隧道光過渡段的加強照明裝置的製作方法

2023-09-19 14:33:05 2

專利名稱：隧道光過渡段的加強照明裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及路橋建設領域，尤其涉及一種應用於隧道領域的光過渡段 的加強照明裝置。
背景技術：
目前，隧道內部一般都全天採用人造光照明，而普通道路交通一般都採用 自然光結合人造光的照明。因此隧道內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隧道內部的照明環境，這時就形成 了所謂的"黑洞效應"。另一方面，當汽車從隧道內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普通道路的光線環 境，這時就形成了所謂的"白洞效應"。
隧道照明主要由入口部照明、隧道內部照明、出口部照明等幾部分構成。 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"所採取的照明措施。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"所採取的照明措施。 因此，在隧道交通的照明設計中，設計人員會在隧道出/入口處與普通道路 的連接處增設一定路長的光過渡段，並在該光過渡段設置加強照明裝置。該加 強照明裝置用於在隧道內部的照明環境和普通道路的照明環境之間提供一個
銜接兩端的逐步變化的照明階段，以使駕駛員慢慢地適應隧道內外的照明環
扭 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 築上的設計在出入口處實現光線遮擋程度的變化，從而實現光照度的變化，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節，實現光照 度的變化，減小光強的差別來實現的。
光過渡段的照明與外界光線的強度有很大關係，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，加強照明應該減弱，到夜間時，應 該取消加強照明。
在人造光過渡段中，通常採用調整照明燈具之間的間隔距離或採用"摘燈" 方案來實現光強的變化。"摘燈"方案即把連續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約能源的目的。但此方案會在隧道照明區 域內形成明顯的"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螢光燈，而高壓鈉燈及螢光燈 的光強調控均比較困難。
因此，本領域的技術人員一直致力於開發一種跟蹤性好、調整方便、環保 程度高的隧道光過渡段加強照明技術。

實用新型內容
有鑑於現有技術的上述缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種 跟蹤性好、調整方便的隧道光過渡段的加強照明裝置。
為實現上述目的，本實用新型提供了一種隧道光過渡段的加強照明裝置， 包括與電網電連接的照明燈具；還包括至少一組光伏電池，所述光伏電池通過 光伏併網逆變器與所述電網電連接；還包括一用於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後根據控制程序控制所述照明燈具的亮 度。
本實用新型由於採用了上述線路設計，通過將採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整所述照明燈具的亮度。 由於上述結構改進，本實用新型的裝置能夠根據隧道外光照度的變化對光過渡 段的加強照明做出調整，獲得了良好的跟蹤效果，並更加節能和舒適。
本實用新型由於採用了光伏電池，利用光伏發電系統提供隧道光過渡段的 加強照明裝置的電能，可以獲得節約能源的技術效果。
本實用新型由於將光伏電池間隔地設置在光過渡段的上方，充分利用了隧 道出入口部的空間，節省了裝置的佔地空間，還增加了光過渡段結構的美觀度。
本實用新型由於利用了光伏電池的電壓值、電流值與光強的對應關係，實 現對隧道外光過渡段的光照度的檢測。由於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傳感器受到汙染造成的信號失真等常見問題。同時， 與傳統傳感器相比，由於光伏電池的電池板面積一般較大，因此在採集信號時 具有良好的抗幹擾能力。
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 正傳感器包括並置的照度傳感器、光伏電池及環境溫度傳感器。
通過設置校正傳感器，並將校正傳感器輸出的校正值與電壓值、電流值擬 合後與照度形成對應的跟蹤曲線關係，儘可能地排除錯誤信號的幹擾，可以獲 得更好的跟蹤效果。以下將結合附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果作進一 步說明，以充分地了解本實用新型的目的、特徵和效果。


圖1是本實用新型裝置一具體實施例的整體結構示意圖。
具體實施方式

圖1示出了本實用新型一具體實施例的隧道光過渡段的加強照明裝置的結 構示意圖。以下結合圖1詳細說明本實用新型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l併網的加強照明段負載，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間隔地設置在光
過渡段的上方，通過光伏併網逆變器4與電網1併網。光伏電池3本體不透光， 因此會起遮光作用。相鄰的兩塊間隔設置的光伏電池3之間留有透光的縫隙， 因此間隔設置的光伏電池3本體在此處成為自然光過渡段，實現了一部分的光 過渡效果。同時，應用光伏電池3實現光伏能量轉換，達到既美觀又能產生能 量的效果。
本實施例中，光伏電池3為太陽能電池板組件，例如可採用無錫尚德電力 的STP170S-24/Ac型光伏電池組件，共6塊彼此串聯構成光伏陣列。本實施例
採用的光伏電池板參數為 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(I即)4. 8A 標準測試條件下最大功率(Pmax) 170Wp 工作溫度-40。C至+85°C 最大系統電壓1000V DC 電池為單晶矽太陽電池125mm*125mm 電池數量為72 (6*12) 組件尺寸1580mm求謂mnpN35mm
太陽能電池的輸出功率並不是恆定值，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，並根據日照強度、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容檢測主迴路直流側電流電壓，計算出光伏陣列的輸出功 率，同時發出控制信號完成最大功率的跟蹤。
在本實用新型中，併網逆變器4就具有上述功能。併網逆變器4的主要功 能是將光伏陣列發出的直流電變換成和電網電壓電流同頻同相的單相交流電。 同時併網逆變器還具有併網發電中重要的防孤島效應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，採用德國SMA公司的Sunny Boy系列的SB2100TL為併網逆變 器4。
多個光伏電池3串聯或並聯後，通過光伏併網逆變器4直接將能量送至電 網1。在光強比較強的時候，光伏電池3可以發出更多的電，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，從而達到節能的目的。通過光伏發電系統器件 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電系統來 供給。
光伏電池3的輸出端設置有電壓表31及電流表32，可提供電壓值及電流值。
由並置的照度傳感器61、光伏電池及環境溫度傳感器62組成校正傳感器 6。校正傳感器6可提供照度值及環境溫度值。通過設置校正傳感器6，並將校 正傳感器6輸出的校正值與電壓值、電流值擬合後與照度形成對應的跟蹤曲線 關係，可以獲得更好的跟蹤效果。
該加強照明裝置還包括一用於控制照明燈具2的亮度的控制器5。控制器 5可接受分別來自電壓表31、電流表32、校正傳感器6的信號。
當本實用新型的裝置運行時，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測，
並對電池板的溫度進行測量。
由於光伏併網逆變器4有MPPT功能，當併網逆變器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律。再通過測試數據的統計與 分析可以得出光強與照度在統計規律上對應關係。當然，光強與照度的對應關 系還與照度計安裝的位置和電池板的朝向有關。
當光強比較弱時，光伏系統處於不發電狀態(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。由於開路電壓與光強的自然對數 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。
通過上述測試數據的統計和分析，就可以形成照度與電壓值、電流值、校 正值的跟隨曲線，並將該跟隨曲線函數置入控制器5的控制程序中。該控制禾皇序可以通過內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 正值後，根據控制程序控制照明燈具2的亮度。
本實用新型由於採用了上述線路設計，通過將採集到的電壓及電流信號輸 入控制程序，結合校正數據的擬合，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整照明燈具的亮度。由於光伏電池的電壓值、電流值及 校正信號與隧道外光照度的變化具有對應關係，因此通過上述結構改進，本實 用新型的裝置能夠根據隧道外光照度的變化對光過渡段的加強照明做出調整， 獲得了良好的跟蹤效果，並更加節能和舒適。
結合圖1，以下說明本實用新型的加強照明裝置的應用，主要包括以下步
驟:
步驟一，在光過渡段的上方間隔地設置至少一組光伏電池3。光伏電池3 通過光伏併網逆變器4與電網1電連接。照明燈具2與電網1電連接。
步驟二，光伏電池3的輸出端設置電壓表31及電流表32。
還包括在光過渡段上設置一校正傳感器6。校正傳感器6由並置的照度傳 感器61、光伏電池及環境溫度傳感器62組成。
在光過渡段處於不同照度時，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。
在工作狀態中，控制器5在接受到電壓值、電流值及校正值後，根據控制 器5的控制程序控制照明燈具2的亮度。
整個調節燈具亮度的過程分為三種情況
情況一，光伏系統正常發電即電流大於O時。此時，根據測量得到的電壓 電流及溫度計算出的光強進行調光。此狀況下，燈具的亮度應當在中等亮度到 高亮度的範圍內調節。
情況二，當光伏系統不發電但光伏電池仍有一定電壓時。此時，根據電壓 的大小分段進行調整。此狀況下燈具的亮度應當在中等亮度範圍內調整。
情況三，當光伏系統不發電且光伏電池電壓很小或為零時。此時，處於夜 間狀態，則可以根據時間進行調節燈具的亮度。這一範圍內的調整主要是用節 能的角度去考慮。
光過渡段加強照明的燈具可採用大功率可調的LED燈實現。選用大功率、 高亮度的LED組成可調節亮度的燈具。
隧道照明功能能否實現，其功效是否能得到最大的體現，按照設計規範的要 求，應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後，可以選定LED燈安裝的位置、LED燈的功率，從而實現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性。當燈安裝在靠近 隧道出入口時，功率應該大一些，調整範圍要大一些。
由於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，這樣通過測量光照度才可以實現LED 燈在光衰後依然能夠正常照明。
由於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傳感器受 到汙染造成的信號失真等常見問題。同時，與傳統傳感器相比，由於光伏電池 的電池板面積一般較大，因此在採集信號時具有良好的抗幹擾能力。
通過設置校正傳感器，儘可能地排除錯誤信號的幹擾，本實用新型的方法 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實用新型的幾種較佳具體實施例，以 上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制。凡本技術領域中技術人 員依本實用新型的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實 驗可以得到的技術方案，皆應在本實用新型的權利要求保護範圍之內。
權利要求1、一種隧道光過渡段的加強照明裝置，包括與電網電連接的照明燈具；其特徵在於還包括至少一組光伏電池，所述光伏電池通過光伏併網逆變器與所述電網電連接；還包括一用於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後根據控制程序控制所述照明燈具的亮度。
2、 如權利要求1所述的加強照明裝置，其特徵在於所述光伏電池間隔地 設置在所述光過渡段的上方。
3、 如權利要求1所述的加強照明裝置，其特徵在於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並置的照度傳感器、光伏電 池及環境溫度傳感器。
專利摘要本實用新型公開了一種隧道光過渡段的加強照明裝置，包括與電網電連接的照明燈具；還包括至少一組光伏電池，光伏電池通過光伏併網逆變器與電網電連接；還包括一用於控制照明燈具亮度的控制器，光伏電池的輸出端設置有電壓值及電流值輸出裝置，控制器接受電壓值和/或電流值的信號後根據控制程序控制照明燈具的亮度。本實用新型通過將採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整照明燈具的亮度。本實用新型的裝置能夠根據隧道外光照度的變化對光過渡段的加強照明做出調整，獲得了良好的跟蹤效果，並更加節能和舒適。
文檔編號F21S9/00GK201314503SQ200820156810
公開日2009年9月23日 申請日期2008年12月9日 優先權日2008年12月9日
發明者淵 餘, 張衡匯, 林小玲, 王任傑, 洪 陳, 斌 馬 申請人:上海城建(集團)公司;上海市城市建設設計研究院