專利名稱：一種根據(jù)隧道照明需求進(jìn)行照明調(diào)節(jié)的前饋控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于隧道內(nèi)照明設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種隧道照明智能控制方法。
背景技術(shù)：
長期以來，隧道照明一直沿用的高壓鈉燈、熒光燈高壓汞燈、鹵素?zé)舻瘸Ｒ?guī)產(chǎn)品由 于含汞等有害物質(zhì)，且在隧道內(nèi)必須常年通電點亮，耗能極大，已越來越不適應(yīng)人們對環(huán)保 節(jié)能的追求，人們迫切需要尋找新型的節(jié)能環(huán)保的照明光源。LED燈作為一種新型的固體光源，即節(jié)能、壽命長、利用率高。還有一個優(yōu)越的特性 就是亮度瞬時可控性。這個特性不僅能使能耗更低、壽命更長，也能使光衰更低。1、洞外亮度對能耗的影響洞外亮度是隧道照明設(shè)計的一個最基本的參數(shù)，通常是在7-8月份的夏季中午晴 天測得，照明的設(shè)計都要依據(jù)這個參數(shù)，但洞外亮度受季節(jié)，時間，氣候的影響，實際亮度遠(yuǎn) 小于這個值，因此在一年90%的時間里，洞外亮度都小于這個值，造成過度照明和電能的浪 費。有研究表明年平均白天功率需求只占設(shè)計功率的22. 7%，如果亮度可控，則通過根據(jù)需 求進(jìn)行亮度的調(diào)整，則可以節(jié)省77. 3%的白天功率。傳統(tǒng)的高壓鈉燈只能做到很小范圍的 調(diào)光，且通常做成有級分段調(diào)光的形式，而led燈則有很寬的調(diào)節(jié)范圍，且可以實現(xiàn)快速無 級的調(diào)節(jié)。2、LED燈作為一種半導(dǎo)體固體燈，影響其壽命的一個很重要的因素就是其結(jié)溫，因 此如果能不斷根據(jù)需要調(diào)整燈具的運行功率使其不用一直滿負(fù)荷運行，可以降低結(jié)溫，改 善散熱條件，增加使用壽命。3、LED燈的溫度同樣影響其光衰，因此通過根據(jù)需求進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)可以減緩LED 燈的光衰。因此，如果能夠?qū)崟r根據(jù)檢測到的隧道參數(shù)包括洞外亮度、洞內(nèi)亮度、車流量流速 等，并根據(jù)這些參數(shù)以及國家標(biāo)準(zhǔn)確定洞內(nèi)各段所需的亮度，然后根據(jù)該亮度，對隧道內(nèi)的 所有燈具進(jìn)行亮度控制調(diào)整，使得隧道內(nèi)的實際照度符合該亮度，則可以大大優(yōu)化隧道內(nèi) 照明的節(jié)能安全運行。通過本發(fā)明的方法對LED照明系統(tǒng)進(jìn)行控制，一方面可以節(jié)約能耗， 一方面還可以延長燈具的使用壽命和減少光衰，另一方面還能提高安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有隧道照明控制系統(tǒng)無法完全按照實際的亮度需要，進(jìn)行在線控制 和調(diào)整隧道內(nèi)的亮度的缺陷，提出了一種前饋與反饋結(jié)合的控制方法，通過檢測洞外亮度、 洞內(nèi)亮度、車流量流速等參數(shù)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定隧道內(nèi)的照度需求曲線。然后采用一種前饋結(jié) 合反饋的控制策略，對隧道內(nèi)的所有燈具的照度進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，使得隧道內(nèi)的照度能夠 實時的跟隨實際的照度需要，優(yōu)化照明系統(tǒng)的安全節(jié)能運行。為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù) 方案一種根據(jù)隧道照明需求進(jìn)行照明調(diào)節(jié)的前饋控制方法，包括下列步驟
1)檢測洞外亮度，獲得洞外亮度值，對該亮度值折減后得到入口段的亮度；2)將過渡段分為三個過渡子段，以入口段的亮度為基礎(chǔ)，設(shè)定各個過渡子段、中間 段、出口段的亮度基準(zhǔn)值，給出亮度需求曲線；3)根據(jù)亮度需求曲線，設(shè)定對各個LED隧道燈所在位置的亮度進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)的給 定值，根據(jù)洞內(nèi)部分亮度檢測值實現(xiàn)對整體LED隧道燈的亮度反饋調(diào)節(jié)；4)以隧道內(nèi)的位置為參數(shù)，代入亮度需求曲線，得到對應(yīng)位置的平均照度Eav，再
W-S-E
將該位置對應(yīng)隧道段的燈具間隔S以及平均照度Eav代入光通量公式0 =式中，利
用系數(shù)η，燈具排列模式N，維護(hù)系數(shù)Μ，馬路寬度W為常數(shù)，求得所需計算位置的燈具的平 均光通量Φ，再根據(jù)該位置的燈具的滿光通量，計算該處燈具的調(diào)光百分比，從而確定該處 燈具的控制量的大小，對每個燈具的亮度進(jìn)行前饋控制。上述的三個過渡子段的亮度基準(zhǔn)值可以分別為入口段亮度的0. 3,0. 1和0. 35，出 口段的亮度設(shè)定為中間段的5倍。本發(fā)明針對隧道照明系統(tǒng)，采用LED燈具進(jìn)行重新設(shè)計、替換和改造，提出了一種 采用前饋結(jié)合反饋的控制策略，根據(jù)生成的照度需求曲線，對隧道內(nèi)的所有燈具的照度進(jìn) 行控制和調(diào)節(jié)，使得隧道內(nèi)的照度能夠?qū)崟r的跟隨實際的照度需要，優(yōu)化照明系統(tǒng)的安全 節(jié)能運行，延長了燈具的使用壽命和減少光衰，并能大大節(jié)約了能耗。


圖1本發(fā)明實施例應(yīng)用的隧道LED照明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2整體隧道照明前饋與反饋控制原理圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。為了解決隧道照明節(jié)能安全優(yōu)化控制問題，本發(fā)明按照圖1搭建隧道照明監(jiān)控系 統(tǒng)，包括中心監(jiān)控主機、亮度檢測單元、車流量流速監(jiān)測單元、環(huán)境溫度傳感器、通信總線、 區(qū)域控制器、帶通信總線的單燈控制電源、LED燈具。中心監(jiān)控主機采用工控機，運行中心 監(jiān)控管理軟件和通信接口軟件，車流量流速檢測系統(tǒng)、亮度計和溫度傳感器的檢測參數(shù)，通 過通信總線，傳送給中心監(jiān)控主機。中心監(jiān)控主機通過通信接口，把區(qū)域控制指令下發(fā)到各 個區(qū)域控制器，再通過區(qū)域控制器的通信總線分別對系統(tǒng)的所有燈具進(jìn)行控制，進(jìn)行調(diào)光， 并能對每臺燈具的狀態(tài)(亮燈，滅燈，故障，照度給定等)進(jìn)行查詢，并顯示在軟件監(jiān)控界面 上。本發(fā)明提出了一種前饋與反饋相結(jié)合的燈具亮度控制調(diào)節(jié)方法，根據(jù)該照度需求 曲線，對隧道內(nèi)的所有燈具的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使隧道內(nèi)的亮度符合該照度曲線。由于洞外亮 度，洞內(nèi)亮度，車流量流速是個動態(tài)變化的參數(shù)，所以整個照度曲線的生成以及燈具的亮度 調(diào)節(jié)過程是一個動態(tài)過程。下面對本發(fā)明的控制方法做詳細(xì)說明。1)采用亮度傳感器可以直接將檢測到的洞外亮度L20 (S)通過通訊總線傳輸?shù)街?心監(jiān)控主機，來獲得準(zhǔn)確的洞外亮度值，該檢測值作為中心監(jiān)控主機的控制決策依據(jù)。
4
在入口段，根據(jù)公式Lth = k · L20 (S)(1)計算出入口段的亮度。其中k為折減系數(shù)。k的值可以查《公路隧道通風(fēng)照明設(shè) 計規(guī)范JTJ026. 1-1999》得到。根據(jù)公路隧道照明設(shè)計規(guī)范將過渡段分為三個過渡子段。并在每段分開的過渡段 中，每段的亮度基準(zhǔn)值分別為
Α.=DLth
權(quán)利要求
一種根據(jù)隧道照明需求進(jìn)行照明調(diào)節(jié)的前饋控制方法，包括下列步驟1)檢測洞外亮度，獲得洞外亮度值，對該亮度值折減后得到入口段的亮度；2)將過渡段分為三個過渡子段，以入口段的亮度為基礎(chǔ)，設(shè)定各個過渡子段、中間段、出口段的亮度基準(zhǔn)值，給出亮度需求曲線；3)根據(jù)亮度需求曲線，設(shè)定對各個LED隧道燈所在位置的亮度進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)的給定值，根據(jù)洞內(nèi)部分亮度檢測值實現(xiàn)對整體LED隧道燈的亮度反饋調(diào)節(jié)；4)以隧道內(nèi)的位置為參數(shù)，代入亮度需求曲線，得到對應(yīng)位置的平均照度Eav，再將該位置對應(yīng)隧道段的燈具間隔S以及平均照度Eav代入光通量公式式中，利用系數(shù)η，燈具排列模式N，維護(hù)系數(shù)M，馬路寬度W為常數(shù)，求得所需計算位置的燈具的平均光通量φ，再根據(jù)該位置的燈具的滿光通量，計算該處燈具的調(diào)光百分比，從而確定該處燈具的控制量的大小，對每個燈具的亮度進(jìn)行前饋控制。FDA0000026678170000011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前饋控制方法，其特征在于，三個過渡子段的亮度基準(zhǔn)值可 以分別為入口段亮度的0. 3,0. 1和0. 35，出口段的亮度可以設(shè)定為中間段的5倍。
全文摘要
本發(fā)明屬于隧道內(nèi)照明設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種根據(jù)隧道照明需求進(jìn)行照明調(diào)節(jié)的前饋控制方法，包括1)檢測洞外亮度，獲得洞外亮度值，對該亮度值折減后得到入口段的亮度；2)將過渡段分為三個過渡子段，以入口段的亮度為基礎(chǔ)，設(shè)定各個過渡子段、中間段、出口段的亮度基準(zhǔn)值，給出亮度需求曲線；3)根據(jù)亮度需求曲線，設(shè)定和洞內(nèi)部分亮度檢測值實現(xiàn)對整體LED隧道燈的亮度反饋調(diào)節(jié)；4)以隧道內(nèi)的位置為參數(shù)，代入亮度需求曲線，得到對應(yīng)位置的平均照度，再根據(jù)光通量公式，確定各處燈具的控制量的大小，對每個燈具的亮度進(jìn)行前饋控制。本發(fā)明延長了燈具的使用壽命，并能節(jié)約能耗。
文檔編號H05B37/02GK101965085SQ20101028675
公開日2011年2月2日 申請日期2010年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月19日
發(fā)明者何熠, 馮守中, 吳愛國, 辛長國 申請人:天津大學(xué)