一种适用于隧道照明系统的功率和能源自动补偿方法技术方案

本发明专利技术提供了一种适用于隧道照明系统的功率和能源自动补偿方法，该自动补偿方法包括：步骤(1)：低碳节能型智能隧道关键技术研究，在保证低碳节能的基础上实现功率(能源)自动补偿；本发明专利技术建立隧道口亮度、隧道内亮度、隧道交通量、隧道设计行车速度、隧道线形、隧道内能见度与调节控制器输出调节电流间的控制模型，进一步规范隧道的照明指标、调光模式、节能标准，大幅度提高隧道的行车安全，研发相关系统，保障隧道安全营运，实现多变量状态空间建模的自适应隧道安全高效节能控制器，并兼有人工干预的控制模型，实现节能控制和应急控制。实现节能控制和应急控制。实现节能控制和应急控制。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于隧道照明系统的功率和能源自动补偿方法


[0001]本专利技术属于隧道照明系统
，尤其是涉及一种适用于隧道照明系统的功率和能源自动补偿方法。

技术介绍

[0002]隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式，隧道可分为交通隧道、水工隧道、市政隧道、矿山隧道、军事隧道等，隧道照明系统可以改善隧道内路面状况，改善驾驶员在隧道内的视觉感官，减轻驾驶员疲劳，有利于提高隧道通行能力，保证交通安全，隧道照明控制方案的实施，依赖于先进控制技术和控制方式的支撑，而要保证隧道照明的正常进行，则要保证足够的隧道照明供电功率。
[0003]但是现有的隧道照明系统的功率补偿方法不够完善，公路隧道的一线生产能耗还是以手动统计为主，能耗信息的及时性、准确性不足，各收费所和公司根据仅有的一个电表统计耗能,无法统计各系统的用电，更无法对各系统中大容量耗能终端设备进行分类统计分析，而且环保性和节能性不足。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种适用于隧道照明系统的功率和能源自动补偿方法，解决了
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种适用于隧道照明系统的功率和能源自动补偿方法，该自动补偿方法包括如下步骤：
[0006]步骤(1)：低碳节能型智能隧道关键技术研究，在保证低碳节能的基础上实现功率(能源)自动补偿；主要包括如下几个方面：
[0007]1)隧道LED无极调光控制技术的研究，主要包括隧道照明高效节能控制研究、灯光亮度随隧道能见度无极调节的研究以及隧道照明与隧道内平均行车速度、隧道线形等的关系的研究；
[0008]2)隧道照明安全容错技术的研究，主要包括保证通信畅通、保证控制器断电恢复后自动进入正常调光状态、保证控制器可由自备时钟电源长时间维持工作等；
[0009]3)隧道照明单灯控制技术的研究，主要包括建立照明虚拟控制回路和监测控制平台和完成隧道单灯控制模型；
[0010]4)隧道能源监测系统的研究，对公路隧道主要耗能设备在线监测、管控终端设备集成研发与开放式统一接口协议制定，同时通过对公路隧道能源监测与管控平台的需求与系统功能分析，制定平台的接入技术标准；
[0011]步骤(2)：隧道照明系统的功率因数的研究，主要包括如下几个方面：
[0012]1)变压器工作状态的影响；
[0013]2)供电电压的影响；
[0014]3)照明电路的功率因数；
[0015]步骤(3)：实现隧道照明系统功率(能源)自动补偿的方法：
[0016]1)从隧道照明系统控制中心采集相关数据；
[0017]2)对隧道照明系统进行电压分析和无功分析；
[0018]3)通过上述分析结果确定实时区域，并确定各区域的调节方法，对变压器等进行调节；
[0019]4)由隧道照明控制中心执行自动补偿，将隧道照明系统实时状态调整至电压和无功均为合格状态。
[0020]进一步的，所述步骤(1)中的隧道照明节能的注意事项为：
[0021]每个隧道所处的地理位置，隧道结构、车道数、线型、设计时速、车流量不尽相同，不能采用相同的控制模型进行照明控制，需要根据不同隧道的特点构建不同的隧道照明控制模型，所构建的模型必须符合设计规范要求，调研相关行业的智能照明系统和安全高效节能控制经验，顾及隧道照明的设计规范、施工养护、隧道安全等特点，构建功能较全的隧道智能调光控制系统总体架构。
[0022]进一步的，所述步骤(1)中隧道照明节能主要体现在：
[0023]建立隧道口亮度、隧道内亮度、隧道交通量、隧道设计行车速度、隧道线形、隧道内能见度与调节控制器输出调节电流间的控制模型，实现多变量状态空间建模的自适应隧道安全高效节能控制器，并兼有人工干预的控制模型，实现节能控制和应急控制，控制系统具备调光和单灯控制功能，同时能接收监控中心信号，自动进入异常工作状态，确保隧道安全。
[0024]进一步的，所述步骤(2)中的供电电压的影响为：
[0025]在供电电压高于额定值的10％时，无功功率增长较快；在供电电压为额定值的110％时，无功功率增加30％左右；在供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使功率因数提高。
[0026]进一步的，所述步骤(2)中的照明电路的功率因数为：
[0027]隧道照明系统中，常用的高压钠灯的功率因数为0.8
‑
0.9之间，高压汞灯的功率因数为0.9左右，而镇流器的功率因数偏低，导致照明灯在不加单灯补偿的情况下高压钠灯电路的功率因数为0.38
‑
0.45之间，高压汞灯电路的功率因数为0.45
‑
0.6之间，要使隧道照明系统的功率因数尽量接近于1.0，则需将补偿的功率因数选择在0.85
‑
0.95之间，增大电容器的容量。
[0028]进一步的，通过亮度检测器检测隧道外实际亮度，调节灯具开关数量，并能对灯具工作状态进行有效的管理，为驾驶员提供良好的视觉环境，在合理范围内关闭不必要照明灯具和风机，节约运营成本，在山区隧道具有明显优势。
[0029]进一步的，重点研究隧道照明安全控制容错技术，充分顾及：
①
通信接口和协议满足现行交通专用通信标准要求，以解决实际应用中不同厂家控制器不能互联、互换的问题，
②
控制器时钟跑偏会影响预设的LED灯具的开启时间和关闭时间，控制器具有时钟校准功能；
③
在山区，中控室距隧道现场较远，通讯需通过交换机和光缆实现，任何环节故障均可导致通讯中断，为了提高控制器调光的可靠性，确保在无中控室或中控室通讯中断的条件下仍能够正常调光，照明控制器应具备现场独立完成调光控制功能和远程自动控制功能；
④
由于山区隧道断电常有发生，研发的控制器断电后已设置参数不应丢失，恢复供电时应
能自动进入正常调光状态；
⑤
要求控制器内自备时钟电源，时钟能够维持10天以上；
⑥
在许多应用场所，网络拥堵或中断是经常发生的，要设置控制器安全模式，控制器宜具有主干与核心功能，支持硬件双,重化冗余，起集中管理分散控制的作用，在应急状况下，系统应在30s内通过旁路装置自动切换到常规照明状态；
⑦
引入安全可编程控制器及其一揽子技术，当元器件或执行机构出现故障时，能可靠响应，提供的安全功能软件模块可保证采集点、控制点协调控制。
[0030]进一步的，基于物联网的隧道单灯控制技术，建立照明虚拟控制回路和监测控制平台，完成隧道单灯控制模型，为实现灯具智能调光、运行状态远程监测和隧道内强、弱电线缆合理布设提供技术支撑，大幅度提高照明系统的经济性、安全性、稳定性和可靠性。
[0031]进一步的，研究从公路能源在线统计监测体系的技术框架与关键技术入手，为大数据下的公路在线监测体系的顶层设计、网络传输、技术可行性和标准化提供技术依本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于隧道照明系统的功率和能源自动补偿方法，其特征在于：该自动补偿方法包括如下步骤：步骤(1)：低碳节能型智能隧道关键技术研究，在保证低碳节能的基础上实现功率(能源)自动补偿；主要包括如下几个方面：1)隧道LED无极调光控制技术的研究，主要包括隧道照明高效节能控制研究、灯光亮度随隧道能见度无极调节的研究以及隧道照明与隧道内平均行车速度、隧道线形等的关系的研究；2)隧道照明安全容错技术的研究，主要包括保证通信畅通、保证控制器断电恢复后自动进入正常调光状态、保证控制器可由自备时钟电源长时间维持工作等；3)隧道照明单灯控制技术的研究，主要包括建立照明虚拟控制回路和监测控制平台和完成隧道单灯控制模型；4)隧道能源监测系统的研究，对公路隧道主要耗能设备在线监测、管控终端设备集成研发与开放式统一接口协议制定，同时通过对公路隧道能源监测与管控平台的需求与系统功能分析，制定平台的接入技术标准；步骤(2)：隧道照明系统的功率因数的研究，主要包括如下几个方面：1)变压器工作状态的影响；2)供电电压的影响；3)照明电路的功率因数；步骤(3)：实现隧道照明系统功率(能源)自动补偿的方法：1)从隧道照明系统控制中心采集相关数据；2)对隧道照明系统进行电压分析和无功分析；3)通过上述分析结果确定实时区域，并确定各区域的调节方法，对变压器等进行调节；4)由隧道照明控制中心执行自动补偿，将隧道照明系统实时状态调整至电压和无功均为合格状态。2.根据权利要求1所述的一种适用于隧道照明系统的功率和能源自动补偿方法，其特征在于：所述步骤(1)中的隧道照明节能的注意事项为：每个隧道所处的地理位置，隧道结构、车道数、线型、设计时速、车流量不尽相同，不能采用相同的控制模型进行照明控制，需要根据不同隧道的特点构建不同的隧道照明控制模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：林波，陈云祥，
申请(专利权)人：浙江机电职业技术学院，
类型：发明
国别省市：