应用无线地磁流量检测的隧道智能照明系统软硬件设计

熊婧　李保

摘要：针对国省道隧道流量分布不均匀的现状，为达到最大限度节约照明电能的目的。设计一种应用无线地磁车流量检测的隧道智能照明控制系统，系统采用无线地磁采集实时隧道车流量，结合传统的时控模式及隧道内外照度仪数据，通过嵌入式控制系统实现隧道照明灯组的开启数量及亮度指标的实时调控，工程试验表明，该系统软具有较好的调光效果。

关键词：无线地磁 隧道照明 嵌入式系统

中图分类号：TP383 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0152-02

针对广大山村隧道普遍存在流量不大、分布不均等特点，其主要流量集中在白天，晚上流量稀少，现阶段普遍采集全天候固定的照明控制策略，自动化程度不高，同时照明利用率低，容易造成能源浪费。

随着车辆实时检测传感技术、无线通讯技术[1]以及计算机控制策略技术[2]等在交通行业广泛地应用，使得基于实时车流量、时序控制以及隧道内外照度指标等输入参数控制照明回路开启数目和其亮度等级的智能控制系统得以实现和发展。

1 系统技术方案

系统提出依据整个隧道间隔布置的地磁车辆检测器的车流量数据，应用嵌入式控制技术实现对隧道照明灯组开启及亮度等级控制；提供一整套实时隧道照明智能控制装置，能实时采集整个隧道的车检器信息，根据控制策略实现隧道不同区域的照明控制，其系统结构如图1所示。

系统主要包括地磁无线车辆检测传感单元、地磁无线车辆检测接收单元、数据汇集单元、隧道照明智能控制单元、隧道区域控制器单元、单路照明控制器单元等。系统中地磁无线车辆检测传感单元、地磁无线车辆检测接收单元负责采集并传输隧道内实时车辆信息（含行驶方向、占有情况等），其中地磁无线车辆检测传感单元每隔a米（a根据隧道的限速和流量分布情况，以经验值得出）布控于隧道各个车道路面下[3][4]，同时隧道入口端分布向外延伸n米，其中：

n=P*（T+t） （公式：1）

注：n=无线地磁传感器距隧道口距离；

T=隧道照明智能控制系统反应时间（单位：ms）；

t=系统必要的延时（单位：ms）

地磁无线车辆检测接收单元负责实时收集传感器单元数据，地磁无线车辆检测传感单元与地磁无线车辆检测接收单元之间通过RF433M无线载波通讯；隧道照明智能控制单元运行照明智能控制程序，根据内置智能算法和控制策略来控制各区域照明灯组的开启和亮度信息。

2 应用无线地磁流量检测的隧道智能照明硬件模块

2.1 地磁无线车辆检测传感单元、地磁无线车辆检测接收单元

地磁无线车辆检测传感单元按照间隔若干米安装于隧道每个车道路面下0.2-0.4米处，传感器单元采用自主供电，当其上有车辆经过时，输出检测信号；地磁无线车辆检测接收单位通过RF433M无线载波通信实时接收地磁无线车辆检测传感单位的信号，接收单位按照协议通过光纤将数据实时发送到数据汇集单元。

2.2 基于Win CE 的嵌入式智能控制部分

隧道照明智能控制单元负责与数据汇集单元（无线地磁检测车辆有无信息、隧道外照度仪亮度信息）通讯，依据数据汇集单元提供的信息实时对隧道各照明区域的照明灯进行开关及亮度调节。在智能控制模式下，系统根据地磁无线车辆检测传感单元的ID号，依次检测最新的数据，当进洞口地磁无线车辆检测传感单元显示有车辆时，在排除不是停留车辆的情况下，按照行车方向依次开启或者调节各区域照明灯亮度。之后按照最新的车检数据，在延时一定时间，之间实时检测进洞口是否有车辆，如果有新的车辆行驶进来，则跳出关闭特定区域照明灯组程序，如果没有新的车辆行驶进来，则当延时时间到，则执行关闭特定区域照明灯组程序。在特定时间内如果系统检测到隧道中间某个区域一直有车辆时，则认定该车为因故停留车辆，则执行单个区域照明灯组控制方案。

3 应用无线地磁流量检测的隧道智能照明软件模块

3.1 隧道智能照明调节软件控制流程

调光模块是智能组件处理单元的核心程序模块[5]，主要包括智能车流量调光子流程以及基础时序调光流程。其中智能车流量调光子流程如图2所示。

3.2 隧道智能照明调节软件模块组成

隧道照明智能控制系统软件包括：照明智能控制器控制软件和触摸屏控制软件。照明智能控制器控制软件完成无线地磁车检器数据通讯、隧道外照度仪数据实时采集、隧道各区域照明控制信号通讯、照明方案存储等功能。触摸屏控制软件主要完成隧道照明监控、系统运行参数设置等功能。

隧道照明智能控制系统工作模式有：（1）时序控制：用户可设置各照明回路的LED灯组开启和关闭的时间，设置完成后，系统根据设置的时间来自动运行。（2）自动控制：系统在时序控制的基础上，可以自动根据无线地磁检测的车辆信息、隧道外照度数据来动态调节隧道内需要开启的灯组数以及各灯组的亮度等级。系统主界面如图3所示。

4 系统总结

系统设计的隧道照明节能控制系统有助于提高隧道LED照明控制的节能应用，进一步解决隧道照明系统的安全稳定性与节能性的此消彼长的矛盾。在减少隧道照明用电量的前提下有效提高隧道行车的安全性，同时依据无线地磁技术的实时车速及流量信息动态调节LED光源的点亮时间及亮度值，进一步提高隧道照明系统的稳定性和技术先进性。

根据笔者所在单位实际工程项目运行效果表明，在项目所在隧道LED灯组特性及现场实际流量基础上，照明动态控制系统运行后，试验隧道耗电量可节约20%-30%，系统具有较明显的节能效果。

参考文献

[1]JTJ026.1-1999.公路隧道通风照明设计规范[S].

[2]张驰，王洵，徐沛娟.公路隧道LED节能照明及控制系统试验研究[J].新技术新工艺， 2009（9）：67-69.

[3]龚贻华.城市隧道照明控制系统的设计与实现[D].武汉：武汉理工大学，2008.