隧道照明调光
传统方式下的隧道照明系统的安全性和节能性存在着此消彼长的矛盾，照明系统运营费用高昂，管理运营相对粗放。近年来，结合隧道照明的需求，隧道照明控制系统应运而生。隧道照明控制系统可以根据隧道洞外洞内照度值、车流量等数据调整 LED 灯的输出功率来调整隧道照明的亮度值，达到按需亮灯和节能的目的。
本次设计采用无线物联网智能照明管理系统：
无线物联网智能照明管理系统主要包含本地智能调光子系统、智能在线故障监测子系统、运营决策子系统，整个系统由物联网单灯控制器、感应联动装置、光控采集控制系统、无线物联网网关及监控中心软件组成。随着物联网技术的发展，该系统的本地智能调光子系统应用物联网技术以无线自组网方式将分散独立的隧道设备集成一个无线、全自动、智能化的隧道系统，根据车流量、外界亮度、温度、洞内气体成分含量等由传感器监测到的数据自主改变洞内照明设备的亮度，使隧道在无车时达到功耗最低、有车时安全与节能结合的最优运营状态。结合云端计算技术，智能在线故障监测子系统可对采集到的隧道设备以及各类运营状况的信息进行处理与判别，运用离线、在线、历史等各种数据，结合人工智能理论和专家系统科学而有序地对隧道状态进行综合分析判断。运营决策子系统通过智能在线故障监测子系统的处理结果结合当前隧道的运营状况制定隧道运营下一步的运营模式、设备检修策略或事故救援策略，使隧道运营减少成本，增加运营安全。
图 3.2-1 无 线 物联网智能照明管 理系统
系统主要由洞内外亮度检测器、车流量检测器、隧道照明无极调光控制器、亮度可控型公路隧道 LED 照明灯具、通讯系统和上位机监控管理软件等组成。系统的洞内外亮度检测器将检测到的隧道洞外亮度信号及洞内入口段亮度信号转换为 4～20mA 标准信号传送至照明调光控制器内，系统的车流量检测器将检测到的隧道外部车流量信息通过 RS-485 信号传送至监控系统上位机并将信号反馈至照明调光控制器。设置于隧道内的隧道智能照明系统控制器根据洞内外亮度及车流量信息，分别计算出入口各段加强照明和基本照明相应地调光功率，再将其分别转为DC0～5V 或 DC0～10V 的直流模拟信号输出，去控制加强照明灯具和基本照明灯具的输出功率，而灯具输出功率的变化，又会引起灯具输出光通量发生变化，从而达到控制被照场所亮度的目的。设于监控中心的上位机通过以太网光端机与现场的隧道智能照明系统控制器实现通讯。上位机利用无级调光监控管理软件，实现相关参数的设定、指令下达、实时信号读取和储存。
（1）加强照明的控制
加强照明的控制依据洞外亮度信号、车流量、设计冗余和洞内入口段亮度进行综合计算，确定加强照明输出。洞外亮度越亮，洞内照明功率越大，洞内照明亮度也越强；同时，车流量越大，洞内照明功率也越大，反之亦然。用户也可设置加强照明的开启以及关闭时间。
（2）基本照明的亮度控制
基本照明的亮度控制依据当前时间、车流量、设计冗余进行综合计算，确定基本照明输出。用户可以设置基本照明夜晚开始以及终止时间，并能设置夜晚以及白天的照明功率。隧道智能照明系统控制器能够根据车流量信息、设计冗余和洞内中间段亮度进行综合计算，调节基本照明的亮度；当基本照明出现光衰，致使洞内基本照明检测仪的实测结果低于标准要求时，隧道智能照明系统控制器能自动调节基本照明亮度，使之满足标准要求，实现按需照明。用户也可以设置基本照明夜晚开始以及终止时间，并能设置夜晚以及白天的照明功率。
下半夜系统会自动降低照明功率至需要的数值。
洞内亮度具体指标，随不同季节及天气的洞外亮度做相应折减，并进行相应灯具调光。
（1）系统功能要求
物联网随车调光系统具有感知洞内外亮度调节加强照明灯光亮度的功能、伴随式分段照明功能、车流量数据采集功能、调光控制器无线通信功能、远程平台/自动化管控功能。
1）感知洞内外调节灯光亮度功能
本系统应具有自动调节加强照明灯光亮度的功能，系统根据洞内外亮度自动跟踪控制加强照明亮度。可以至少分为白天、夜间、阴雨天 3 种亮度等级，跟进预先设置的阈值，自动切换工作模式，以便在不同的天气保证行车的安全性和舒适性，同时在满足照明的要求下达到节能运行的目的。
2）伴随式分段照明功能
系统能通过对隧道内车辆的实时检测与跟踪，实现 LED 隧道灯开关和亮度的实时控制，达到“车来灯亮、车走灯暗、灯随车走的”安全节能照明效果，避免 LED 隧道灯处于长期、大面积全开状态。
3）车流量数据采集功能
采用毫米波雷达技术能够对隧道内车辆进行实时检测与跟踪，能监测隧道的车速、车流等状态，为隧道交通管理提供基础参考数据。
4）无线通信功能
雷达型调光控制器和网关型调光控制器采用无线通信技术，每段 LED 隧道灯上的雷达型调光控制器间具有无线通讯功能，且通讯具有容错能力和抗损毁功能，当有雷达型调光控制器损毁时，不影响整个系统的控制和使用。
5）网联边缘控制主机/远程平台/自动化管控功能
系统具有网联边缘控制主机实现本地控制，也具有通过平台与设备无线通信的功能，具有独立远程管理平台和植入第三方平台/系统的功能。
（2）平台软件功能要求
物联网随车调光系统管理平台（平台软件）是整个系统管理和控制中心，负责对设备的工作状态，日常运行策略，用户权限等进行设置和管理，主要包括以下四大功能模块：运行监测、系统控制、用户及权限管理、日志及审计。
（3）系统构成
物联网随车调光系统由雷达型调光控制器、网关型调光控制器、亮度检测器、网联边缘控制主机及物联网随车调光系统控制软件组成。整个隧道物联网随车调光系统为四级架构，具体
框架层次说明如下：
平台管理层：软件控制平台，功能是对整个隧道的设备进行管理与参数设置，统计灯具功率数据，统计隧道车流量数据，通过平台展示隧道的灯具运行状况。
本地管理层：网联边缘控制主机，功能是对整个隧道的设备进行管理与参数设置。
中间层：网关型调光控制器，功能是收集所管理的调光控制器的工作状态参数与设置工作参数。
设备终端层：雷达型调光控制器，功能是通过雷达探测车辆，控制连接灯具亮度，实现灯随车行功能。
1）雷达型调光控制器
雷达型调光控制器可检测车辆，下发指令给与自身信号线所连接的灯具进行灯光控制，还可以通过无线信号传输的方式给其他控制器下达指令对 LED 灯具进行灯光控制。
2）网关型调光控制器
可接收雷达型调光控制器下达的指令完成对所连接的 LED 灯具进行灯光控制，具有与网联边缘控制主机和平台通讯的功能，完成各设备数据上传及网联边缘控制主机与平台的指令下发。网关固定在灯具支架上接入应急电源，通过无线传输不涉及线缆管道及预留洞室。
3）亮度检测器
检测洞内外亮度数据传至网联边缘控制主机，网联边缘控制主机通过采集到的亮度数据下发指令给雷达型调光控制器控制隧道灯具亮度。
4）网联边缘控制主机
网联边缘控制主机对采集到的现场洞内外照度数据和交通数据进行分析、处理，控制现场雷达型调光控制器的工作状态，并将物联网随车调光系统的工作状态、亮度数据通过网络传输到监控中心软件控制平台。
5）物联网随车调光系统控制软件
物联网随车调光系统管理平台，可以远程控制物联网随车调光系统对整个隧道的设备工作状态进行切换，对整个隧道设备进行管理与参数设置，统计灯具功率数据，统计隧道车流量数据，通过平台展示隧道的灯具运行状况。
（4）系统设置方案
雷达型调光控制器：隧道内每 500m 双向布设，弯道可加密布设，保证雷达不漏检车辆。隧道洞口入口门架处安装两个雷达型调光控制器，可在车辆未进洞口时检测到车辆，实现提前亮灯。（洞口雷达安装距离 100m 为最佳距离，如隧道原有门架不符合安装距离的要求。新增立柱安装）
网关型调光控制器：部署在隧道入口处，用于实现数据接收与指令分发功能，可接收网联边缘控制主机发出的亮灯指令，并将指令下发至洞内各物联网设备，同时汇聚上报洞内设备的工作状态信息等数据。
亮度检测器：洞外亮度调节器可根据洞外的光照强度来调节洞内调光设备的调光等级，调节器安装在距离洞口 150m 以内的柱子上，距离地面 1.5m。（如隧道原有设计包含照度计可接入原有照度计数据至网联边缘控制主机）
网联边缘控制主机：每个隧道部署两套套网联边缘控制主机以实现本地管理控制功能。
物联网随车调光系统控制软件：部署在监控中心
