專利名稱：隧道光過渡段的加強照明方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及路橋建設(shè)領(lǐng)域，尤其涉及
控制方法及光過渡段加強照明裝置。
種應(yīng)用于隧道領(lǐng)域的光過渡段加強照明的
背景技術(shù)：
目前，隧道內(nèi)部一般都全天采用人造光照明，而普通道路交通一般都采用自然光
結(jié)合人造光的照明。因此隧道內(nèi)部的照明要求與普通道路的照明要求有所不同。 從自然光條件下的普通道路進入人造光條件下的隧道內(nèi)部時，亮度的突變會使駕
駛員的眼睛辨識能力難以很快地適應(yīng)隧道內(nèi)部的照明環(huán)境，這時就形成了所謂的"黑洞效
應(yīng)"。另一方面，當汽車從隧道內(nèi)部駛出至普通道路時，亮度的突變同樣會使駕駛員的眼睛
辨識能力難以很快地適應(yīng)普通道路的光線環(huán)境，這時就形成了所謂的"白洞效應(yīng)"。 隧道照明主要由入口部照明、隧道內(nèi)部照明、出口部照明等幾部分構(gòu)成。其中入口
部照明和出口部照明是隧道照明中最重要的部分。入口部照明主要是為消除駕駛員在接近
隧道時形成的"黑洞效應(yīng)"所采取的照明措施。出口部照明主要是為消除駕駛員在接近自
然光時形成的"白洞效應(yīng)"所采取的照明措施。 因此，在隧道交通的照明設(shè)計中，設(shè)計人員會在隧道出/入口處與普通道路的連接處增設(shè)一定路長的光過渡段，并在該光過渡段設(shè)置加強照明裝置。該加強照明裝置用于在隧道內(nèi)部的照明環(huán)境和普通道路的照明環(huán)境之間提供一個銜接兩端的逐步變化的照明階段，以使駕駛員慢慢地適應(yīng)隧道內(nèi)外的照明環(huán)境。 光過渡段一般由自然光過渡及人造光過渡組成。自然光過渡一般是通過建筑上的設(shè)計在出入口處實現(xiàn)光線遮擋程度的變化，從而實現(xiàn)光照度的變化，獲得光強緩慢變化的效果。人造光過渡主要是通過對照明燈具的調(diào)節(jié)，實現(xiàn)光照度的變化，減小光強的差別來實現(xiàn)的。 光過渡段的照明與外界光線的強度有很大關(guān)系，當隧道外光線比較強時，需要提高加強照明；當外界光線比較弱時，加強照明應(yīng)該減弱，到夜間時，應(yīng)該取消加強照明。
在人造光過渡段中，通常采用調(diào)整照明燈具之間的間隔距離或采用"摘燈"方案來實現(xiàn)光強的變化。"摘燈"方案即把連續(xù)照明光帶中的部分燈具熄滅，來減少照明量，以達到光強變化及節(jié)約能源的目的。但此方案會在隧道照明區(qū)域內(nèi)形成明顯的"斑馬線"，影響隧道照明的均勻度，使快速行駛中的駕駛員造成視覺上的"頻閃"效果，很可能造成交通事故。
目前隧道照明用到的燈具主要為高壓鈉燈及熒光燈，而高壓鈉燈及熒光燈的光強調(diào)控均比較困難。 因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員一直致力于開發(fā)一種跟蹤性好、調(diào)整方便、環(huán)保程度高的隧道光過渡段加強照明技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種跟蹤性好、
3調(diào)整方便的隧道光過渡段的加強照明裝置。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種隧道光過渡段的加強照明裝置，包括與電網(wǎng)電連接的照明燈具；還包括至少一組光伏電池，所述光伏電池通過光伏并網(wǎng)逆變器與所述電網(wǎng)電連接；還包括一用于控制所述照明燈具亮度的控制器，所述光伏電池的輸出端設(shè)置有電壓值及電流值輸出裝置，所述控制器接受所述電壓值和/或所述電流值的信號后根據(jù)控制程序控制所述照明燈具的亮度。 本發(fā)明由于采用了上述線路設(shè)計，通過將采集到的電壓及電流信號輸入控制程序，使控制器能隨電壓及電流信號的改變調(diào)整所述照明燈具的亮度。由于上述結(jié)構(gòu)改進，本發(fā)明的裝置能夠根據(jù)隧道外光照度的變化對光過渡段的加強照明做出調(diào)整，獲得了良好的跟蹤效果，并更加節(jié)能和舒適。 本發(fā)明由于采用了光伏電池，利用光伏發(fā)電系統(tǒng)提供隧道光過渡段的加強照明裝置的電能，可以獲得節(jié)約能源的技術(shù)效果。 在具體實施例中，還可以包括與所述控制器電連接的校正傳感器，所述校正傳感器包括并置的照度傳感器、光伏電池及環(huán)境溫度傳感器。 通過設(shè)置校正傳感器，并將校正傳感器輸出的校正值與電壓值、電流值擬合后與照度形成對應(yīng)的跟蹤曲線關(guān)系，可以獲得更好的跟蹤效果。 本發(fā)明還提供了一種隧道光過渡段的加強照明方法，包括以下步驟 步驟一，在所述光過渡段的上方間隔地設(shè)置至少一組光伏電池；所述光伏電池通
過光伏并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)電連接。 步驟二，所述光伏電池的輸出端設(shè)置電壓值及電流值輸出裝置以將所述光伏電池的電壓值及電流值輸出到一控制器，所述控制器接受到所述電壓值及電流值的信號后，根據(jù)所述控制器的控制程序控制所述照明燈具的亮度。 由于將光伏電池間隔地設(shè)置在光過渡段的上方，本發(fā)明充分利用了隧道出入口部的空間，節(jié)省了裝置的占地空間，還增加了光過渡段結(jié)構(gòu)的美觀度。 在具體實施例中，在所述步驟二中，在所述光過渡段處于不同照度時分別測量所
述光伏電池的電壓值及電流值，形成所述照度與所述電壓值及所述電流值的跟隨曲線，所
述控制器根據(jù)內(nèi)置有所述跟隨曲線的所述控制程序控制所述照明燈具的亮度。 本發(fā)明由于利用了光伏電池的電壓值、電流值與光強的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)對隧道外
光過渡段的光照度的檢測。由于使光伏電池起到了傳感器的作用，因此可以完全地克服傳
統(tǒng)傳感器受到污染造成的信號失真等常見問題。同時，與傳統(tǒng)傳感器相比，由于光伏電池的
電池板面積一般較大，因此在采集信號時具有良好的抗干擾能力。 在具體實施例中，所述步驟二中，還包括在所述光過渡段上設(shè)置一校正傳感器，在所述光過渡段處于不同照度時測量所述校正傳感器的校正值，將所述校正值與所述電壓值及電流值擬合，形成照度與所述電壓值、所述電流值、所述校正值的跟隨曲線，所述控制器根據(jù)內(nèi)置有所述跟隨曲線的所述控制程序控制所述照明燈具的亮度。 通過設(shè)置校正傳感器，盡可能地排除錯誤信號的干擾，本發(fā)明的方法可以獲得更良好的跟蹤效果。 以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明裝置一具體實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
圖1示出了本發(fā)明一具體實施例的隧道光過渡段的加強照明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。以下結(jié)合圖1詳細說明本發(fā)明的加強照明裝置的較佳實施例。 該加強照明裝置首先包括了與電網(wǎng)1并網(wǎng)的加強照明段負載，具體如照明燈具2。
該加強照明裝置還包括至少一組光伏電池3。光伏電池3間隔地設(shè)置在光過渡段的上方，通過光伏并網(wǎng)逆變器4與電網(wǎng)1并網(wǎng)。光伏電池3本體不透光，因此會起遮光作用。相鄰的兩塊間隔設(shè)置的光伏電池3之間留有透光的縫隙，因此間隔設(shè)置的光伏電池3本體在此處成為自然光過渡段，實現(xiàn)了一部分的光過渡效果。同時，應(yīng)用光伏電池3實現(xiàn)光伏能量轉(zhuǎn)換，達到既美觀又能產(chǎn)生能量的效果。 本實施例中，光伏電池3為太陽能電池板組件，例如可采用無錫尚德電力的STP170S-24/Ac型光伏電池組件，共6塊彼此串聯(lián)構(gòu)成光伏陣列。本實施例采用的光伏電池板參數(shù)為 型號STP170S-24/Ac 開路電壓(Voc)44. 4V 最佳工作電壓(Vmp) 35. 6V 短路電流(Isc)5. 15A 最佳工作電流(Imp) 4. 8A 標準測試條件下最大功率(Pmax) 170Wp 工作溫度-40。C至+85。C 最大系統(tǒng)電壓1000V DC 電池為單晶硅太陽電池125mm*125mm 電池數(shù)量為72(6*12) 組件尺寸1580mm*808mm*35mm 太陽能電池的輸出功率并不是恒定值，也不單單和太陽光的光照強度呈正比，其
輸出特性是上部凸出的山形曲線，并根據(jù)日照強度、光線角度、氣溫和負載等因素變化而形
成的曲線族。因此，要在任何條件下發(fā)揮出光伏陣列的輸出功率的最大潛力，這就需要最大
功率點跟蹤控制器。光伏陣列最大功率點跟蹤器的主要工作內(nèi)容檢測主回路直流側(cè)電流
電壓，計算出光伏陣列的輸出功率，同時發(fā)出控制信號完成最大功率的跟蹤。 在本發(fā)明中，并網(wǎng)逆變器4就具有上述功能。并網(wǎng)逆變器4的主要功能是將光伏
陣列發(fā)出的直流電變換成和電網(wǎng)電壓電流同頻同相的單相交流電。同時并網(wǎng)逆變器還具有
并網(wǎng)發(fā)電中重要的防孤島效應(yīng)的功能以及電路短路保護、欠壓保護、過流保護、反接保護等功能。 本實施例中，采用德國SMA公司的Sunny Boy系列的SB2100TL為并網(wǎng)逆變器4。
多個光伏電池3串聯(lián)或并聯(lián)后，通過光伏并網(wǎng)逆變器4直接將能量送至電網(wǎng)1。在光強比較強的時候，光伏電池3可以發(fā)出更多的電，同時這也是加強照明裝置所需光照強度最大的時候，這樣光伏電池3產(chǎn)生的能量可以間接或直接的供給光過渡段的加強照明， 從而達到節(jié)能的目的。通過光伏發(fā)電系統(tǒng)器件的選擇，光過渡段的加強照明裝置所需要的 電能基本上可以由光伏發(fā)電系統(tǒng)來供給。 光伏電池3的輸出端設(shè)置有電壓表31及電流表32，可提供電壓值及電流值。
由并置的照度傳感器61、光伏電池及環(huán)境溫度傳感器62組成校正傳感器6。校正 傳感器6可提供照度值及環(huán)境溫度值。通過設(shè)置校正傳感器6，并將校正傳感器6輸出的校 正值與電壓值、電流值擬合后與照度形成對應(yīng)的跟蹤曲線關(guān)系，可以獲得更好的跟蹤效果。
該加強照明裝置還包括一用于控制照明燈具2的亮度的控制器5?？刂破?可接 受分別來自電壓表31、電流表32、校正傳感器6的信號。 當本發(fā)明的裝置運行時，通過校正傳感器6和電壓表31、電流表32，對隧道外的光 過渡段的光強以及光伏電池3的電壓值、電流值進行測量與監(jiān)測，并對電池板的溫度進行 由于光伏并網(wǎng)逆變器4有MPPT功能，當并網(wǎng)逆變器4工作時，電壓和電流是不斷 變化的，但總的功率保持最大。通過測量光伏電池3的電壓，電流和溫度，可以得到隧道外 光過渡段的光強的變化規(guī)律。再通過測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析可以得出光強與照度在統(tǒng)計規(guī) 律上對應(yīng)關(guān)系。當然，光強與照度的對應(yīng)關(guān)系還與照度計安裝的位置和電池板的朝向有關(guān)。
當光強比較弱時，光伏系統(tǒng)處于不發(fā)電狀態(tài)(指日出、日落或陰雨天)，太陽能電 池板的電流為零，電壓為開路電壓。由于開路電壓與光強的自然對數(shù)近似成正比。此時就 可以利用光伏太陽能電池板的開路電壓計算出光照強度。 通過上述測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，就可以形成照度與電壓值、電流值、校正值的跟 隨曲線，并將該跟隨曲線函數(shù)置入控制器5的控制程序中。該控制程序可以通過內(nèi)置或外 置方式置入控制器5。 在具體實施例中，控制器5接受電壓表31和/或電流表32的信號以及校正值后， 根據(jù)控制程序控制照明燈具2的亮度。 本發(fā)明由于采用了上述線路設(shè)計，通過將采集到的電壓及電流信號輸入控制程
序，結(jié)合校正數(shù)據(jù)的擬合，使控制器能隨光伏電池的電壓值、電流值及校正信號的改變而調(diào)
整照明燈具的亮度。由于光伏電池的電壓值、電流值及校正信號與隧道外光照度的變化具
有對應(yīng)關(guān)系，因此通過上述結(jié)構(gòu)改進，本發(fā)明的裝置能夠根據(jù)隧道外光照度的變化對光過
渡段的加強照明做出調(diào)整，獲得了良好的跟蹤效果，并更加節(jié)能和舒適。 本發(fā)明還提供了一種隧道光過渡段的加強照明方法，以下結(jié)合圖1詳細說明本發(fā)
明的主要步驟 步驟一，在光過渡段的上方間隔地設(shè)置至少一組光伏電池3。光伏電池3通過光伏 并網(wǎng)逆變器4與電網(wǎng)1電連接。照明燈具2與電網(wǎng)1電連接。
步驟二，光伏電池3的輸出端設(shè)置電壓表31及電流表32。 還包括在光過渡段上設(shè)置一校正傳感器6。校正傳感器6由并置的照度傳感器61 、 光伏電池及環(huán)境溫度傳感器62組成。 在光過渡段處于不同照度時，測量校正傳感器6的校正值，以及光伏電池3的電壓 值及電流值。將校正值與電壓值及電流值擬合，形成照度與電壓值、電流值、校正值的跟隨 曲線。將該跟隨曲線置入控制器5的控制程序中。
在工作狀態(tài)中，控制器5在接受到電壓值、電流值及校正值后，根據(jù)控制器5的控
制程序控制照明燈具2的亮度。 整個調(diào)節(jié)燈具亮度的過程分為三種情況 情況一，光伏系統(tǒng)正常發(fā)電即電流大于O時。此時，根據(jù)測量得到的電壓電流及溫 度計算出的光強進行調(diào)光。此狀況下，燈具的亮度應(yīng)當在中等亮度到高亮度的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
情況二，當光伏系統(tǒng)不發(fā)電但光伏電池仍有一定電壓時。此時，根據(jù)電壓的大小分 段進行調(diào)整。此狀況下燈具的亮度應(yīng)當在中等亮度范圍內(nèi)調(diào)整。 情況三，當光伏系統(tǒng)不發(fā)電且光伏電池電壓很小或為零時。此時，處于夜間狀態(tài)， 則可以根據(jù)時間進行調(diào)節(jié)燈具的亮度。這一范圍內(nèi)的調(diào)整主要是用節(jié)能的角度去考慮。
光過渡段加強照明的燈具可采用大功率可調(diào)的LED燈實現(xiàn)。選用大功率、高亮度 的LED組成可調(diào)節(jié)亮度的燈具。 隧道照明功能能否實現(xiàn)，其功效是否能得到最大的體現(xiàn)，按照設(shè)計規(guī)范的要求，應(yīng) 綜合考慮以下四方面的因素路面亮度、路面亮度的均勻性、閃爍的防止、眩光的控制。對這 幾個因素進行綜合考慮后，可以選定LED燈安裝的位置、LED燈的功率，從而實現(xiàn)較為舒適 的隧道照明。 LED燈的功率的選擇與安裝的位置也具有一定的相關(guān)性。當燈安裝在靠近隧道出 入口時，功率應(yīng)該大一些，調(diào)整范圍要大一些。 由于LED燈光衰的存在，在LED燈的功率選擇上要有一定的寬裕量。LED燈的功率 在初始時不能工作在最大狀態(tài)，這樣通過測量光照度才可以實現(xiàn)LED燈在光衰后依然能夠 正常照明。 由于將光伏電池間隔地設(shè)置在光過渡段的上方，本發(fā)明充分利用了隧道出入口部 的空間，節(jié)省了裝置的占地空間，還增加了光過渡段結(jié)構(gòu)的美觀度。 本發(fā)明由于利用了光伏電池的電壓值、電流值與光強的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)對隧道外 光過渡段的光照度的檢測。通過對光伏系統(tǒng)工作時的光伏電池的電壓和電流進行測量，再 通過計算得到光伏電池板的入射光強，應(yīng)用此入射光強的強弱來調(diào)整照明燈具的亮度，從 而實現(xiàn)對光過渡加強照明段光強的有效控制。 由于使光伏電池起到了傳感器的作用，因此可以完全地克服傳統(tǒng)傳感器受到污染 造成的信號失真等常見問題。同時，與傳統(tǒng)傳感器相比，由于光伏電池的電池板面積一般較 大，因此在采集信號時具有良好的抗干擾能力。 通過設(shè)置校正傳感器，盡可能地排除錯誤信號的干擾，本發(fā)明的方法可以獲得更 良好的跟蹤效果。 綜上所述，本說明書中所述的只是本發(fā)明的幾種較佳具體實施例，以上實施例僅 用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技 術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的權(quán) 利要求保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種隧道光過渡段的加強照明裝置，包括與電網(wǎng)電連接的照明燈具；其特征在于還包括至少一組光伏電池，所述光伏電池通過光伏并網(wǎng)逆變器與所述電網(wǎng)電連接；還包括一用于控制所述照明燈具亮度的控制器，所述光伏電池的輸出端設(shè)置有電壓值及電流值的輸出裝置，所述控制器接受所述電壓值和/或所述電流值的信號后根據(jù)控制程序控制所述照明燈具的亮度。
2. 如權(quán)利要求1所述的加強照明裝置，其特征在于所述光伏電池間隔地設(shè)置在所述光過渡段的上方。
3. 如權(quán)利要求1所述的加強照明裝置，其特征在于還包括與所述控制器電連接的校正傳感器，所述校正傳感器包括并置的照度傳感器、光伏電池及環(huán)境溫度傳感器。
4. 一種隧道光過渡段的加強照明方法，包括以下步驟步驟一，在所述光過渡段的上方間隔地設(shè)置至少一組光伏電池；所述光伏電池通過光伏并網(wǎng)逆變器與所述電網(wǎng)電連接；步驟二，所述光伏電池的輸出端設(shè)置電壓值及電流值的輸出裝置以將所述光伏電池的電壓值及電流值輸出到一控制器，所述控制器接受到所述電壓值及電流值的信號后，根據(jù)所述控制器的控制程序控制所述照明燈具的亮度。
5. 如權(quán)利要求4所述的加強照明方法，其特征在于在所述步驟二中，在所述光過渡段處于不同照度時分別測量所述光伏電池的電壓值及電流值，形成所述照度與所述電壓值及所述電流值的跟隨曲線，所述控制器根據(jù)內(nèi)置有所述跟隨曲線的所述控制程序控制所述照明燈具的亮度。
6. 如權(quán)利要求5所述的加強照明方法，其特征在于所述步驟二中，還包括在所述光過渡段上設(shè)置一校正傳感器，在所述光過渡段處于不同照度時測量所述校正傳感器的校正值，將所述校正值與所述電壓值及電流值擬合，形成照度與所述電壓值、所述電流值、所述校正值的跟隨曲線，所述控制器根據(jù)內(nèi)置有所述跟隨曲線的所述控制程序控制所述照明燈具的亮度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隧道光過渡段的加強照明裝置，包括與電網(wǎng)電連接的照明燈具；還包括至少一組光伏電池，光伏電池通過光伏并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)電連接；還包括一用于控制照明燈具亮度的控制器，光伏電池的輸出端設(shè)置有電壓值及電流值輸出裝置，控制器接受電壓值和/或電流值的信號后根據(jù)控制程序控制照明燈具的亮度。本發(fā)明還提供了一種隧道光過渡段的加強照明方法。本發(fā)明通過將采集到的電壓及電流信號輸入控制程序，使控制器能隨電壓及電流信號的改變調(diào)整照明燈具的亮度。本發(fā)明的裝置能夠根據(jù)隧道外光照度的變化對光過渡段的加強照明做出調(diào)整，獲得了良好的跟蹤效果，并更加節(jié)能和舒適。
文檔編號F21S9/00GK101749629SQ200810204248
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者余淵, 張衡匯, 林小玲, 王任杰, 陳洪, 馬斌 申請人:上海市城市建設(shè)設(shè)計研究院