)展。到20世紀(jì)90年代，我國開始頒布實(shí)施JTJ026—1990《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》，至此我國公路隧道照明設(shè)計(jì)有了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但是由于該規(guī)范不是很完善，為了適應(yīng)我國公路隧道照明技術(shù)的發(fā)展需求，隧道科研工作者們主要通過(1)介紹國外公路隧道照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)踐檢驗(yàn)，為我國的公路隧道照明設(shè)計(jì)的提高提供借鑒。（2）研究如何克服“黑洞效應(yīng)”、“白洞效應(yīng)”等問題，設(shè)計(jì)實(shí)際的隧道照明系統(tǒng)。漆光榮[12]介紹了泉 州 到 廈 門 高 速 公 路 隧道 通 風(fēng) 照 明 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 方 案 ；趙 忠 杰 [13]探 討 了 公 路 隧 道 照 明 設(shè) 計(jì) 的 原 則 和 標(biāo) 準(zhǔn) ，并 提 出 改 進(jìn) 后 的 隧 道 照 明 亮 度 曲線。如王學(xué)堂[14]等通過對(duì)隧道內(nèi)光照亮度函數(shù)的研究，建立了亮度、速度、入口段和出口段長度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，提出對(duì)隧道內(nèi)亮度進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制；趙鴻鳴[15]等提 出 結(jié) 合 隧 道 照 明 燈 具 及 其 控 制 設(shè) 備 ，對(duì)隧道照明進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，保證白天洞內(nèi)外照度的平緩過渡，并且提出結(jié)合交通流參數(shù)對(duì)隧道照明節(jié)能控制策略。國內(nèi)主要隧道照明技術(shù)的研究主要基于該規(guī)范,至此以后，國內(nèi)主要研究焦點(diǎn)從隧道照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)架、隧道燈具使用、照明系統(tǒng)的控制方式、隧道照明亮度分析和計(jì)算等方面來實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的節(jié)能和優(yōu)化。經(jīng)過近幾十年發(fā)展和隧道科研工作者們的努力，我國在公路隧道照明領(lǐng)域取得豐碩的成果，主要表現(xiàn)在（1）新的隧道照明理論的提出：有關(guān)隧道科研工作者對(duì)中間視覺理論進(jìn)行深入研究，陳文成[20]通過實(shí)驗(yàn)建立了新型中間視覺S光度學(xué)模型，并由此計(jì)算出不同光源在亮度水平不同的情況下的中間視覺修正系數(shù)，并將此應(yīng)用于公路隧道照明設(shè)計(jì)中。隧道照明中系較常使用的燈具有高壓鈉燈、低壓鈉燈、金屬鹵化燈、緊湊型熒光燈，一些新型光源，如電磁感應(yīng)燈和LED燈等在也在公路隧道照明系統(tǒng)中開始試點(diǎn)使用，其特點(diǎn)如下： （1）高壓鈉燈：高壓鈉燈是我國正在推廣使用的第三代綠色照明節(jié)能光源，它是一種高強(qiáng)度氣體放電燈，工作時(shí)發(fā)出金白色光，具有發(fā)光效率高、透霧性強(qiáng)、特性穩(wěn)定、光通量維持率高、壽命長、價(jià)格相對(duì)低廉等特點(diǎn)[27]。高壓鈉燈啟動(dòng)時(shí)間長，在通電5~10min左右才能達(dá)到正常亮度，再次啟動(dòng)需要約5min時(shí)間間隔。 （2）低壓鈉燈：低壓鈉燈是利用低壓鈉蒸氣放電發(fā)光的電光源，工作時(shí)發(fā)出單色黃光，具有發(fā)光效率特高、透霧性強(qiáng)、透視性較好、壽命長等特點(diǎn)，但其顯色性不佳，光譜分布過窄。 （3）金屬鹵化燈：金屬鹵化燈有兩種，一種是石英金鹵燈，其電弧管泡殼是用石英做的，另一種是陶瓷金鹵燈，其電弧管泡殼是用半透明氧化鋁陶瓷做的，金屬鹵化燈是目前世界上最優(yōu)秀的電光源之一。但是燈內(nèi)的填充物中有汞，由于汞是有毒物質(zhì)，若處理不當(dāng)，會(huì)直接排入大氣，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。（5）電磁感應(yīng)燈：電磁感應(yīng)燈，是集電子、電磁、真空等技術(shù)于一體的國際第四代節(jié)能環(huán)保型新光源。而且具有可調(diào)光特性，調(diào)光范圍可達(dá)到30%~100%。 燈具特性表燈具種類光效（lm/w)顯色指數(shù)（Ra）色溫(k)平均壽命（h）高壓鈉燈10012023/60/851950/2200/250024000低壓鈉燈20023175028000金屬鹵化燈759565923000/4500/5600600020000緊湊型熒光燈6085全系列8000電磁感應(yīng)燈557085300040004000080000LED燈50906400100000公路隧道結(jié)構(gòu)和地理位置的特殊，隧道照明系統(tǒng)對(duì)照明燈具的選擇有特殊要求。高壓汞燈光效不高，而且容易造成環(huán)境污染；鈉燈由于其高光效、壽命長、透霧性強(qiáng)、價(jià)格相對(duì)低廉，已在公路隧道照明系統(tǒng)中廣泛使用；熒光燈由于其顯色性好，光效和壽命均強(qiáng)于普通白熾燈，在隧道照明中有一定的使用。分級(jí)調(diào)光控制是指隧道照明系統(tǒng)分為“晴天”、“多云”、“陰天”、“夜間”和“深夜”五級(jí)照明控制模式，每級(jí)照明模式對(duì)應(yīng)相應(yīng)的照明回路控制，系統(tǒng)根據(jù)不同的天氣情況對(duì)隧道燈具進(jìn)行開關(guān)量調(diào)節(jié)：晴天，開啟基本段和加強(qiáng)段照明回路；多云，關(guān)閉引入段和加強(qiáng)段照明回路；陰天，關(guān)閉引入段和過渡段部分照明回路；夜間，開啟基本照明回路[29]；深夜，開啟單側(cè)基本照明回路。但是這種控制模式對(duì)隧道燈具布設(shè)要求較高，調(diào)整范圍較大，控制效果過于粗放，容易在隧道內(nèi)形成“斑馬線”，使得行車舒適性差，給行車安全造成隱患，同時(shí)還存在過度照明，隧道照明系統(tǒng)內(nèi)有70%左右的能耗被過度照明消耗[30]。無級(jí)調(diào)光模式較分級(jí)調(diào)光模式更為精確，可以按照照明規(guī)范的要求，按需調(diào)節(jié)隧道照明燈具的功率，不需要燈具滿負(fù)荷工作，改變了傳統(tǒng)公路隧道照明系統(tǒng)亮度需求和燈具能耗的不可控性，有效的避免了過度照明，不但能使隧道內(nèi)照度更加均勻變化，而且節(jié)約電能。隨著照明技術(shù)的發(fā)展，無級(jí)調(diào)光控制模式在隧道照明系統(tǒng)中也正在推廣使用。手動(dòng)控制方式，自動(dòng)化程度較低，對(duì)于隧道運(yùn)營單位的工作人員來說，單純地進(jìn)行現(xiàn)場人工手動(dòng)控制，則使得每天的工作量非常大。 ，自動(dòng)控制隧道照明亮度。 、隧道內(nèi)實(shí)時(shí)交通流量、行車速度等參數(shù)，經(jīng)過控制算法處理并發(fā)送調(diào)光指令控制照明亮度。亮度檢測(cè)器、交通流檢測(cè)設(shè)備將亮度、交通流參數(shù)傳遞給上位機(jī)，上位機(jī)通過控制算法處理，通過發(fā)送遠(yuǎn)程調(diào)光指令對(duì)隧道照明亮度進(jìn)行控制。[33]，從而達(dá)到燈具功率調(diào)節(jié)的目的。燈具的調(diào)光控制器可以通過控制電壓或者電流來實(shí)現(xiàn)對(duì)功率的無級(jí)調(diào)節(jié)來達(dá)到節(jié)能的目的，該調(diào)光方式具有反應(yīng)速度快，不產(chǎn)生低次諧波，不影響系統(tǒng)功率因素等優(yōu)點(diǎn)。 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國在公路隧道照明領(lǐng)域取得了矚目成果和創(chuàng)新，但是仍存在很多問題，主要表現(xiàn)在：(1)隧道照明理論的研究要較為薄弱，尚未有中國的隧道照理論流派在國際隧道照明學(xué)界能占有一席之地，對(duì)于隧道照明理論的原始創(chuàng)新還需要有更大的突破，對(duì)于中間視覺理論、洞外亮度參數(shù)、入口段亮度折減系數(shù)、隧道各區(qū)段亮度設(shè)計(jì)參數(shù)、連續(xù)隧道照明折減率等問題均需進(jìn)一步深入研究。(3)我國隧道照明的現(xiàn)代化和自動(dòng)化水平還有待進(jìn)一步提高，洞外亮度檢測(cè)儀、洞內(nèi)隧道照度儀等國產(chǎn)設(shè)備的可靠性和準(zhǔn)確性與國外產(chǎn)品還有一定的差距。在隧道實(shí)際運(yùn)營過程中，鈉燈使用時(shí)能耗較大，運(yùn)營單位迫于隧道照明運(yùn)營和維護(hù)的成本壓力，大多數(shù)隧道在運(yùn)營時(shí)長時(shí)間關(guān)閉一些回路的燈具，造成隧道內(nèi)光線偏暗，明暗交錯(cuò)，亮度不均勻，容易使駕駛員產(chǎn)生視覺疲勞，給行車安全帶來了極大的安全隱患。 本文技術(shù)路線。通過進(jìn)一步對(duì)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》，調(diào)光硬件平臺(tái)和實(shí)際公路隧道的控制分析，提出公路隧道照明節(jié)能控制軟件的設(shè)計(jì)依據(jù)。、Flash技術(shù)、MapWinGis技術(shù)、PostgreSQL數(shù)據(jù)庫技術(shù)，用C語言最終完成軟件的實(shí)現(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下對(duì)鈉燈的實(shí)際控制。該節(jié)能控制軟件能對(duì)隧道照明燈具在一定范圍內(nèi)進(jìn)行無級(jí)調(diào)光，對(duì)隧道照明燈具采取手動(dòng)控制和分時(shí)序控制方式。本章主要介紹論文的研究背景及意義，國內(nèi)外隧道照明系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀，隧道照明燈具使用情況，隧道照明系統(tǒng)的控制模式、控制方式、調(diào)光方式及我國公路隧道照明系統(tǒng)存在的主要問題等內(nèi)容。第二章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件設(shè)計(jì)依據(jù)。并以溫州繞城高速公路北線江北嶺隧道為實(shí)際背景，計(jì)算出隧道入口段、過渡段、基本段和出口段的照明亮度需求、隧道內(nèi)照明燈具的平均照度和功率調(diào)節(jié)需求。本章通過對(duì)隧道照明系統(tǒng)的需求分析、架構(gòu)設(shè)計(jì)、類設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)等完成公路隧道節(jié)能控制軟件的設(shè)計(jì)。第四章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件功能實(shí)現(xiàn)。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下布設(shè)公路隧道照明燈具，模擬實(shí)際隧道洞外亮度和交通流參數(shù)變化情況，實(shí)現(xiàn)公路隧道節(jié)能控制軟件對(duì)照明燈具的實(shí)際控制。本章主要總結(jié)本論文取得的研究成果和不足之處，提出論文的進(jìn)一步研究方向。9第二章 公路隧道照明節(jié)能控制軟件設(shè)計(jì)依據(jù) 本章主要介紹公路隧道照明視覺特點(diǎn)，隧道照明控制理論，調(diào)光硬件平臺(tái)和隧道照明控制亮度需求計(jì)算，并以浙江溫州繞城高速公路北線江北嶺隧道為實(shí)際控制對(duì)象，為公路隧道節(jié)能控制軟件的設(shè)計(jì)提供理論和現(xiàn)實(shí)的依據(jù)。并且隧道環(huán)境相對(duì)封閉，隧道內(nèi)部汽車排除的廢氣無法迅速消散，形成煙霧，煙霧可以將汽車頭燈和隧道內(nèi)照明燈具發(fā)出的光吸收和散射，降低了能見度。我國頒布了《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》，規(guī)范明確規(guī)定長度大于100m的公路隧道應(yīng)該設(shè)置照明設(shè)施，規(guī)范對(duì)照明總均勻度與縱向度、調(diào)光分級(jí)、光源與燈具、應(yīng)急照明、燈具布置等內(nèi)容作出詳細(xì)的規(guī)范說明。 在 公 路 隧 道 照 明 系 統(tǒng) 中 ， 沿 隧 道 路 面 中 線 ，由接 近 段 經(jīng) 入 口 段 、 過 渡 段 、基 本 段 直 至 出 口 段 ， 駕 駛 員 在 白 天 所 要 求 的 路 面 亮 度 變 化 曲 線 ，稱 為 亮 度 曲 線 。1. 基 本 段 亮 度 ()在 公 路 隧 道 照 明 區(qū) 段 中 ，基 本 段 照 明 的 任 務(wù) 是 保 證 停 車 視 距 。 在 正 常 的 亮 度 下 可 按 下 表 2 . 1 取 值 。 ()式中：—距車道邊緣1/4寬度出（左或右）測(cè)得的路面平均亮度； —距車道邊緣1/4寬度處（左或右）測(cè)得的路面最低亮度。 （）表2 .3 亮度縱向均勻度 交通量N（輛/h）雙車道單向交通雙車道雙向交通~ （1）入口段亮度計(jì)算在隧道照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，入口段照明主要由車速和洞外亮度為基準(zhǔn)值，車速已由道路等級(jí)限定，洞外亮度。 ()式中：—入口段亮度，（）； —洞外亮度，（）； —入口段亮度折減系數(shù)。若確實(shí)無法進(jìn)行實(shí)測(cè)時(shí)，當(dāng)洞門采用削竹式且門洞周圍景物反射率低時(shí)可取28003000；當(dāng)洞門采用端墻式且周圍景物反射率高時(shí)，可取32003500。具體可按式()計(jì)算, ()式中：—入口段長度，（）； —洞口內(nèi)凈高度，（）；—照明停車視距，（）。過渡段由、三個(gè)照明段組成，與之對(duì)應(yīng)的亮度按30%比例遞減。在單向交通隧道中，需要對(duì)出口段照明作適當(dāng)加強(qiáng)。 （1）平均照度計(jì)算為簡化平均照度計(jì)算，在實(shí)際工程中，經(jīng)常采用利用系數(shù)曲線圖法來計(jì)算平均照度，見式() [35]: （）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，其他燈具類型的燈具可作參考；—燈具額定光通量，（），是指光源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的光量；—養(yǎng)護(hù)系數(shù)，照明燈具使用一定時(shí)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(shí)在同一表面上所得到的平均照度和平均亮度之間的比值，—；—道路路面寬度，（）；—燈具間距，（）；N—燈具排列方式，單排、交錯(cuò)排列為N為1，雙側(cè)對(duì)稱排列N為2。 = （）式中：—燈具額定光通量，（）；—燈具額定功率，（）。路面平均亮度和平均照度可用下式求得，見式（）: （）式中：Q稱為照明設(shè)備的綜合亮度系數(shù)， 的倒數(shù)稱為平均照度換算系數(shù)，CIE（估計(jì)照明委員會(huì)）： CIE推薦的平均照度換算系數(shù)燈具配光類型暗路面（）明路面()截光型2412半截光型189非截光型155注：路面反射比（4） 亮度與功率關(guān)系由平均照度計(jì)算公式，見式（）和平均亮度計(jì)算公式，見式（）可知，亮度與功率的關(guān)系，見式（）： = （） 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(tái)由杭州奧能照明有限公司設(shè)計(jì)提供，實(shí)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。主節(jié)點(diǎn)和單節(jié)點(diǎn)通過LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)組成了LonWorks控制網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，接收主節(jié)點(diǎn)反饋的信息，并將反饋信息傳送到計(jì)算機(jī)。 總控制器通信原理框圖 主節(jié)點(diǎn)主節(jié)點(diǎn)控制電路采用電力線智能芯片PL3150作為主控芯片，主節(jié)點(diǎn)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(kuò)展電路。同時(shí)耦合電路從線路中提取高頻信號(hào)，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L3120與單片機(jī)ATMega88