１应用层
增强分析和控制能力是“智慧型”公路隧道照明系统的现实目标。现有的公路隧道照明系统采用相对简单、固定的控制模式，灵活性不足，且由于难以实现最优控制而造成“无效照明”、“过度照明”的现象尤为突出，电能浪费极其严重。“智慧型”公路隧道照明系统基于大量有效的感知信息，设计先进科学的控制算法，判断是否达到某些预先设定的控制条件，进而通过执行器（照明控制器）发出控制命令，或在紧急情况下直接向公路隧道管理者发送报警信息，从而实现对照明系统的精确控制。此外，通过对照明系统电力消耗数据和交通量数据进行统计、分析、挖掘，能够实现对公路隧道照明系统长期性节能监测与评估，从而持续提升公路隧道照明节能效果。展现层应用控制层设计的控制算法，实现某些典型服务功能，如任何公路隧道管理者（Ａｎｙｏｎｅ），在任何时间（Ａｎｙｔｉｍｅ）、任何地点（Ａｎｙｗｈｅｒｅ），通过智能终端ＡＰＰ，均可实时获取所关注的信息，如隧道洞外亮度Ｌ２０（Ｓ）、隧道洞内路面亮度、隧道照明用电量、交通量、车辆行驶速度、交通事件（火灾、事故）、故障报警等，并可在某些突发情况下通过智能终端ＡＰＰ实现对照明系统的紧急控制（例如在突发火灾事故、交通事故时，开启所有照明设施，以便于人员逃生与现场救援）。
２公路隧道智慧照明系统特点
与传统的公路隧道照明系统相比，基于物联网技术的“智慧型”公路隧道照明系统具有以下鲜明特点。（１）动态感知。对物理对象状态的感知，是“智慧型”公路隧道照明系统的基础，其特点是具有广泛的空间分布与持续的时间需求。正是由于感知数据的动态变化（如交通量、车辆平均速度、洞外亮度Ｌ２０（Ｓ）等），才引起照明需求的变化，从而为实现照明系统的最优控制奠定基础。（２）有效反馈。感知的物理对象状态必须进入信息系统处理，照明系统运行事关道路交通安全，特别是当出现交通事件和故障报警时，将突显信息实时反馈的重要性和必要性。（３）深度融合。通过对各类感知信息进行深度融合，达到以下目标：①使信息世界能够准确分析物理世界的状况，并及时做出控制决策；②控制决策通过网络化的控制系统协同实施，实时、科学地控制物理世界行为。（４）准确认知。通过对获取的海量数据进行分析和挖掘，达到对公路隧道照明特点的准确认知，为科学掌握照明需求变化规律和评估照明节能效果奠定基础。如通过对比分析单位车•ｋｍ电能消耗来评估同（环）比节能减排效益，通过分析照明亮度指标和交通事故率来分析照明对公路隧道运营安全的影响，通过分析灯具的光衰制定照明设施养护方案。（５）可靠控制。信息系统对物理系统进行动态控制，而物理系统对信息系统具有反馈作用，即物理系统可以通过信息反馈来影响信息系统的控制效果。如“智慧型”公路隧道照明系统可以根据实际道路中车辆分布、洞口光环境等情况，进行可靠的动态控制（无级调光、分级调光），避免出现“无效照明”、“过度照明”等现象。（６）高效管理。在大幅提升管理效率的同时，减少了管理人员工作量，节约照明系统全寿命周期费用。
３公路隧道智慧照明系统控制
３．１控制流程
“智慧型”公路隧道照明系统主程序流程如图２所示。首先，系统初始化各个模块，启动各处感知设备，采集隧道洞外亮度Ｌ２０（Ｓ）、隧道洞内路面亮度、交通量、车辆行驶速度，并将相关信息传输至控制模块。判断系统的控制状态，如果处于人工控制状态（设备故障或检修维护），则程序结束，由现场照明控制器来调节隧道照明。若处于自动控制状态，则检测隧道运行情况；如果运行异常，则进行报警，并调用特殊状态程序进行处理；如果通信网络正常，则与照明控制工作站进行远程通信，否则由现场照明控制器进行调光控制。最后，系统在网络正常状态下将隧道照明状态信息集中反馈给远程照明控制工作站。
３．２控制算法
正常状态控制算法（１）根据《公路隧道通风照明设计规范》（ＪＴＪ０２６．１—１９９９），将公路隧道照明段划分为加强照明段和基本照明段，加强照明包括入口段、过渡段１、过渡段２和出口段。（２）根据洞外亮度Ｌ２０（Ｓ）（采样周期为１０ｍｉｎ）、交通量Ｑ和车辆平均行驶速度ｖ（采样周期为５ｍｉｎ）确定公路隧道入口照明段亮度Ｌｔｈ，Ｌｔｈ＝ｋ×Ｌ２０（Ｓ）。入口照明段亮度折减系数ｋ见表１。
４结语
（１）“智慧型”公路隧道照明系统是物联网技术在交通领域的一个典型应用，其不仅能根据感知信息实现动态调光，减少公路隧道“无效照明”和“过度照明”，还能对数据海量数据进行分析和挖掘，准确认知公路隧道照明特点，为科学掌握照明需求变化规律和评估照明节能减排效果奠定基础，具有显著的经济、社会、生态效益。（２）物联网被认为是信息产业的第三次浪潮，是引领未来信息产业创新的关键战略性技术和手段。通过基于物联网技术的“智慧型”公路隧道照明系统的建设，实现公路隧道照明管理的数字化、智能化，以及对公路隧道照明能耗的有限控制，必将引领公路隧道照明技术的新变革。
作者：杨翠 王少飞 胡国辉 赵轶 于波 史航 单位：重庆市计量质量检测研究院 招商局重庆交通科研设计院有限公司
