1.项目概况

邢汾高速·天河山隧道，位于山西省和河北省交界处，是横穿太行山脉的一条双线山岭隧道，全长约8.5km，属于特长隧道。自2015年底正式运营以来，由于隧道照明控制以人工控制为主，能耗极大，给运营方带来很大的压力。

为解决现有照明控制方式的不足，确保隧道安全运营，提升隧道管理水平，以便更好地为司乘人员服务，经分析对比国内现有隧道照明控制技术，运营方选择WF-IoT技术对天河山隧道照明系统进行安全与节能改造。

2 WF-IoT方案

经现场调研，天河山隧道的照明控制和管理主要采用“人工开关控制”和“分级调光控制”。

人工开关控制

安排专人负责隧道照明的管控，根据不同的气候情况和时间段，决定开启或关闭不同的照明回路。这种方式造成运营成本较高，需占用大量人力、物力资源。另外，人工控制存在随意性大的问题，无法做到精确、统一管理和实时监控。

分级调光控制

“加强照明段”分为晴天、云天、阴天及重阴天四级调光；“基本照明段”分为白天和夜间、深夜三级调光。其基本原理是“采用部分亮灯或间隔亮灯的措施实现照度分级”。

这种调光控制将会引发以下问题：

• 隧道路面容易形成斑马线，扰乱驾驶员视线，导致行车安全隐患；

• 极易因线路三相不平衡引发安全事故；

• 隧道路面亮度的控制，无法根据交通量的变化进行调光。即：在洞外亮度变化时，因交通量的不同，会造成路面亮度过亮、浪费电能，或路面亮度明暗不均形成“斑马线”或“黑洞/白洞”效应，这些因素都会造成行车安全问题。

  

另外，隧道内的照明系统为单一独立系统，与通风系统、监控系统、交通管控系统、消防系统等其他系统不能联动。一旦在隧道内发生交通事故或火灾等紧急情况，照明无法根据实际状况进行调节，不具备事故预警及应急能力，也不能为监控中心提供明亮清晰的监控画面作为事件调查依据。

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  改造思路

  
  

  　　天河山隧道改造的思路是“充分利用原有设施设备，重点突显安全和节能，实现两者完美结合”，具体来说：

  　　1）保留。保留原有的隧道照明灯具；保留原有的供配电系统、线缆、配电箱等照明基础实施；

  　　2）新增。新增一套基于WF-IoT技术的无线智能照明控制系统，完善整个隧道的智能化控制；

  　　3）升级。将原有的普通LED隧道灯升级为可调光智能LED隧道灯；将原有人工控制系统，升级为自动化、远程化的智能控制系统。

  
  

  实施过程
• 
  

项目2018年底启动，先后历经调研论证、功能演示、需求分析与设计、硬件升级改造、软件开发、联调测试等阶段，2019年6月正式进入试运行。在联调测试期间，WF-IoT方案表现出了优良、可靠的控制效果，深受运营方好评。

• 3 主要特色及效果

• 01

  工程实现简单

  　全部采用无线自由组网通信，不布设控制线路，就近取电，不破坏隧道现有装修，4人不到一周就完成了全部硬件施工与调试。

  
  

  

  02

  节能效果显著

  
  

  项目运行以来，隧道照明质量比改造前有显著改善，据运营方统计隧道电能消耗降低了20%以上。

  03

  抗干扰性强

  
  

  项目采用国家无线传感网标准授权的780MHz频段以及军用扩频技术，具有很好的抗干扰性。

  　　在将近1个月的试运行期间，WF-IoT没有对隧道原有的WiFi、2G/3G/4G移动通信、无线对讲等信号造成任何干扰。

  04

  高可靠性

  
  

  　　所有的WF-IoT硬件支持7×24小时不间断运行。

  　　系统采用双链路通信和云管控技术，即使隧道中断，隧道原有的光纤以太网或移动通信网出现故障，基于WF-IoT的隧道智能控制系统仍能可靠工作。

  
  

　　项目实现了全自动、智能化、实时同步的调光控制，隧道照明的亮度可以随隧道环境的变化而自动调整，整个过程不需要人工干预。

• 普通照明由人工开与关升级为智能化管理。

• 通过管理终端可以对隧道任意区域的照明实现开、关或调光控制；

• 隧道照明效果可以通过后台配置；

• 在线监测所有WF-IoT硬件的工作状态，不用人工定期巡检，即可及时维护；

• 所有WF-IoT硬件支持“热插拔”，检修维护极为方便。

　　项目在隧道内建成了一个可以同时承载射频识别（RFID）、实时定位（RTLS）和无线传感（WSN）和智慧照明（AirLamp）等多种协议的WF-IoT物联网络。

　　后期可以随时植入智能传感器、协议集成器、数据采集器、电子标签等设备，即可实现能耗动态监测、数据采集、人员管理、应急定位、与隧道其他设备联动等功能。

　　另外，通过标准的API和WebSerice接口，可以与隧道内其他应用实现无缝融合，使250kbps（2Mbps）通信速率的WF-IoT物联网络资源得到充分利用。