燈聯網隧道節能管控解決方案
一、系統架構圖
由于隧道具有是一個半封閉空間，需要高可靠性和穩定性；管理區域大，燈具節點數量龐大一般為數千盞甚至上萬盞；施工安裝和維護難度大，成本高；需要集中控制；需要24h不間斷照明等特點，因此，在行車視覺特性上要比其他照明復雜得多，基于以上幾點，隧道的業主和設計、運營、維護等單位都對照明提出了智能控制的需求：
1、為了達到消除白洞、黑洞效應的目的，讓駕駛員在隧道兩端出入口處能有一個良好的視覺過渡，隧道照明應采取分段式照明：人口段、過渡段、中間段和出口段，且每個照明段的路面亮度水平要求不同，因此，要對加強段照明的燈具實施按需調光；
2、智能照明控制系統可按照燈具安裝區域的經緯度，運算出天文時鐘，對燈具依據時段、天氣、車流量或者其他需求進行調光與控制，從而達到節能降耗、舒適的目的；
3、能在電腦或電子設備上可視的、簡單、快捷地控制所有照明燈具，使用同一平臺統一集中管理，提高管理效率；
4、能夠迅速、實時地掌握所有燈具的工作狀態，控制器應建立各類安全策略，對異常狀態及時報警，達到提高安全性及降低維護成本的目的；
5、系統對電量數據、能耗信息進行長期存儲，查詢方便，使用戶對用電量和照明設施的故障及更換情況了如指掌，能夠適應大項目運作、長時間管理；
6、支持自動調光和時控、光控調光等多種控制模式，內置不同的場景模式，使隧道照明成為城市靚麗的風景線。
二、隧道智慧照明管控云平臺系統
智慧照明管控云平臺系統，通過云平臺統一管理實現遠程監控、節能管理每一盞智慧隧道照明，通過多種控制器實現“按需照明”為目標，從管理和節能兩個角度對每一盞燈等進行全方位、精細化節能控制和管理；管理人員能在一個統一的平臺上對整個城市的照明進行遙控、遙信、遙測。包括每一盞燈的運行狀況一目了然，既能根據事先預約的各種照明節能模式自動運行，也可遠程手動控制到每一盞燈，及時監測并發現設備故障，及時進行維護和管理，保證設備的可用性，延長設備的使用年限，智能管控可提高節電率20-50% 。
照明控制方式是在保證視覺條件、滿足隧道照明要求的情況下，合理節能的重要技巧安裝了該套系統的隧道，在行車上因為燈光可以根據實際變化，調整亮度，為駕駛員提供了最佳的視野，在保證行車安全的同時實現了最大限度地節能。
控制系統還可以內置不同的場景模式，預設多種燈光場景并自動切換，真正實現智能化管理。
具體來說，系統內置單燈控制器和經緯時空模塊，接有車輛檢測傳感器，集中管理器、單燈控制器、車輛檢測傳感器、光照度感應等設備依靠RS485有線連接，極大的提高了通訊響應速度和數字信號傳遞穩定性。通過服務中心下發的命令，執行相關的命令，并可對光源進行電壓、電流、功率因素、亮燈率、能耗等進行檢測，上傳至服務中心，以實現智能控制與節能。通過GPRS或者太以網不定時將采集來的數據上傳到監控軟件中，結合GIS地理信息系統，實現對燈具的巡檢，節省運營成本。
基本照明控制
隧道內基本照明的特點是工作時間長，需要24小時持續照明。根據這一特點，在設計基本照明亮度時考慮了足夠的冗余量。但在使用時，我們并不需要將設計冗余全部用上，即滿功率工作；而是需要多少功率就提供多少功率。在未來若干年內，當燈具出現一定的光衰時，可通過控制系統相應增加燈具的輸出功率，使隧道內的基本照明強度始終都能滿足規范要求而又不會產生過度照明。
加強照明控制
隧道加強照明燈具早晨開啟和晚上關斷的時間以及燈具開啟后的亮度調節均由控制裝置進行控制。控制系統根據檢測到的洞外亮度數據，經計算后去控制洞內燈具的輸出功率。這種自動跟蹤洞外亮度，調節洞內亮度的照明方式，有效避免了過度照明，實現了按需照明的目標，最大限度地節約了電能。
根據車流量控制時段設置，自動調整亮度
根據隧道外光照度傳感器實時光照值，實時調整隧道內亮度
夜間根據隧道入口外200米處紅外、雷達探測器（交警違章抓配）檢測來車，和隧道內、隧道出口檢測到的信息，來實時分段控制調整隧道內亮度，無車時維持高節能模式。
應急照明控制
隧道的應急照明燈具又兼做基本照明燈具，均由EPS電源供電。當市電斷電時，控制裝置瞬間將基本照明燈具的功率同步控制到額定功率的15%左右。這使得系統在市電斷電情況下應急照明的配光特性與原先的基本照明相同，最大限度地避免了交通事故的發生。
當隧道內發生交通事故或檢修時，啟動事故應急照明模式
當隧道內車流量傳感器發現有過慢，或者停止的車輛時觸發報警啟動事故應急照明模式
當隧道內有霧、灰大等視線不佳時啟動霧天應急照明模式，聯動通風系統
聲音傳感器：當隧道內有超過常規噪聲的異響（碰撞、爆炸等），自動上傳報警信息，啟動事故應急照明模式，聯動通風系統
調光控制的優越性
隧道采用LED照明亮度智能無級控制系統后，節能只是其優越性的一個方面。由于節能，它的工作溫度絕大部分時間都處在一個較低的水平。而工作溫度的降低，又會衍生出其他的效益：
亮度無級控制，比分級控制的同類燈具更節能40%，比鈉燈照明節能70%～90%。
由于一年中只有夏天的中午，加強照明燈具才接近滿功率工作，大多數時間均在10%～60%的功率下工作；而基本照明的設計冗余留到遠期再用，近期的工作功率也低于燈具的額定功率。這使得燈具和電源的長期工作溫度非常低，不僅可大幅減小LED的光衰，還延長了LED和電源的壽命。
下半夜功率可同步減半，燈具配光特性保持不變，避免了單側關燈所產生的危及行車安全的斑馬效應。
當隧道未達到設計車流量時，依據模式對洞內照明強度進行相應折減，折減量可根據需要任意設定，以確保在滿足規范的前提下最大限度地節約電能，避免過度照明，使系統真正實現了設計師們追求的按需照明的設計理念。
智慧運維
設備資產管理功能，設備總數、設備編號、設備定位、出廠時間、品牌、質保期、設備生命周期，完整的設備追溯系統，隨時查詢設備詳細信息。
遠程控制、調整設備運行參數
設備故障分析、上報、 維修派單、接單、處理效率實時監測
隨時統計單個/分組/整體設備能耗狀況
三、 隧道照明控制策略
隧道照明控制策略應具有綜合性、系統性的結構，針對不同的應用情況、環境使用和運行工況，照明控制策略按下表執行：
隧道照明控制調光策略
洞外亮度L(cd/m2) 交通量Q(veh/(h·In)) 亮度輸出(%)
L≥3500 Q≥1200 100%
350<Q<1200 ((Q-350)/850+0.025)*L/Lth1
Q≤350 L*0.025/Lth1
L<3500 Q≥1200 L/3500
350<Q<1200 ((Q-350)/850+0.025)*L/Lth1
Q≤350 L*0.025/Lth1
基本照明調光策略
/ Q>350 100%
Q≤350 1/Lin*100%
四、云平臺結構
數據邏輯層
數據庫服務器存儲大量的數據信息和數據邏輯，所有與數據有關的安全、完整性控制、數據的一致性、并發操作等都是在這一層完成。
業務邏輯層
業務邏輯層對應應用服務器，所有的應用系統、應用邏輯、控制都在這一層，系統的復雜性也主要體現在業務邏輯層，該層根據需要也可以分為多層，所以三層體系結構也稱為多層體系結構；三層結構在傳統的二層結構的基礎上增加了業務邏輯層，將業務邏輯單獨進行處理，從而使得用戶界面與應用邏輯位于不同的平臺上，兩者之間的通信協議由系統自行定義。通過這樣的結構設計，使得業務邏輯被所有用戶共享。
五、效益分析
管理效益
- 隧道燈基本照明、加強照明的開關均可實現按需照明和精確到每盞燈精細化管理；
- 減少了開關燈時間，延長了燈源電源壽命；
- 降低管理運行成本，進一步提高了經濟效益；
- 實現按需調控照明，節約能源和管理運行費用
- 及時全面的發現每一盞隧道照明運行中出現的故障；
- 實現真正意義上的“值班等待報警”；
- 大大減少隧道照明巡視人員和車輛損耗，降低了維護成本；
- 提前知道了故障的準確地點和基本狀態，提高了檢修效率，保證隧道照明亮燈率；
- 調度人員可以在故障發生后及時了解故障的地點和狀態，為快速及時修復提供了強有力的保障；
社會效益
- 每節約 1度（千瓦時）電，就相應節約了0.361千克標準煤和4L凈水，同時減少污染排放997千克二氧化碳（CO2）、0.03千克二氧化硫（SO2）、0.015千克氮氧化物（NOX）；
- 每年節約用電量：4,029,600.0度；
- 相當于每年節約了16,118.4噸純凈水；
- 相當于每年減少消耗11,162.3噸標煤；
- 相當于每年減少排放4,041.7噸二氧化碳；
- 燈聯網智慧城市照明管理系統的實施，將大大提升城市的城市管理水平，努力建設服務政府、責任政府、法治政府，進一步打造“陽光政府”，從而為建設“和諧城市”、“節約型城市”的新形象奠定堅實的基礎；
- 燈聯網智慧城市照明管理在城市的推廣，必將大大提升城市的城市管理水平和服務水平，吸引更多的國內外著名企業到城市投資，推動城市經濟的迅速發展，使城市成為地區經濟發展的模范城市；
