公路照明技術(shù)條件
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公路照明技術(shù)條件范文第1篇
關(guān)鍵詞:隧道 照明 施工
隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，我國(guó)在隧道照明設(shè)施的建設(shè)方面也投入了大量的人力物力進(jìn)行改進(jìn)。為了提高隧道照明的施工質(zhì)量，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階 段需要提前對(duì)施工場(chǎng)地的環(huán)境進(jìn)行勘測(cè)，爭(zhēng)取將施工的細(xì)節(jié)和需要都照顧到，提出最合適的設(shè)計(jì)方案。但同時(shí)，由于我國(guó)的施工條件和技術(shù)的限制，還存在著一些不 足。
1.1 入口段照明設(shè)計(jì)
人眼對(duì)光線的明顯變化需要一定的適應(yīng)時(shí)間。如果隧道內(nèi)外的光照度差異過(guò)大，容易造成駕駛員在進(jìn)入隧道后產(chǎn)生短暫的“失明”不能夠?qū)λ淼纼?nèi)的情 況進(jìn)行反應(yīng)，造成事故。因此，公路隧道的入口段照明設(shè)計(jì)非常重要。假設(shè)該公路隧道為南北走向，隧道的限定車速為60km/h。則《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī) 范》洞外亮度選擇4000cd/m2，按照瀝青道路來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，則應(yīng)為88 cd/m2。
1.2 過(guò)渡段照明設(shè)計(jì)
這一段路程的照明應(yīng)該是漸變的，從入口段的較強(qiáng)照明逐漸下降到與基本段的強(qiáng)度類似。因?yàn)槿搜蹖?duì)光照的適應(yīng)度限制，亮度變比應(yīng)小于1∶3。過(guò)渡 段應(yīng)該以基本段照明強(qiáng)度三倍為結(jié)束。過(guò)渡段的照明與基本段照明的銜接不應(yīng)差距太大。這樣容易造成人眼對(duì)亮度變化的不適應(yīng)。因此將過(guò)渡段照明分成三段，具體 的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
1.3 基本段照明設(shè)計(jì)
基本段作為整個(gè)公路隧道中最長(zhǎng)的部分，也是過(guò)渡段和出口段之間的銜接部分?；径蔚恼彰髟O(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)公路隧道的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要取決因素為該隧道的限定車速以及隧道及周邊路段的交通情況?？筛鶕?jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
1.4 出口段照明設(shè)計(jì)
出口段的情況跟入口段相似。為了不造成大的亮度差異，減少駕駛員對(duì)光照的適應(yīng)時(shí)間，出口段的照明設(shè)計(jì)也應(yīng)該根據(jù)隧道外部的光照亮度來(lái)決定。一 般情況下，隧道內(nèi)部的亮度不及外部的亮度，因此人眼需要從黑暗到光明的適應(yīng)時(shí)間。照明的作用是減小隧道亮度與洞外亮度的比對(duì)，否則駕駛員在由于受到突變的 光線影響，視覺受到影響眼睛產(chǎn)生眩光。出口段一般設(shè)置為60m，將亮度設(shè)置為基本段的五倍。
2 施工工藝改進(jìn)
2.1 存在問(wèn)題
(1)我國(guó)的大多數(shù)公路隧道照明設(shè)計(jì)燈具都為三排或四排。這樣的設(shè)置在燈具方面的投入過(guò)高。
(2)很多公路隧道的施工都沒有嚴(yán)格按照《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》來(lái)進(jìn)行施工。例如，規(guī)范中規(guī)定在100m以上的隧道都需要進(jìn)行照明的布置。但在實(shí)際的情況中往往不是這樣，甚至一些500m～600m的隧道都沒有進(jìn)行照明的布置。
(3)在我國(guó)投入運(yùn)營(yíng)的隧道中，燈具普遍沒有按照設(shè)計(jì)全部開啟。大部分公路隧道只是開啟了一部分，有的甚至不開啟照明。
(4)在規(guī)范中，照明控制應(yīng)根據(jù)季節(jié)和光照等六種情況進(jìn)行控制，但實(shí)際的操作中很少能夠達(dá)到。
2.2 產(chǎn)生原因
(1)基礎(chǔ)研究方面不足。隧道內(nèi)照明的設(shè)計(jì)的主要參照數(shù)據(jù)是隧道外的基礎(chǔ)亮度。正確的測(cè)試出隧道外的照明亮度，是設(shè)計(jì)隧道照明的基礎(chǔ)。通常需 要根據(jù)季節(jié)、天氣、時(shí)間等不同的因素分別測(cè)試隧道外的基礎(chǔ)亮度，這樣得到的數(shù)據(jù)才更準(zhǔn)確。而且在土建結(jié)束后，也需要再進(jìn)行基礎(chǔ)亮度的實(shí)測(cè)，并且根據(jù)實(shí)測(cè)得 到的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。但是實(shí)際上，由于成本和施工條件等多種原因，大多數(shù)隧道的基礎(chǔ)亮度設(shè)計(jì)都沒有進(jìn)行完整的測(cè)試，因此基礎(chǔ)亮度的數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，影響設(shè)計(jì)的 效果。
(2)沒有嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行。在規(guī)范中規(guī)定的洞口減光措施，例如在兩側(cè)植樹，洞門冷色等。但實(shí)際上，很多的隧道只是采取了一定的綠化設(shè)計(jì)，對(duì)洞外的基礎(chǔ)亮度沒有實(shí)質(zhì)的影響。
(3)規(guī)范造成的誤差。規(guī)范還有一些值得討論的地方。例如對(duì)車速的限制，隧道設(shè)計(jì)的車速與實(shí)際的車速不同，通常隧道設(shè)計(jì)的車速較實(shí)際的車速小，影響對(duì)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)處理。并且沒有對(duì)見光措施的對(duì)應(yīng)折減系數(shù)也沒有進(jìn)行說(shuō)明。在出口棧道線形的影響也沒有說(shuō)明，都有待研究。
2.3 改進(jìn)措施
理論上。
(1)嚴(yán)格按照規(guī)范要求，在不同時(shí)段、天氣、季節(jié)對(duì)隧道外環(huán)境的基礎(chǔ)亮度進(jìn)行實(shí)測(cè)，并研究各種減光措施的實(shí)際效果。所得到的數(shù)據(jù)在規(guī)范中進(jìn)行完善。
(2)在實(shí)際的隧道照明設(shè)計(jì)中，針對(duì)特長(zhǎng)的隧道進(jìn)行專門的基礎(chǔ)亮度實(shí)測(cè)。實(shí)測(cè)的內(nèi)容應(yīng)包含了不同時(shí)段、天氣、季節(jié)等因素的影響。
(3)對(duì)駕駛員在視覺的特性在氣候、車速等多種情況下的影響。并針對(duì)駕駛員對(duì)光線突變適應(yīng)的時(shí)間和強(qiáng)度變化接受程度，并將研究結(jié)果運(yùn)用到公路隧道照明路段的設(shè)計(jì)中，并根據(jù)結(jié)果對(duì)照明的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷摹?/p>
(4)針對(duì)現(xiàn)有的寬光帶、逆光照明技術(shù)的運(yùn)用，研究隧道電力照明的效果和影響。特別是在單向公路隧道中，燈具的角度與隧道情況，路面的情況， 交通標(biāo)志的反光等多種因素的影響。并根據(jù)這些關(guān)系對(duì)燈具的設(shè)置進(jìn)行最細(xì)致的研究設(shè)計(jì)。爭(zhēng)取讓隧道內(nèi)的燈具布置與隧道內(nèi)的各項(xiàng)設(shè)施完美配合。
技術(shù)上。
(1)在隧道的電力照明設(shè)計(jì)中充分利用減光措施。例如在洞口設(shè)置的棚洞、洞門設(shè)計(jì)等。
(2)在隧道內(nèi)合理設(shè)置交通誘導(dǎo)標(biāo)志。特別是LED的反光和發(fā)光標(biāo)志。這些對(duì)于隧道內(nèi)的設(shè)置相配合，能夠讓駕駛員的行駛更加安全。
(3)根據(jù)規(guī)范中提出的照明控制情況進(jìn)行照明控制。特別是季節(jié)、天氣、時(shí)段等六種照明方案進(jìn)行嚴(yán)格的照明控制，保證隧道內(nèi)照明的效果，讓電力照明的作用充分顯示出來(lái)。
(4)對(duì)于特長(zhǎng)和長(zhǎng)大的公路隧道照明標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)修改。在無(wú)監(jiān)控的長(zhǎng)、中場(chǎng)隧道，可以按實(shí)際情況，進(jìn)行逐漸過(guò)渡，關(guān)閉中間段照明。對(duì)于達(dá)到條件的中、短公路隧道的夜間照明，可以進(jìn)行關(guān)閉。條件以交通誘導(dǎo)標(biāo)志的設(shè)置情況為標(biāo)準(zhǔn)。
(5)在隧道電力照明中進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，采用新能源。
(6)燈具的選取應(yīng)以節(jié)能高效為標(biāo)準(zhǔn)。
3 結(jié)語(yǔ)
我國(guó)隧道電力照明施工工藝還有很多方面需要進(jìn)行改進(jìn)。我國(guó)的公路隧道多，超過(guò)百分之九十的隧道都有照明設(shè)置，因此，每年花在隧道照明方面的費(fèi) 用都很巨大。深入地對(duì)隧道照明進(jìn)行研究，改進(jìn)隧道電力照明施工工藝，對(duì)于降低生產(chǎn)、運(yùn)行成本，提高隧道的運(yùn)行質(zhì)量，都有很大的意義和作用。
參考文獻(xiàn)
[1] 賈永發(fā).對(duì)隧道電力照明施工工藝改進(jìn)的探索[J].西鐵科技，2003.
公路照明技術(shù)條件范文第2篇
【關(guān)鍵詞】隧道照明；LED照明燈；節(jié)能；公路隧道
0.前言
高速公路結(jié)構(gòu)中公路隧道也屬于整個(gè)公路結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)成，其與普通路段相比施工過(guò)程相對(duì)比較復(fù)雜。例如公路隧道中空氣環(huán)境以及亮度等都非常差，隧道空間寬度、高度等非常有限，因此沒有多余的空間進(jìn)行擴(kuò)展。所以為了車輛行駛安全，在公路隧道中提供足夠的亮度非常必要。除此之外，因?yàn)樗淼纼?nèi)部需要安裝大量照明設(shè)備，耗電量非常多。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)大部分公路隧道中照明燈均是采用高壓鈉燈，所需照明費(fèi)用非常巨大[1]。因此，探討采用何種方法幫助減少照明費(fèi)用是同行企業(yè)都非常關(guān)注的問(wèn)題之一。
1.分析LED隧道照明燈具備特征
（1）使用時(shí)間較長(zhǎng)：與高壓鈉燈使用壽命相比，LED照明燈使用時(shí)間比較長(zhǎng)。
（2）發(fā)光效率較好：普通鈉燈光效只達(dá)到40～50lm/w，而LED照明燈具有的光效通常情況下可以達(dá)到70～80lm/w。
（3）具有的顯色性比較高：如果顯色指數(shù)（Ra數(shù)值）越高，在亮度一樣的環(huán)境下，人們的視力會(huì)更清楚看到視線范圍中的物體。普通高壓鈉燈具有的顯色指數(shù)值僅為23，明顯低于LED照明燈所具有的顯色指數(shù)（Ra=80）。
（4）LED照明燈色溫較低：普通高壓鈉燈具有的色溫值大約為2000k，但是LED照明燈可以達(dá)到5000～8000k。
（5）具有良好的環(huán)保效果：普通高壓鈉燈光源中攜帶有金屬鈉、汞元素，其屬于有害元素，并且使用時(shí)間較短與LED照明燈，廢品處理過(guò)程中會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。LED照明燈不含有鈉、汞等有害元素，因此對(duì)環(huán)境造成污染程度小。
（6）價(jià)格費(fèi)用比較貴：因?yàn)長(zhǎng)ED照明燈屬于新型照明設(shè)備，燈具價(jià)格是高壓鈉燈價(jià)格的3.5倍左右，燈具價(jià)格比較貴。
2.LED隧道燈在公路隧道照明工作中所具備的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)
近年來(lái)，我國(guó)高速公路得到較快發(fā)展，公路隧道也隨之增多，使隧道照明費(fèi)用也不斷增多，給企業(yè)帶來(lái)了一定壓力。目前，隨著LED照明燈的采用，在隧道照明工作中凸顯了其優(yōu)勢(shì)作用，能幫助高速公路運(yùn)營(yíng)企業(yè)減少照明費(fèi)用。LED照明燈所起到的照明優(yōu)勢(shì)與其具備的特點(diǎn)有著非常密切的關(guān)系，正是這些特點(diǎn)使其在使用中發(fā)揮著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。（1）因?yàn)長(zhǎng)ED燈具光效比較高，通過(guò)相關(guān)計(jì)算可以了解到：相同亮度條件下，LED燈照明使用電量以及功率僅是普通高壓鈉燈的59%左右[2]。如果是耗電量非常多的隧道，采用LED燈能幫幫助減少耗電量，節(jié)約電能的優(yōu)勢(shì)非常明顯。（2）其持續(xù)使用時(shí)間非常長(zhǎng)，普通高壓鈉燈使用壽命長(zhǎng)短僅有幾千個(gè)小時(shí)，LED等卻可以達(dá)到上萬(wàn)個(gè)小時(shí)的使用時(shí)間，是鈉燈使用壽命的一倍。另一方面，LED燈光衰與高壓鈉燈相比也比較小，在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中燈具更換次數(shù)明顯少于高壓鈉燈，所需維護(hù)成本也比較少。（3）采用LED燈能起到保護(hù)環(huán)境的作用，其不含有金屬汞、鈉等有害元素，在后續(xù)廢品處理過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成太大影響。加上LED隧道照明燈使用壽命長(zhǎng)、更換次數(shù)低，在很大程度上幫助企業(yè)節(jié)省了一筆可觀的費(fèi)用。
3.LED應(yīng)用在公路隧道的具體實(shí)施措施
3.1根據(jù)不同隧道照明級(jí)別做好各隧道地段的照明亮度的確定工作
不同公路隧道級(jí)別不同，其所需照明亮度要求也有所不同。因此在安裝照明設(shè)備時(shí)應(yīng)根據(jù)燈具照明原理以及特征，對(duì)公路隧道不同路段亮度要求以及照明分布情況進(jìn)行精確計(jì)算，然后做出正確分析?？梢圆捎脺y(cè)試方法，幫助驗(yàn)證計(jì)算所得結(jié)果，然后對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化。
3.2按照亮度需要進(jìn)行選擇類型LED照明等以及其他相關(guān)設(shè)備
（1）LED隧道照明燈是采用光學(xué)透鏡這一原理來(lái)進(jìn)行配光工作，經(jīng)過(guò)建模以及修模方式幫助獲得精確的配光圖。這種方法在配光過(guò)程中擁有分配自由度比較大，從而可以幫助提高光效，還能達(dá)到均勻分布照度的目的。
（2）LED照明燈結(jié)構(gòu)中采用LED，其處于高溫環(huán)境中性能會(huì)急劇下降，嚴(yán)重者會(huì)對(duì)燈具造成破壞。因此，解決散熱工作是確保LED照明能繼續(xù)發(fā)揮作用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在實(shí)際工作中，可以根據(jù)隧道通風(fēng)情況，選擇通道式散熱設(shè)備。該散熱器選用的是小型通透設(shè)備，對(duì)于照明單元結(jié)構(gòu)的散熱情況比較有利。因?yàn)槠淠茉跓崃窟_(dá)到照明燈具前，熱量就可以通過(guò)小散熱器發(fā)散出去。另外，由光源單元組合而成的燈具設(shè)備也攜帶有通透工作的結(jié)構(gòu)，使散熱效果顯著增大，不僅解決了大功率LED工作過(guò)程中的散熱難題，還幫助減輕了燈具重量。
（3）為了方便公路隧道的日常維護(hù)工作，可對(duì)直流穩(wěn)壓電源作進(jìn)一步可維護(hù)性以及可靠性設(shè)計(jì)。例如，開關(guān)電源結(jié)構(gòu)可以選擇隔離分體類型的電源設(shè)計(jì)，其具有散熱功能好，性能比較可靠穩(wěn)定。更換電源非常方便，方柏霓了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作，還能起到幫助維修工作人員以及燈體結(jié)構(gòu)的安全。
（4）根據(jù)隧道車輛通行量、隧道外亮度情況來(lái)開發(fā)滿足不同隧道路段的LED隧道燈智能控制系統(tǒng)，這種方法也能獲得節(jié)省電量的目的[3]。設(shè)計(jì)供電線路時(shí)要確保每盞照明燈都可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立開啟和關(guān)閉操作。因?yàn)檐嚵髁恳约傲炼刃枨罂刂茷槠髽I(yè)智能控制系統(tǒng)提供了一定的物理?xiàng)l件，從而實(shí)現(xiàn)了LED照明燈自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度，幫助減少了耗電量。
3.3做好照明燈適應(yīng)安全檢測(cè)工作以及日常檢查工作
（1）為了保證所用的燈具起到節(jié)能效果，需要對(duì)燈具進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試。因?yàn)長(zhǎng)ED燈屬于新型照明設(shè)備，目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)燈具質(zhì)量進(jìn)行約束，因此不同企業(yè)生產(chǎn)的燈具性能指標(biāo)也存在差異。因此公路建設(shè)以及運(yùn)營(yíng)企業(yè)都要嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)文件來(lái)選取隧道照明燈具，然后對(duì)燈具光效、光衰情況以及配光性能等性能進(jìn)行精確測(cè)試，從而選擇節(jié)能、可靠的照明燈具。
（2）對(duì)照明燈具定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)維護(hù)，確保照明燈具擁有良好的工作條件。隧道結(jié)構(gòu)中油漬物質(zhì)、粉塵物質(zhì)等較多、環(huán)境差，這些都會(huì)對(duì)照明燈具的光效以及散熱作用產(chǎn)生不良影響。因此，運(yùn)行企業(yè)需要定期檢測(cè)隧道路面的照明程度，若出現(xiàn)異常情況應(yīng)立即尋找問(wèn)題所在，確保隧道照明正常，不影響車輛通行。
4.分析LED照明燈在使用過(guò)程中存在的一些問(wèn)題
該類燈具從研發(fā)工作到投入使用，這一過(guò)程中也出現(xiàn)了一些問(wèn)題。LED隧道照明燈其設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)是要掌握隧道照明需求，其需要符合隧道結(jié)構(gòu)中的不同路段照明要求、隧道環(huán)境情況以及車輛行駛舒適度需求等條件。但是LED照明燈研發(fā)技術(shù)還沒得到完善、成熟，因此照明燈在使用過(guò)程中還是存在某些不足，表現(xiàn)為：①存在某些LED產(chǎn)品，其光衰減比較嚴(yán)重，無(wú)法滿足墻面照度相關(guān)需求；②有些產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒能根據(jù)隧道工程特點(diǎn)、照明路段劃分等，造成配光效果不佳；③一些產(chǎn)品存在效率差、監(jiān)測(cè)和控制工作不易開展等問(wèn)題，在實(shí)際中電源使用壽命較短，沒有達(dá)到最長(zhǎng)使用壽命要求；且無(wú)法完成照度監(jiān)測(cè)工作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)光照亮度；④燈具標(biāo)準(zhǔn)化：不同企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格都存在差異，沒有一個(gè)統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。
5.結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，LED隧道照明燈因?yàn)榫哂惺褂脡勖L(zhǎng)、對(duì)環(huán)境污染小、光效高、光衰小等特點(diǎn)，在隧道照明工作中能幫助降低照明費(fèi)用，安全可靠。隨著高速公路的不斷發(fā)展，公路隧道結(jié)構(gòu)也隨之增多，運(yùn)行企業(yè)需要花費(fèi)大量資金確保隧道照明工作。而采用LED照明燈具可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能，幫助企業(yè)減少了費(fèi)用成本，同時(shí)提高了隧道照明質(zhì)量。
【參考文獻(xiàn)】
[1]陳梅，林華彬，侯峰.探討LED隧道燈在高速公路隧道中的應(yīng)用[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2012（07）：340-342.
公路照明技術(shù)條件范文第3篇
[關(guān)鍵詞]PLC技術(shù) 高速公路隧道 監(jiān)控系統(tǒng) 應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TP39.03 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）20-0334-01
1 引言
道路交通逐漸發(fā)展隧道是道路交通中的重點(diǎn)管理對(duì)象也是其重要組成部分之一高速公路不斷修建也使得隧道的數(shù)量不斷增加，我國(guó)雖然國(guó)土遼闊，但是地域環(huán)境復(fù)雜，所以隧道中的監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行效率和作用在道路交通監(jiān)控中占有重要比例。則隧道監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定性、可開發(fā)擴(kuò)展性以及先進(jìn)性等特點(diǎn)成為當(dāng)前各個(gè)建設(shè)部門以及公路運(yùn)輸部門都比較關(guān)注的問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)以及微子技術(shù)的發(fā)展，讓公路交通的信息化以及智能化管理越來(lái)越高端，再結(jié)合上PLC的3C技術(shù)等特點(diǎn)，使其成為隧道監(jiān)控系統(tǒng)中的核心監(jiān)控工具，配合網(wǎng)絡(luò)通信，更好的管理和監(jiān)控隧道中的交通情況。
2 PLC系統(tǒng)概述
隧道環(huán)境有著比較特殊的環(huán)境，其中安放的控制箱由于環(huán)境影響而容易變潮濕并影響其信道系統(tǒng)，再加上長(zhǎng)期監(jiān)控過(guò)程可能會(huì)由于隧道中汽車產(chǎn)生的尾氣、隧道中的顆粒煙塵物質(zhì)等也會(huì)造成PLC部分組件的損傷，因此隧道監(jiān)控系統(tǒng)必須要有著較高的質(zhì)量要求和技術(shù)要求。隧道監(jiān)控系統(tǒng)中最主要的組件就是PLC，只有其能夠滿足以上所述條件，再加上其自身特點(diǎn)更能高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。
3 隧道監(jiān)控系統(tǒng)的主要內(nèi)容和基本要求
隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高效的交通系統(tǒng)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基木條件，在高速公路逐漸成為我國(guó)交通系統(tǒng)中的主要組成部分的同時(shí)，在高速公路中交通事故的發(fā)生頻率也有了一定程度的增加，尤其是在高速公路的隧道中、為了降低頻發(fā)的隧道交通事故，保證車輛順利通行，目前主要是采用在高速公路隧道中配置監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)隧道中的通風(fēng)、行車以及照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)即時(shí)全方位的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)高速公路隧道中主要信息的及時(shí)采集、因此隧道中各方面信息如何高效采集，如何實(shí)現(xiàn)信息的準(zhǔn)確性和精度是保證隧道中車輛順利通行的關(guān)鍵。
3.1 交通檢測(cè)控制
隧道中良好行車環(huán)境是車輛通行順暢及安全的前提，交管部門通過(guò)了解高速公路隧道中的信息還能夠及時(shí)的對(duì)行車作出合理的引導(dǎo)、高速公路隧道中監(jiān)控內(nèi)容主要包括交通檢測(cè)、照明檢測(cè)及通風(fēng)檢測(cè)等，相應(yīng)的控制這些內(nèi)容的系統(tǒng)分別為交通檢測(cè)系統(tǒng)、照明檢測(cè)系統(tǒng)及通風(fēng)檢測(cè)系統(tǒng)。
3.2 通風(fēng)檢測(cè)控制
隧道內(nèi)的通風(fēng)情況是行車環(huán)境的重要內(nèi)容，目前通過(guò)在隧道內(nèi)設(shè)置風(fēng)速儀來(lái)檢測(cè)隧道內(nèi)的通風(fēng)情況、如果高速公路隧道設(shè)立在海拔較高的地區(qū)，還要配備一氧化碳濃度檢測(cè)儀和能見度檢測(cè)儀，通風(fēng)控制系統(tǒng)在對(duì)這些環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和采集后，針對(duì)性的控制隧道內(nèi)風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)空氣指標(biāo)符合行車所需的各項(xiàng)指標(biāo)、采用通風(fēng)控制系統(tǒng)不僅能夠有效的保證隧道內(nèi)的車輛通行安全，還能提高能源的利用效率符合我國(guó)科學(xué)發(fā)展觀的要求。
3.3 照明檢測(cè)控制
照明檢測(cè)控制系統(tǒng)的主要作用是不斷監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)外的光照強(qiáng)度，根據(jù)外在天氣條件及時(shí)的調(diào)解隧道洞及內(nèi)部照明回路的光照強(qiáng)度，保證隧道內(nèi)行車能夠隨時(shí)獲得行車需要的光照條件，盡量避免行車司機(jī)出現(xiàn)所謂的黑洞效應(yīng)和眩光效應(yīng)，即從光照強(qiáng)度較強(qiáng)的白天進(jìn)入隧道內(nèi)產(chǎn)生的光照強(qiáng)度的反差，為駕駛員能夠輕松的適應(yīng)隧道內(nèi)部光照強(qiáng)度的變化，有效的降低高速公路行車事故的發(fā)生。
4 基于PLC的隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 主要設(shè)備選型
由于隧道內(nèi)的環(huán)境十分惡劣，不僅潮濕含有腐蝕性氣體，而且有較高的汽車尾氣中的游離碳等導(dǎo)電粉塵，再加上各種干擾信號(hào)源，雷電感應(yīng)電壓等等因此設(shè)備選型時(shí)采取了嚴(yán)格的要求和措施。主（備用）調(diào)度機(jī)、變電所主機(jī)選用中國(guó)臺(tái)灣研華IPC 610 PC總線全綱結(jié)構(gòu)工業(yè)控制機(jī)（P III 700/128M/8M/20G）或者研祥的工業(yè)控制機(jī)，執(zhí)行終端設(shè)備采用防塵防水密封式機(jī)柜和機(jī)箱，PLC模塊采用SIEMENS公司生產(chǎn)的S7系列產(chǎn)品或者采用歐姆龍、菲尼克斯、施耐德、ABB的產(chǎn)品，模塊化結(jié)構(gòu)，適應(yīng)性強(qiáng)，使用方便靈活。
4.2 通信方式
調(diào)度機(jī)以及變電所主機(jī)的配置的通信接口都為RS-2犯系列，且適配器為能夠設(shè)置通信波特率且速率能夠達(dá)到9600bps， PLC終端機(jī)柜和RS-485的機(jī)箱與系統(tǒng)連接時(shí)都是9600bps的通信速率，通信電纜是能夠進(jìn)行雙芯以及雙絞線的屏蔽，上下行隧道為確?？煽坎捎瞄]環(huán)通訊，且其電纜長(zhǎng)度達(dá)到最高單條1800多米，再加上系統(tǒng)的通信方式為自由協(xié)議，各個(gè)儀表與終端之間都有相對(duì)應(yīng)的通信協(xié)議，PLC終端與主調(diào)度機(jī)通信之外還能夠達(dá)到和RS-485進(jìn)行的電壓電流變送器之間的協(xié)議，并且其編程語(yǔ)句上都能實(shí)現(xiàn)電壓電流之間的變送器通信。
4.3 系統(tǒng)軟件配置
winaow7操作系統(tǒng)為主用和備用調(diào)度機(jī)以及變電所等采用的操作平臺(tái)，軟件包則為數(shù)據(jù)庫(kù)編程軟件以及Deiphi多媒體組成。系統(tǒng)主畫面采用下拉萊單式結(jié)構(gòu)，分主畫面、鹽端低壓室配電系統(tǒng)畫面、惠端低壓室配電系統(tǒng)畫面、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控畫面、照明系統(tǒng)監(jiān)控畫面、交通信號(hào)燈系統(tǒng)監(jiān)控畫面等。在圖形顯示區(qū)部分，采用方便下拉式萊單操作，，根據(jù)相應(yīng)選擇項(xiàng)以及動(dòng)畫語(yǔ)音、位圖等提示進(jìn)行相關(guān)操作，PLC的終端機(jī)軟件一般都是采用語(yǔ)句表和梯形圖等的編程方式。
4.4 PLC的隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)
PLC作為被廣泛應(yīng)用的綜合電子設(shè)備，擁有儲(chǔ)存記憶、完成特定命令、順序選擇、邏輯判斷、定時(shí)等功能，其應(yīng)用于隧道監(jiān)控系統(tǒng)具有以下五個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：第一，擁有穩(wěn)壓保護(hù)系統(tǒng)和故障排除技術(shù)，一般條件下可以可靠工作5萬(wàn)一10萬(wàn)小時(shí)；第二，PLC可供選擇種類豐富，功能齊全，可以應(yīng)用的領(lǐng)域廣泛；第三，PLC編程簡(jiǎn)單，容易學(xué)習(xí)掌握，操作簡(jiǎn)便，價(jià)格低廉；第四，應(yīng)用集成電路技術(shù)可以大大縮小PLC的體積和重量，能耗低，且方便安裝使用；第五，擁有在線編程功能，用筆記本進(jìn)行操作更方便，且能使PLC的功能更有針對(duì)性。
5 隧道監(jiān)控系統(tǒng)中PLC程序的主要功能
5.1 交通監(jiān)控
隧道內(nèi)采用車輛的微波檢測(cè)器以及車道指示標(biāo)志和限速標(biāo)志，加上信息可變情報(bào)板和交通信號(hào)燈等信息，對(duì)微波車輛檢測(cè)器提供的車道信息進(jìn)行處理，以判斷隧道內(nèi)交通狀況；根據(jù)隧道及路段狀況調(diào)整可變信息情報(bào)板顯示內(nèi)容；將隧道內(nèi)采集處理后的數(shù)據(jù)上傳到隧道監(jiān)控管理中心服務(wù)器。
5.2 照明系統(tǒng)控制
通過(guò)采集隧道洞內(nèi)外光強(qiáng)檢測(cè)器的數(shù)值，根據(jù)光強(qiáng)參數(shù)進(jìn)行隧道照明控制。也可以根據(jù)時(shí)間參數(shù)來(lái)進(jìn)行隧道照明控制。
5.3 消防控制
消防控制子系統(tǒng)中的報(bào)警是有雙層方案的，即自動(dòng)報(bào)警與手動(dòng)報(bào)警，PLC根據(jù)串口協(xié)議與火警控制器相連，可準(zhǔn)時(shí)獲取火災(zāi)情況并進(jìn)行反饋。同時(shí)中心控制區(qū)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有著各樣的控制方案以針對(duì)各種交通情況，例如滅火系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)等，這都是為了方便隧道管理以及意外情況發(fā)生等。
5.4 通風(fēng)控制
隧道內(nèi)所含有的一氧化碳的透過(guò)率檢測(cè)后所得數(shù)據(jù)再結(jié)合相關(guān)準(zhǔn)則進(jìn)行判斷能夠?qū)︼L(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)、轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向等進(jìn)行控制，使得隧道內(nèi)的安全狀況在保持的情況下還能夠達(dá)到節(jié)省資源、保護(hù)環(huán)境的目的。
6 結(jié)語(yǔ)
高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的是讓相關(guān)監(jiān)管人員及時(shí)、全面了解隧道內(nèi)的交通情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)公路運(yùn)行障礙并給與及時(shí)處理。PLC成為了當(dāng)前隧道監(jiān)控系統(tǒng)的核心裝備，使用PLC系統(tǒng)可以大幅提高高速公司隧道監(jiān)管系統(tǒng)的效率，節(jié)約資源，減少成本，提高總體經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1] 王永振，PLC在高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]，可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2012年04期.
公路照明技術(shù)條件范文第4篇
關(guān)鍵詞：LED節(jié)能燈；太陽(yáng)能光伏發(fā)電；可變信息標(biāo)志
中圖分類號(hào)：TK511文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
前言
在高速公路正常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，將需要大量的照明、監(jiān)控設(shè)備、冷暖空調(diào)，這些設(shè)備在使用過(guò)程中將消耗大量的電能。對(duì)于這些設(shè)備，以目前火力發(fā)電的模式，如果采用節(jié)能技術(shù)及產(chǎn)品的話，將可節(jié)約大量的電能，并有效減少二氧化碳的排放量。本文針對(duì)目前高速公路仍主要利用區(qū)域電網(wǎng)供電、過(guò)濾凈化處理污水排放和高壓鈉燈提供照明等常規(guī)方式，在這些附屬設(shè)施中仍然可以大力推廣節(jié)能減排技術(shù)，擬采用智能電子系統(tǒng)、太陽(yáng)能光伏技術(shù)、安裝LED節(jié)能燈、飛輪UPS技術(shù)，達(dá)到節(jié)約能耗的目的。
1、智能電子系統(tǒng)應(yīng)用于收費(fèi)及能源管理
智能一體化路橋車道收費(fèi)系統(tǒng)智能一體化路橋車道收費(fèi)系統(tǒng)主要是安裝在公路或大橋收費(fèi)亭內(nèi)用來(lái)管理車道外部設(shè)備。其主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)通行車輛費(fèi)用的收取，該系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、收費(fèi)時(shí)間短、耗能低、零噪聲等特點(diǎn)。
智能一體化路橋收費(fèi)系統(tǒng)車道控制機(jī)是一臺(tái)節(jié)能小型的產(chǎn)品，內(nèi)置有接口板、節(jié)能工業(yè)級(jí)電源、節(jié)能CPU板等。外接設(shè)備都是按照功耗進(jìn)行嚴(yán)格配置，其中，通行信號(hào)燈、正向雨棚燈、反向雨棚燈、費(fèi)額顯示器、票據(jù)打印機(jī)、車道攝像機(jī)和亭內(nèi)攝像機(jī)等都是采用節(jié)能型設(shè)備。并且，一體化路橋車道收費(fèi)機(jī)集成了視屏采集模塊、字符疊加模塊、I/O控制、顯卡、網(wǎng)卡、并行口、串行口、USB控制器和PS/2接口，實(shí)現(xiàn)車道收費(fèi)業(yè)務(wù)和節(jié)能需求。
智能建筑能源管理系統(tǒng)智能建筑能源管理系統(tǒng)主要是由建筑設(shè)備管理系統(tǒng)（BAS系統(tǒng)）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
在工程建設(shè)中，針對(duì)高速公路綜合管理區(qū)、服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站等場(chǎng)所，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先編排的時(shí)間程序?qū)﹄娏Α⒄彰?、空調(diào)等設(shè)備進(jìn)行最優(yōu)化的管理，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
智能建筑能源管理系統(tǒng)通常采用如下節(jié)能措施：定時(shí)法。根據(jù)大樓工作作息時(shí)間按時(shí)啟停控制設(shè)備，如風(fēng)機(jī)、照明等；溫度―時(shí)間延滯法。根據(jù)大樓內(nèi)溫度保持的延滯時(shí)間，提前關(guān)閉空調(diào)主機(jī)或鍋爐達(dá)到節(jié)能之目的；調(diào)節(jié)供水溫度。根據(jù)室內(nèi)外實(shí)際溫度調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的供水溫度，設(shè)定合適的供水溫度減少系統(tǒng)主機(jī)的過(guò)度運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行法。在室外溫度達(dá)到13℃時(shí)，可直接將室外新風(fēng)作為回風(fēng)；在室外溫度達(dá)到24℃時(shí)，可直接將室外新風(fēng)送入室內(nèi)。在這樣的情況下，系統(tǒng)可節(jié)約對(duì)送回風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行處理的能源；設(shè)備等壽命運(yùn)行。對(duì)樓內(nèi)冷熱源主機(jī)、泵機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行等時(shí)間交替運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備的運(yùn)行壽命，節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。
2、LED節(jié)能燈具的應(yīng)用
目前，節(jié)能照明技術(shù)在我國(guó)高速公路及隧道中得到了一定的應(yīng)用?，F(xiàn)有高速公路、站場(chǎng)及隧道原有照明設(shè)備已部分老化，照明光源衰減較大，為了滿足道路行車安全的要求及運(yùn)營(yíng)管理的需求，已對(duì)部分高速公路沿線、服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站等場(chǎng)所實(shí)施節(jié)能照明技術(shù)。主要采用高效節(jié)能LED燈代替原有的高壓鈉燈，有效降低能耗，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。
LED節(jié)能燈LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小等特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，特別是道路照明等長(zhǎng)時(shí)間照明環(huán)境，如高速公路隧道照明中采用LED節(jié)能燈具（包括加強(qiáng)燈具、基本照明燈具以及應(yīng)急照明燈具、應(yīng)道照明燈具）；服務(wù)區(qū)以及停車區(qū)也應(yīng)采用LED泛光節(jié)能燈照明；廣場(chǎng)可采用LED節(jié)能燈照明。LED具有三項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：一是高性能，直流驅(qū)動(dòng)，超低功耗，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上；二是壽命長(zhǎng)，環(huán)氧樹脂封裝，使用壽命可達(dá)6萬(wàn)小時(shí)～10萬(wàn)小時(shí)，比傳統(tǒng)光源壽命長(zhǎng)10倍以上；三是環(huán)保，光譜中沒有紫外線和紅外線，廢棄物可回收。
LED照明技術(shù)運(yùn)用于高速公路，其主要通過(guò)光源發(fā)光效率、有效光效、驅(qū)動(dòng)效率、燈具綜合效率、電網(wǎng)電壓的影響、線路損耗等六個(gè)方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
LED 技術(shù)近年發(fā)展迅速, 商業(yè)產(chǎn)品發(fā)光效率不斷提高, 已達(dá)100~ 140lm/W, 基本突破大功率、高照度與小體積之間的實(shí)用技術(shù)瓶頸。LED 燈具采用白色 LED 為光源, 顯色指數(shù)超過(guò) 80 Ra。在實(shí)用中, 較低亮度可達(dá)到顯色指數(shù)低的光源的同樣照明效果, 即等效亮度。如與顯色指數(shù)60 Ra, 照度相對(duì)值 1.6 的高壓鈉燈比較, 顯色指數(shù)80Ra, 照度相對(duì)值 1.41 的 LED 燈采用的亮度標(biāo)準(zhǔn)可為其的 1.41/1.6=0.88倍。
LED燈是由驅(qū)動(dòng)電源和恒流電路組成，由于電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，驅(qū)動(dòng)直接，中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，所以驅(qū)動(dòng)效率非常高，普遍能達(dá)到90%左右。
LED具有單向輻射特性。它所發(fā)出的大部分光能無(wú)須經(jīng)過(guò)反射就可直接到達(dá)被照物體，從而使光能能夠得到最大限度地發(fā)出，大幅度地提高了燈具的效率；這使得在相同的照度條件下，LED光源所消耗的電能比其它光源更低。
LED的功耗幾乎不隨電源電壓變化。若采用LED光源，通過(guò)先進(jìn)的調(diào)光技術(shù)，可以使下半夜照明能耗下降一半。
在同等的照度要求的情況下，高壓鈉燈的工作電流最大，功率因數(shù)較低，只到0.75左右；LED路燈工作電流較少，功率因數(shù)較高一般到0.95左右，因此，在道路或隧道照明應(yīng)用中，燈具密度大，供電集中，整體功耗非常大，因此線路損耗差異非常明顯。
3、新型綠色能源技術(shù)應(yīng)用于供電系統(tǒng)
高速公路沿線設(shè)有大量的監(jiān)控和通信設(shè)備，這些設(shè)備的特點(diǎn)是功率小，距離站點(diǎn)遠(yuǎn)，且成線狀布置。如果收費(fèi)站或者服務(wù)區(qū)，因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn)，不在正常合理供電范圍內(nèi)，一是造成電壓損失超出合理范圍，使設(shè)備無(wú)法使用，二是供電電纜的線徑將大大增加，增加了投資成本。利用太陽(yáng)能或風(fēng)能發(fā)電技術(shù)，可維持高速公路正常運(yùn)營(yíng)過(guò)程中相關(guān)設(shè)備的電能供應(yīng)。
太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是通過(guò)太陽(yáng)能電池組件在日照輻射下產(chǎn)生光伏電流，為用電負(fù)載提供電力能源。太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電流通過(guò)充放電控制器一方面對(duì)負(fù)載直接供電，另一方面將多余的電能儲(chǔ)存在蓄電池中以備光照不足時(shí)向負(fù)載供電。交流負(fù)載可通過(guò)逆變器、變壓器轉(zhuǎn)換成適用的交流電供電。為應(yīng)對(duì)惡劣氣象條件造成蓄電池電量不足的情況，系統(tǒng)可配置市電或自發(fā)電應(yīng)急充電接口。
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)采用風(fēng)能和太陽(yáng)能互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)陰雨天也能夠利用風(fēng)能補(bǔ)充電能，保證持續(xù)陰雨天正常照明和補(bǔ)充充足的能量；利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)與太陽(yáng)能互補(bǔ)供電，可減少太陽(yáng)能電池組件的配置，降低太陽(yáng)能電池方面的投資和減少太陽(yáng)能電池組件的面積以降低太陽(yáng)能電池組件的迎風(fēng)面積和抗風(fēng)設(shè)計(jì)，從而降低了燈桿和基座強(qiáng)度要求的投資。比如，采用柔性太陽(yáng)能電池可以包卷在燈桿中，這樣燈桿就是太陽(yáng)能發(fā)電裝置，這種設(shè)計(jì)具有美觀和抵抗颶風(fēng)能力的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。
4、太陽(yáng)能可變信息標(biāo)志技術(shù)的應(yīng)用
太陽(yáng)能可變信息標(biāo)志運(yùn)用多項(xiàng)新工藝、新結(jié)構(gòu)和新技術(shù)，在不影響使用性能的前提下，降低傳統(tǒng)可變信息標(biāo)志的80%以上的功耗，使其供電系統(tǒng)可以選用新能源，擺脫對(duì)公共電網(wǎng)的依賴，實(shí)現(xiàn)按需分布、快速布局，降低建設(shè)的綜合成本，避免線路盜損，便于供配電困難道路上可變信息標(biāo)志的使用，滿通應(yīng)急管理、信息的需要，為智能化交通建設(shè)提供必要保障。
目前道路上所使用的LED可變信息標(biāo)志大多采用穩(wěn)壓恒流方式驅(qū)動(dòng)，甚至采用簡(jiǎn)單的電阻限流，適用這種方式的驅(qū)動(dòng)電路其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單實(shí)用、成本較低，但同時(shí)驅(qū)動(dòng)電路所消耗的功率也較大。而太陽(yáng)能可變信息標(biāo)志采用PWM脈沖寬度調(diào)制驅(qū)動(dòng)技術(shù)大幅度降低了LED可變信息標(biāo)志驅(qū)動(dòng)電路消耗的功率。
常用的可變信息標(biāo)志采用的是由發(fā)光二極管直接顯示，其散射區(qū)域大，而實(shí)際有效觀看范圍狹小。經(jīng)研究對(duì)比，可變信息標(biāo)志觀看使用范圍僅占投射區(qū)域橫截面積的百分之十。而太陽(yáng)能可變信息標(biāo)志采用二次光學(xué)配光處理，使可變信息標(biāo)志發(fā)光二極管發(fā)出的光束集中投射在有效區(qū)域內(nèi)，在增加可變信息標(biāo)志亮度達(dá)到GBT 23828-2009 《高速公路LED可變信息標(biāo)志》（可是距離210m-250m）要求的同時(shí)，大大降低可變信息標(biāo)志的消耗功率。使其消耗功率僅為普通信息標(biāo)志的六份之一。
通常使用市電供電的可變信息標(biāo)志是需要市電通過(guò)降壓、整流、穩(wěn)壓之后才能供之使用，而太陽(yáng)能可變信息標(biāo)志可直接低壓 DC12V―24V供電，從而降低因降壓整流而產(chǎn)生功率損耗。而且低壓供電具有安全可靠，防雷性強(qiáng)、維護(hù)成本大幅降低等優(yōu)點(diǎn)，還可以擺脫對(duì)電網(wǎng)的依賴。
傳統(tǒng)的可變信息標(biāo)志消耗的功率較大，其發(fā)熱量也大，目前幾乎所有大型可變信息標(biāo)志都需要安裝對(duì)流風(fēng)扇，以降低內(nèi)部溫度。經(jīng)檢測(cè)計(jì)算，一塊典型（10x1米）的大型可變信息標(biāo)志對(duì)流散熱風(fēng)扇所消耗功率為 0.5Kw。而且風(fēng)扇是易損件，長(zhǎng)期使用極其容易損壞，一旦風(fēng)扇損壞使得屏體內(nèi)部溫度升高而造成損毀。太陽(yáng)能可變信息標(biāo)志則采用新的結(jié)構(gòu)工藝，解決由于散熱導(dǎo)致過(guò)高功耗的問(wèn)題，降低整體能耗，還可以提高屏體的穩(wěn)定性。
5、飛輪UPS技術(shù)
飛輪UPS技術(shù)傳統(tǒng)的UPS用化學(xué)蓄電池作為儲(chǔ)能單元，因其儲(chǔ)能密度大，價(jià)格低廉而被廣泛采用，但它需要定期維護(hù)、壽命短、充電時(shí)間長(zhǎng)，還會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染。飛輪儲(chǔ)能是通過(guò)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)把電能或者其他形式的能量以機(jī)械能方式儲(chǔ)存在高速旋轉(zhuǎn)的飛輪中，當(dāng)需要釋放能量時(shí)，飛輪轉(zhuǎn)速降低，可以把儲(chǔ)存在飛輪中的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能或者其他形式的能量。高速旋轉(zhuǎn)的飛輪具有高比能量、長(zhǎng)壽命、高效率、無(wú)污染等特性。
公路照明技術(shù)條件范文第5篇
Abstract: At home and abroad,there are usually two types of solar receivers:one is the tracking-sun type and the other is non-tracking type.The economic indicators using to evaluate the solar receiver are the economics of the structure of the devices,the photovoltaic conversion rate,the routine operation and maintenance,and the utility of energy and materials.Analyzing from the economic indicators above,the tracking-sun type is much better than the non-tracking type when used in road illumination. We can see that it will bring huge profit using the tracking-sun type of receiving equipment in road illumination which should be recommended and applied because it is low-carbon and environmentally friendly.
關(guān)鍵詞: 太陽(yáng)能;跟蹤;接收裝置;經(jīng)濟(jì)分析
Key words: solar energy;tracking;receiving equipment;economic analysis
中圖分類號(hào):TK51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)19-0127-03
0引言
面對(duì)如今嚴(yán)重的能源危機(jī),使用太陽(yáng)能擁有很多優(yōu)勢(shì)。太陽(yáng)能屬于再生能源,目前常見的再生能源主要有風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能和地?zé)?其中,太陽(yáng)能是總體上最可利用的再生能源。與風(fēng)能相比,穩(wěn)定性較強(qiáng),受季節(jié)、季風(fēng)影響較小;與水能相比,太陽(yáng)能地理位置局限性較小。地?zé)岣芤粯?受地理位置的局限性,而且有足夠的地?zé)峥梢园l(fā)電的地方并不多[1]。所以國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者都在對(duì)其進(jìn)行大量的研究,但光-電轉(zhuǎn)換收集太陽(yáng)能的效率問(wèn)題,各國(guó)的裝置普遍都較低。目前,太陽(yáng)能接收裝置分為跟蹤式和非跟蹤式:非跟蹤陽(yáng)光接收裝置,即固定式,太陽(yáng)能接收板朝向固定,不隨陽(yáng)光移動(dòng)而變化;跟蹤陽(yáng)光接收裝置則是接收板隨著陽(yáng)光偏移而自動(dòng)轉(zhuǎn)向,像“向日葵”跟隨太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)一樣。
縱覽國(guó)內(nèi)外的種種太陽(yáng)能電池,絕大多數(shù)是采用非跟蹤式接收裝置,這種方式下提高光-電轉(zhuǎn)換效率的研究方向主要有提高采光面積,研發(fā)蓄電池新型材料及智能充放電和控制燈具關(guān)、開等。但是,隨著陽(yáng)光的移動(dòng)電池板與陽(yáng)光投射傾角不同,所以非跟蹤式太陽(yáng)能接收裝置每個(gè)時(shí)段獲得的太陽(yáng)能是不等的[2],因此光-電轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能的總效率低。在此基礎(chǔ)上,人們開始研究如“向日葵”跟隨太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的光伏電池,但因?yàn)槌杀靖?控制精度不夠,使用壽命短,維修和維護(hù)成本比非跟蹤式接收裝置更高等原因無(wú)法推廣。本文便是在研制了陽(yáng)光跟蹤器自動(dòng)控制方案后,對(duì)非跟蹤式和跟蹤式兩種接收裝置在太陽(yáng)能公路照明應(yīng)用方面進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)分析。
1評(píng)價(jià)公路照明用太陽(yáng)能接收裝置的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
太陽(yáng)能接收裝置經(jīng)濟(jì)性分析指標(biāo)一般涉及四個(gè)方面:
1.1 裝置組成經(jīng)濟(jì)性即一次性投資成本,在得到足夠的電能轉(zhuǎn)換前提下,與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比,太陽(yáng)能的少去了設(shè)置照明供電系統(tǒng)和照明配電系統(tǒng)兩部分,而非跟蹤式和跟蹤式太陽(yáng)能接收裝置的一次性成本都包含成套照明燈具和安裝工程量(燈具安裝和調(diào)試)兩部分。因此,在評(píng)價(jià)這個(gè)方面時(shí),需從成套照明燈具和安裝工程量?jī)蓚€(gè)方面來(lái)分析。
1.2 光伏轉(zhuǎn)換率的經(jīng)濟(jì)性即在除跟蹤與非跟蹤區(qū)別之外系統(tǒng)其他部分完全一樣的條件下,日常工作時(shí),兩種太陽(yáng)能接收裝置的轉(zhuǎn)換效率。太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)的總效率由電池組件的PV轉(zhuǎn)換率、控制器效率、蓄電池效率及負(fù)載的效率等組成。目前,太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換率只有17%左右,而控制器、蓄電池均遠(yuǎn)高于此。因此提高電池組件的轉(zhuǎn)換率,降低單位功率造價(jià)可提高太陽(yáng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的經(jīng)濟(jì)性。
1.3 日常運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性在照明系統(tǒng)投入運(yùn)行后,就會(huì)有運(yùn)行成本產(chǎn)生,與它直接相關(guān)的系統(tǒng)日后投入包括經(jīng)費(fèi)和人力。傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本一般由人力定期巡查成本、產(chǎn)品更換成本等兩大部分組成。目前,太陽(yáng)能照明系統(tǒng)運(yùn)行檢查尚無(wú)相關(guān)規(guī)定予以規(guī)范,運(yùn)行過(guò)程中的監(jiān)控一般是采用遙控巡檢測(cè)試為主,人力現(xiàn)場(chǎng)定期檢測(cè)為輔的方式。遙控巡檢測(cè)試一般的檢查內(nèi)容有:太陽(yáng)能電池狀態(tài)、充放電狀態(tài)、照明器運(yùn)行狀態(tài)等。人力定期巡查成本可忽略不計(jì),而遙控檢測(cè)的設(shè)備已在一次性投資中計(jì)算過(guò)了,在運(yùn)行維護(hù)成本中無(wú)須再計(jì)算。太陽(yáng)能照明系統(tǒng)的產(chǎn)品更換成本,沒有供配電線路維護(hù)、更換和配電箱維護(hù)、更換成本,但有控制設(shè)備的更換、燈具的損壞更換等。因此,日常運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性主要是由產(chǎn)品更換成本來(lái)反映。
1.4 能源、材料使用的經(jīng)濟(jì)性傳統(tǒng)照明系統(tǒng)的能源消耗一般包括電能消耗和金屬銅消耗兩部分。與傳統(tǒng)照明系統(tǒng)相比,太陽(yáng)能照明系統(tǒng)的電能直接由太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)化提供,沒有鋪設(shè)供配電線路網(wǎng)絡(luò),所以供配電系統(tǒng)電能損耗幾乎為零。太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率足夠時(shí),可以不使用國(guó)家電網(wǎng)的電能。另外,太陽(yáng)能照明系統(tǒng)沒有長(zhǎng)距離的電能傳輸配電線路,所以配電導(dǎo)線用量與傳統(tǒng)公路照明系統(tǒng)相比可忽略不計(jì)。因此,太陽(yáng)能照明系統(tǒng)在能源、材料使用的經(jīng)濟(jì)性上較傳統(tǒng)照明系統(tǒng)有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。另外,從節(jié)能和環(huán)保的角度考慮,它降低了碳排放量更是值得大力推廣。
2跟蹤陽(yáng)光式接收裝置在公路照明中的應(yīng)用
2.1 太陽(yáng)能公路照明現(xiàn)狀中國(guó)人口眾多,而能源卻相對(duì)貧乏,人均資源占有量不足世界人均值的1/2,按照現(xiàn)在中國(guó)的能耗,我國(guó)將在全球率先面臨石化能源枯竭的挑戰(zhàn)。為了緩解能源緊缺的現(xiàn)狀,發(fā)展可再生能源越來(lái)越緊迫,太陽(yáng)能的利用應(yīng)當(dāng)引起廣泛的關(guān)注。而太陽(yáng)能用于公路照明是太陽(yáng)能應(yīng)用的典范,因?yàn)檫@種應(yīng)用有很大優(yōu)勢(shì):在公路上一般無(wú)太陽(yáng)的遮擋物,太陽(yáng)光照比較充分;另外公路一般為政府統(tǒng)一規(guī)劃,易統(tǒng)一安裝使用先進(jìn)的公路設(shè)施、設(shè)備。但是目前國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能公路照明的應(yīng)用尚處于起步階段,幾組典型數(shù)據(jù)如表1所示。
國(guó)外太陽(yáng)能應(yīng)用進(jìn)展較國(guó)內(nèi)的要快一些。目前全世界有136個(gè)國(guó)家正在普及推廣應(yīng)用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù),其中95個(gè)國(guó)家正在大規(guī)模研發(fā)和生產(chǎn)各種太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備和太陽(yáng)能電池應(yīng)用產(chǎn)品。2005年全世界太陽(yáng)能電池電能總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到2000MW。其中日本發(fā)展較快,太陽(yáng)能電池產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的50%,10年內(nèi)太陽(yáng)能電池的每瓦成本下降90%。2001年時(shí)日本太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備累計(jì)總裝機(jī)容量為450MW,2003年為887MW,2004年達(dá)到1900MW,估計(jì)到2008年達(dá)到2350MW,2010年達(dá)到5000MW。2010年全世界太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備累計(jì)總裝機(jī)容量達(dá)到18000MW。
2.2 跟蹤陽(yáng)光式接收裝置在公路照明中應(yīng)用公路照明用跟蹤陽(yáng)光式太陽(yáng)能接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì),主要需進(jìn)行燈具選擇和控制方案選擇。
2.2.1 燈具選擇傳統(tǒng)的公路和城市道路照明沿用的是普通型高壓氣體放電燈,如普通型高壓鈉燈,它的特點(diǎn)是光效高、壽命長(zhǎng),但光色較差。近年來(lái),人們的目光開始注意到一種新型功率型LED照明燈具。LED是一種固態(tài)半導(dǎo)體器件,它具有體積小、壽命長(zhǎng)、可靠性高、能在低壓環(huán)境中工作等優(yōu)點(diǎn)。LED路燈比傳統(tǒng)路燈的性能要高,綜合節(jié)能60%以上。雖然LED路燈的成本高于傳統(tǒng)路燈的三倍,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮,就三公里道路LED高出的成本在未來(lái)的2.74年即可用它節(jié)省的電費(fèi)來(lái)補(bǔ)償,所以現(xiàn)在公路照明燈具選擇LED燈更加合理。
2.2.2 控制方案選擇目前國(guó)內(nèi)外已有的跟蹤式太陽(yáng)能接收裝置的跟蹤方式可分為單軸太陽(yáng)能跟蹤器和雙軸太陽(yáng)能跟蹤器兩種。由文獻(xiàn)[3]可知:雙軸跟蹤系統(tǒng)能夠最大效率的利用太陽(yáng)輻射能量,單軸跟蹤系統(tǒng)的利用率雖然比雙軸跟蹤系統(tǒng)的稍低,但比固定安裝式系統(tǒng)的高,其控制也較雙軸跟蹤系統(tǒng)簡(jiǎn)單。單軸跟蹤系統(tǒng)一般采用: ①傾斜布置,東西跟蹤; ②焦線南北水平布置,東西跟蹤; ③焦線東西水平布置,南北跟蹤。這三種方式都是單軸轉(zhuǎn)動(dòng)的南北向或東西向跟蹤,工作原理基本相似[4]。比如,按地區(qū)日照平均值選擇太陽(yáng)能電池板南北向傾角固定安裝,利用單軸控制器實(shí)施對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的控制,同步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)太陽(yáng)能電池板根據(jù)日照情況每隔一定時(shí)間東西向旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度,這樣便實(shí)現(xiàn)了對(duì)陽(yáng)光能量的跟蹤式接收。中國(guó)西北地區(qū)的緯度高使得它的日照時(shí)間較長(zhǎng),太陽(yáng)能非常充足,系統(tǒng)利用率也高,更易提供公路照明所需的電能。因此,像西北地區(qū)這樣太陽(yáng)能較充足的地帶,更適合采用單軸太陽(yáng)能跟蹤器。
單軸控制方案雖能完成跟隨太陽(yáng)光線并進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整其入射角,但它還存在不足。對(duì)于如浙江省這樣光照不是很充足的地區(qū),若只按一個(gè)方向控制太陽(yáng)能電池板還是不能充分提高太陽(yáng)能的利用率。解決方法是:根據(jù)系統(tǒng)所在地域的緯度和經(jīng)度設(shè)置兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行陽(yáng)光跟蹤。陽(yáng)光可以分解為兩個(gè)分量,一個(gè)垂直于太陽(yáng)能電池板表面,另一個(gè)平行于電池板表面,前者的輻射能被電池板吸收轉(zhuǎn)換,后者則不然。實(shí)際使用時(shí)應(yīng)盡量使陽(yáng)光和電池板法線的夾角即入射角θ小。陽(yáng)光入射角θ不僅隨每天的日照時(shí)間變化而且也隨季節(jié)變化,因此固定一個(gè)方向安裝的太陽(yáng)能電池板不能充分吸收太陽(yáng)輻射能量。雙軸跟蹤就是將太陽(yáng)能電池板繞兩個(gè)互相垂直的緯度和經(jīng)度角轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),能同時(shí)跟蹤太陽(yáng)的方位角和高度角,在理論上可完全跟蹤太陽(yáng)的運(yùn)行軌跡以實(shí)現(xiàn)入射角θ為0°。這就是全跟蹤即雙軸(經(jīng)緯)太陽(yáng)跟蹤,因此像浙江省這樣太陽(yáng)光照不是很充足的地帶,更適宜采用雙軸太陽(yáng)能跟蹤器。
3兩種公路照明用太陽(yáng)能接收裝置的經(jīng)濟(jì)性分析
根據(jù)前面提出的評(píng)價(jià)裝置的經(jīng)濟(jì)指標(biāo),下面對(duì)非跟蹤式和跟蹤式太陽(yáng)能接收裝置進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析。
3.1 兩種太陽(yáng)能接收裝置的一次性投資成本在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的電能充足時(shí),與傳統(tǒng)公路照明相比,太陽(yáng)能公路照明系統(tǒng)在一次性投資的系統(tǒng)組成方面減少了配電箱安裝和線路敷設(shè)安裝兩個(gè)環(huán)節(jié),所以只需從燈具和安裝工程量?jī)煞矫孢M(jìn)行比較。跟蹤式太陽(yáng)能公路照明系統(tǒng)在安裝工程量上,比普通固定式即非跟蹤式的調(diào)試量多出了一部分。兩種太陽(yáng)能公路照明系統(tǒng)一次性投資資金組成如表2所示。由表2可知,跟蹤式一套設(shè)備的成本比非跟蹤式高兩百元左右。在太陽(yáng)光照很充足的地域,若采用固定式太陽(yáng)能接收裝置并在其效率較低時(shí)也能滿足照明的電能需求,則固定式裝置在一次性投資成本上相對(duì)有優(yōu)勢(shì),但為了保證在陰雨天的照明,固定式太陽(yáng)能接收裝置一般還會(huì)設(shè)置公路照明配電箱、照明線路作為備用電源。
另外,對(duì)于太陽(yáng)光照不太充足的地方,僅用固定式太陽(yáng)能接收裝置來(lái)提供照明電能往往是不能滿足要求的,而跟蹤式裝置由于其轉(zhuǎn)換的高效率則可以滿足用電需求。雖然一次性投資成本上跟蹤式裝置較固定式裝置稍高,但固定式接收裝置一般要增加公路照明配電箱、照明配線,使得其一次性實(shí)際成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于跟蹤式裝置。
3.2 兩種接收裝置光伏轉(zhuǎn)換率的經(jīng)濟(jì)分析在太陽(yáng)能接收裝置采光面積相同,蓄電池材料相同,充放電和控制燈具關(guān)、開等設(shè)備條件相同的情況下,兩種裝置的光伏轉(zhuǎn)換率相差非常大,跟蹤式的光電轉(zhuǎn)換率要高很多,理論上高50%,實(shí)際情況一般要高35%。而且就南方地區(qū)而言,陰雨天氣一般較長(zhǎng),常用固定式的太陽(yáng)能燈具在電能充足狀態(tài)下輸出只能維持三到五天,所以固定式太陽(yáng)能照明器不能獨(dú)立的在南方地區(qū)使用,一般還需鋪設(shè)照明供配電線路,作為在電池電量不足時(shí)的備用。如浙江省由于日照相對(duì)欠充足,要完全依賴固定式太陽(yáng)能電池板進(jìn)行光伏轉(zhuǎn)換來(lái)供電,則需要較大容量的太陽(yáng)能電池板,一般需增加太陽(yáng)能電池板容量30%左右(約增加12W),這樣一來(lái),固定式接收裝置的經(jīng)濟(jì)性就變得更差。
3.3 兩種接收裝置日常運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)分析對(duì)于日常運(yùn)行維護(hù)成本中的人力定期巡查成本和產(chǎn)品更換成本,兩種太陽(yáng)能照明器基本相同。在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換率足夠高時(shí),與傳統(tǒng)照明相比,兩種太陽(yáng)能接收器都可省去包括供配電系統(tǒng)、燈具能耗兩部分的供電成本。表3是傳統(tǒng)照明、跟蹤式和固定式太陽(yáng)能照明三種系統(tǒng)運(yùn)行成本的相關(guān)數(shù)據(jù),該表是以10公里公路安裝666盞路燈的假設(shè)條件進(jìn)行估算的,按每度電1.00元人民幣計(jì)算供電費(fèi)用,而且表中數(shù)據(jù)均為一年費(fèi)用。太陽(yáng)能電池板水平布置以及小傾角布置時(shí),灰塵、雨水等因素對(duì)光伏發(fā)電產(chǎn)能有較大影響[5]。固定式接收器在日照不充足、梅雨季節(jié)或陰雨天氣,將會(huì)導(dǎo)致供電不充足。這時(shí)就要增加傳統(tǒng)的供配電系統(tǒng),并且在產(chǎn)品更換成本中又不得不加入這部分費(fèi)用。而太陽(yáng)能照明自動(dòng)跟蹤控制系統(tǒng)由于其光電轉(zhuǎn)換效率高,可以完全免去供電成本中線路損壞、線路再敷設(shè)修護(hù)、配電箱維護(hù)和更換的成本?？傊?跟蹤式接收器日常運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)效益更高。
3.4 兩種接收裝置能源、材料使用的經(jīng)濟(jì)分析在太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的電能足夠時(shí),兩種太陽(yáng)能接收裝置自身的電能消耗和金屬銅消耗均可以忽略不計(jì)。但是因?yàn)槟承┣闆r下固定式照明器電能轉(zhuǎn)換量不充足,為保證公路照明的正常運(yùn)行,必須在安裝太陽(yáng)能照明系統(tǒng)的同時(shí)安裝傳統(tǒng)的供配電系統(tǒng),這樣一來(lái),非跟蹤式照明器的金屬銅消耗量就不能忽略不計(jì)了,而且發(fā)電量不足的時(shí)候,對(duì)國(guó)家電網(wǎng)上的電能消耗也不能忽略。綜合考慮,跟蹤式太陽(yáng)能接收裝置較固定式的有著更高的經(jīng)濟(jì)效益。
4結(jié)論
通過(guò)對(duì)兩種太陽(yáng)能接收裝置的經(jīng)濟(jì)性分析可知,雖然在陽(yáng)光很充足的地區(qū)和時(shí)節(jié),固定式太陽(yáng)能接收裝置在一次性投資項(xiàng)目的自動(dòng)控制調(diào)節(jié)費(fèi)上低于跟蹤式裝置,但面對(duì)我國(guó)這樣一個(gè)區(qū)域廣大、氣候復(fù)雜的情況,從電能轉(zhuǎn)換效率、供電量穩(wěn)定性及能源和材料消耗等幾項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)分析,同等容量大小的電池板,跟蹤式裝置全面優(yōu)于固定式裝置。跟蹤式太陽(yáng)能接收裝置提高了光伏轉(zhuǎn)換效率,即使在太陽(yáng)能不充足、陰雨天氣的時(shí)候,高效率轉(zhuǎn)換的電能也足夠公路照明使用,所以可以完全脫離電網(wǎng),不存在化石能源消耗,有效地降低了碳排放量。跟蹤式太陽(yáng)能接收裝置在公路照明中的應(yīng)用所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益將是無(wú)限量的,應(yīng)予以大力推廣。
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