高速公路收费站智能照明系统设计

刘润强 姜云春 王培芹 王海艳

【摘 要】高速公路收费站智能照明系统应更好的满足收费站照明要求，且达到节能、环保的效果，可以实现系统控制任意照明回路开关或者进行连续性调光，系统可预先设置不同的情景，并且可以进行不同情景间的淡入、淡出，可以通过连接各种传感器自动控制灯光等。利用PLC技术控制LED灯的亮度从而更加有利于收费站的运行。

【关键词】系统结构；亮度；控制方式；I/O分配

中图分类号： U492.8 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）18-0098-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.18.044

【Abstract】The intelligent lighting system of the toll station of the expressway should meet the lighting requirements of the toll station better， and achieve the effect of energy saving and environmental protection. The system can realize the system control of any lighting circuit switch or continuous light adjustment. The system can set different scenarios in advance， and can make different scenarios fade in and fade out. It can automatically control lights by connecting various sensors. The use of PLC technology to control the brightness of LED lights is more conducive to the operation of toll stations.

【Key words】System structure； Brightness； Control mode； I/O allocation

0 引言

随着科技进步，对高速公路智能化提出了要求，照明系统作为高速公路重要组成部分，与交通安全密切相关。论文主要探讨高速公路智能照明系统研究的相关技术和方法，基于西门子s7-200系列PLC对高速公路收费站照明系统进行设计，包括系统的功能、结构、照明控制方式及硬件接线图等，实现自动控制，并更好的满足收费站照明系统的要求。

1 系统的结构

在本系统结构中，当信息采集系统采集到车流量、环境亮度等因素时，将这些因素传输到PLC控制器，控制器通过RS485总线和计算机连接，进行信息传输，然后进行照明回路的控制。如果照明回路出现故障等情况时，可以将此信息通过反馈信号采集模块反馈给控制器，根据实际情况进行手动或者自动控制。

2 照明回路平均亮度计算

亮度计算相对复杂，除涉及到照度计算的相关内容外，它还与路面材料、观察点的位置等因素有关。

根据《公路高速公路收费站照明设计规范》，收费站内某灯具在路面某计算点产生的亮度可按式1计算：

数个工具在计算点产生的亮度可按公式2计算：

计算区域内路面的平均亮度可按公式3计算：

由亮度计算公式得知，要计算某灯具在路面计算点产生的亮度需要的参数有：Icr、H、β、？酌和？酌（β，？酌），需要待定的参数只有β和？酌。在灯具各项功能参数和高速公路收费站物理参数己知的前提下，β和？酌的值只与高速公路收费站的灯具数量、布灯方式、计算点数等因素有关。

3 收费站照明控制方式

收费站照明控制是按照收费站照明设计中所确定的不同时段、不同气候条件下的照明要求，控制各个照明回路的开关，其控制方式大致分为手动控制和自动控制。

手动控制主要由人工根据不同的时段及天气情况而控制不同照明回路的开关，也可以单独控制每一個LED灯的亮灭，出现故障后便于修复；自动控制方式则是利用光强检测器分别采集收费站的亮度参数，经过对比处理后，由计算机系统自动控制各个照明回路的开关，使收费站的照明亮度与外界自然光的亮度相适应。

本设计采用手动控制和自动控制两种方式：在手动控制方式下，能够手动亮灭每一盏LED灯，便于控制；在自动控制方式下，系统既能够根据外界的亮度自动调整收费站的照明亮度，又能够根据每一天不同的时段，开关不同的照明回路，达到收费站照明亮度的自动控制。

4 系统的I/O分配表和接线图

4.1 系统的I/O分配表

CPU提供的本地I/O具有固定的地址，对于CPU 224来说本机I/O为14入/10出。当需要扩展某类的输入/输出口时，可以将扩展模块连接到CPU的右侧形成I/O链。

根据系统的控制要求，表1与表2是本设计中PLC控制程序的I/O分配表。

本系统采用矩阵的的方式进行输入端口拓展，即通过行选通和列选通才能使得LED灯点亮，采用此方法可以节省不少的输入节点，可以节约设计成本，提高经济效益。

4.2 PLC外部接线图

在详细设计了I/O分配表后，进行PLC系统硬件设计。根据系统控制要求设计了手动控制与自动控制收费站照明系统，利用protel99se 设计的系统的主电路图如图1，系统的I/O接线如图2所示。

5 结语

本文给出了智能照明系统的结构，以及如何计算照明回路亮度的方法，设计了收费站照明控制方式，给出了系统硬件接线图等，可以更好的满足收费站对照明的要求，并且通过自动控制，能够达到节能、环保的要求。

【参考文献】

[1]王婧.湖南省高速公路收费站设计研究[D].长沙：中南大学，2006.

[2]李新，肖峻，李纯.铁路客运站照明系统的PLC 控制[J].工业控制计算机，2005，18（6）：60-61.

[3]张岳军.智能照明系统的研究与开发.浙江大学硕士论文.杭州：浙江大学，2006，11-16.

[4]王月华.城市轨道交通智能照明系统设计.城市轨道交通研究.2012，08（10）.