姚君霞，寧 鐸

(陜西科技大學(xué) 電氣與信息工程學(xué)院，陜西 西安 710021)

引言

眾所周知，當(dāng)汽車駕駛員在白晝駕車駛?cè)牖蝰偝鏊淼罆r(shí)，視覺有時(shí)會(huì)產(chǎn)生“黑洞效應(yīng)”或者“白洞效應(yīng)”，即由亮環(huán)境至暗環(huán)境或由暗環(huán)境至亮環(huán)境的轉(zhuǎn)換過程中由于亮度梯度差過大而引起的眩光現(xiàn)象，從而影響行車安全。根據(jù)醫(yī)學(xué)證明人眼視覺能適應(yīng)小于0.1 lx的星光視場，也能適應(yīng)大于100 000 lx 的正午太陽照射下的視場，但是在同一時(shí)間內(nèi)，人眼能調(diào)節(jié)并適應(yīng)的照度范圍最多只有1 000倍左右。具體來說，當(dāng)汽車駕駛員從中午太陽光很強(qiáng)(如60 000 lx)的公路上一旦以較高速度進(jìn)入光線較弱(200 lx)的隧道內(nèi)的很短時(shí)間內(nèi)，由于隧道內(nèi)外亮度梯度差太大，往往會(huì)引起駕駛員眩暈甚至在短時(shí)間內(nèi)失去視力而發(fā)生事故。因此，人眼需要一定的調(diào)節(jié)時(shí)間來適應(yīng)不同的照度等級(jí)，以恢復(fù)對(duì)路面狀況的識(shí)別，防止交通事故的發(fā)生。

根據(jù)文獻(xiàn)[1]，為了保障行車安全，長度超過100 m的公路隧道都必須安裝照明系統(tǒng)。且通常情況由基本照明系統(tǒng)和增強(qiáng)照明系統(tǒng)兩部分組成，其中的基本照明系統(tǒng)主要安裝在隧道里面，并要求晝夜不停的工作，以保證隧道內(nèi)路面的亮度；而增強(qiáng)照明系統(tǒng)則是安裝于隧道進(jìn)出口區(qū)段作為補(bǔ)充照明系統(tǒng)，主要是為了有效解決駕駛員在隧道進(jìn)、出口區(qū)段由于黑洞(白洞)效應(yīng)，要求隧道照明在基本照明系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再在隧道進(jìn)出口段加裝增強(qiáng)照明系統(tǒng)的同時(shí)，又為了節(jié)約能源，對(duì)增強(qiáng)照明系統(tǒng)的亮度設(shè)計(jì)要求通常不是一個(gè)常數(shù)，而是隨著隧道外面的太陽光照度情況分為四檔(晴天、云天、陰天、重陰)進(jìn)行自適應(yīng)控制[1]。但是在實(shí)際工程中由于隧道所處區(qū)域偏僻，系統(tǒng)使用過程中零事故的要求與性能維護(hù)不便等客觀因素的限制，相當(dāng)多的公路隧道增強(qiáng)照明系統(tǒng)并沒有按照此要求配套安裝相應(yīng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，但是又必須保證行車安全，所以對(duì)于如隧道天氣、車速、車流量等參數(shù)已知情況下只能在設(shè)計(jì)時(shí)以夏天太陽光強(qiáng)度的最大值考慮其亮度梯度參數(shù)而安裝增強(qiáng)照明系統(tǒng)；因此目前高速公路隧道增強(qiáng)照明系統(tǒng)實(shí)際上存在著大量電能浪費(fèi)問題。隨著新能源的推廣使用，如果采用普通的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)完成隧道增強(qiáng)照明功能，除了上述現(xiàn)象依然存在外，這種光-電(14%)-光(38%)變換系統(tǒng)，其總的5%的太陽能利用效率太低也是推廣應(yīng)用的技術(shù)瓶頸之一。

近年來我們研制成功的陽光輸送機(jī)[2-3]主要由聚光器、自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)以及光纖3部分組成，如圖1所示。雖然該系統(tǒng)能夠通過光導(dǎo)纖維把匯聚的太陽光直接輸送進(jìn)隧道里實(shí)現(xiàn)太陽光直接照明，并因?yàn)楸苊饬斯?電轉(zhuǎn)換而實(shí)現(xiàn)了太陽能的高效率利用(如傳輸10 m左右距離進(jìn)入陰面房間內(nèi)時(shí)40%左右)，而且還因?yàn)樗淼涝鰪?qiáng)照明系統(tǒng)本身要求亮度自動(dòng)適應(yīng)隧道外太陽光強(qiáng)度的特點(diǎn)而回避了太陽光時(shí)有時(shí)無的重大性能缺陷，相比于應(yīng)用于隧道增強(qiáng)照明的普通太陽能光伏照明方式優(yōu)勢(shì)明顯，而且也比光導(dǎo)管傳輸方式安裝方便和傳輸效率高。但是由于其中光導(dǎo)纖維成本高(占系統(tǒng)成本的60%以上)和損耗高[4]長達(dá)50 m的光纖其損耗≥70%)又阻礙了其推廣應(yīng)用。因此全面仔細(xì)分析隧道增強(qiáng)照明系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)，研究制作一種新型的高效節(jié)能、綠色環(huán)保、高性價(jià)比的專門用于隧道增強(qiáng)照明系統(tǒng)的陽光輸送機(jī)意義重大。

圖1 陽光輸送機(jī)結(jié)構(gòu)圖及實(shí)物圖Fig.1 Structure and physical configuration of sunlight conveyor

1 研究思路

針對(duì)陽光輸送機(jī)和PV-LED隧道照明[5]在多年實(shí)際應(yīng)用中存在的傳輸損耗大、系統(tǒng)成本高等應(yīng)用技術(shù)問題，基于全面分析公路隧道進(jìn)出口區(qū)段增強(qiáng)照明系統(tǒng)所處位置以及要求其具有自適應(yīng)性特點(diǎn)[1]的基礎(chǔ)上，提出了太陽光直接增強(qiáng)照明新系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，直接利用太陽聚光并經(jīng)過適當(dāng)?shù)墓饴纷儞Q后得到的增強(qiáng)型平行太陽光在不需要光纖等傳輸介質(zhì)的情況下，通過反射在空氣中直線傳輸方式實(shí)現(xiàn)隧道進(jìn)出口段的增強(qiáng)照明功能。

如果采用傳統(tǒng)的光纖實(shí)現(xiàn)太陽光的傳輸，則光纖的成本會(huì)占到整個(gè)系統(tǒng)成本的65%以上，而在該系統(tǒng)中利用平行光的高傳輸性采用普通導(dǎo)光鏡實(shí)現(xiàn)對(duì)增強(qiáng)型平行太陽光的反射，使其準(zhǔn)確反射至隧道頂部的固定位置，再經(jīng)過涂抹在隧道頂部的高反射率薄膜反射至隧道進(jìn)出口路面，實(shí)現(xiàn)隧道進(jìn)出口段的良好照度均勻度，而且這種反射式傳輸方法安全、可靠、成本低。較陽光輸送機(jī)而言，該系統(tǒng)繼續(xù)保持了系統(tǒng)本身具有自適應(yīng)隧道外面亮度的特點(diǎn)，直接滿足隧道增強(qiáng)照明系統(tǒng)技術(shù)要求條件外，還因?yàn)椴捎弥苯釉诳諝饨橘|(zhì)中遠(yuǎn)距離高效率傳輸增強(qiáng)的平行太陽光而避免使用光導(dǎo)纖維引起的光損耗，使得整個(gè)系統(tǒng)的太陽能利用效率大幅度提高，即使傳輸過程中被空氣中灰塵微粒散射所損耗的部分太陽光實(shí)際上都被利用來提高整個(gè)隧道空間亮度，并且實(shí)現(xiàn)其均勻性，而不會(huì)像光導(dǎo)纖維或者導(dǎo)光管轉(zhuǎn)換成為熱量等其他能量形式而損失掉；并且避免了用光導(dǎo)纖維傳輸，這一項(xiàng)就使得系統(tǒng)的成本降低到原來的三分之一以下，其性能完全滿足高速公路隧道進(jìn)出口段的增強(qiáng)照明系統(tǒng)技術(shù)要求。因此這種突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在今后太陽能的推廣應(yīng)用中具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2 系統(tǒng)組成

隧道平行太陽光直接增強(qiáng)照明系統(tǒng)主要由聚光器、導(dǎo)光裝置以及自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)3部分組成，工作原理如圖2所示。通過太陽光的匯聚及其相應(yīng)的光路變換后得到高亮度平行太陽光；再經(jīng)導(dǎo)光鏡及其相配套的自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，把亮度增強(qiáng)但入射方向連續(xù)變化的平行太陽光高效率地反射至一直固定不動(dòng)的隧道頂部，最后經(jīng)噴涂在隧道頂部的反射薄膜反射到路面，從而實(shí)現(xiàn)匯聚太陽光的直接傳輸并完成隧道進(jìn)出口段的增強(qiáng)照明功能。

圖2 系統(tǒng)原理圖Fig.2 Schematic of system

2.1 聚光系統(tǒng)

聚光器的功能是，在高精度自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下把接收的太陽光匯聚后再調(diào)整成為增強(qiáng)型平行太陽光輸出到導(dǎo)光板，其主要由聚光體和調(diào)光體組成，還可以根據(jù)聚光方式分為反射方式(反射曲面)[6]、透射方式[7](菲涅爾透鏡)、點(diǎn)聚光方式[8](截面為矩形)或者線聚光方式[9](截面為圓形)，在該系統(tǒng)中以菲涅爾透聚光鏡和調(diào)光鏡來實(shí)現(xiàn)透射式圓形平行光輸出的點(diǎn)聚光，聚光器中聚光鏡和調(diào)光鏡是2個(gè)大小與焦距不同的菲涅爾透鏡，其空間結(jié)構(gòu)上必須是處于同光軸且二者之間的距離為2個(gè)透鏡焦距之和；此外安裝在聚光鏡上的太陽光信號(hào)采集器的光軸與聚光鏡的光軸在三維空間平行，通過它與相應(yīng)的信號(hào)處理器和驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)同時(shí)工作，保證聚光器的光軸一直保持與太陽光線平行的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)太陽光經(jīng)過聚光鏡匯聚增強(qiáng)后，再利用調(diào)光鏡變換成增強(qiáng)型平行太陽光輸出到導(dǎo)光鏡。其結(jié)構(gòu)圖及樣機(jī)如圖3所示。

圖3 聚光器結(jié)構(gòu)圖及樣機(jī)Fig.3 Structure of sunlight concentrator and prototype

對(duì)于折射率相同的菲涅爾聚光透鏡和菲涅爾調(diào)光透鏡以上述結(jié)構(gòu)組合安裝。

垂直入射的太陽光經(jīng)過聚光鏡投射到調(diào)光鏡的平均能流密度(在光學(xué)領(lǐng)域，光強(qiáng)定義為平均能流密度)可表達(dá)為

Ee=ηcEs

式中：Es是垂直入射到聚光鏡上的太陽輻射能流密度；c是透鏡幾何聚光比，即聚光鏡正入射面積與調(diào)光鏡面積之比，則c=W1/W2；η是聚光鏡的光學(xué)效率，它與光在透鏡中和界面上傳輸所產(chǎn)生的光學(xué)損失有關(guān)[10]，是透鏡的有效聚光比。由于光學(xué)損失很小，因此省略不計(jì)，則聚光比就是聚光鏡和調(diào)光鏡的面積之比c=W1/W2。

此外，在該系統(tǒng)中利用不銹鋼皮封閉聚光器四周后，只是平整一面朝外，能夠有效地防止聚光鏡和調(diào)光鏡凹槽灰塵集聚而影響其太陽光透過率的嚴(yán)重問題。如此透射式聚光器為產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造了條件。

2.2 導(dǎo)光系統(tǒng)

導(dǎo)光裝置的主要任務(wù)是把聚光器輸出的方向不斷變化的增強(qiáng)型平行太陽光以一定角度反射到固定不動(dòng)的隧道拱頂?shù)姆瓷淠ど?，進(jìn)而被反射后照射到路面上，從而完成隧道增強(qiáng)照明任務(wù)，其主要由平面反射鏡以及相應(yīng)的自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)兩部分組成，其結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。因?yàn)樵缟虾拖挛缣峁┙o平面反射鏡的增強(qiáng)平行太陽光的方位角的方向幾乎相反，從早上開始太陽光大致向西到下午向東在時(shí)刻不停地變化，另外，其高度角也在變化。為了保證把這些來自于不同方向的增強(qiáng)平行太陽光以一定角度反射進(jìn)隧道上部空間，還必須配套相應(yīng)的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，這個(gè)自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)包括太陽光信號(hào)采集器、信號(hào)處理器和相應(yīng)的二維驅(qū)動(dòng)裝置(包括方位角調(diào)整系統(tǒng)和高度角調(diào)整系統(tǒng))所組成。

圖4 導(dǎo)光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Structure of sunlight-lead system

為了提高系統(tǒng)的可靠性，對(duì)于不同方向的隧道，系統(tǒng)的聚光裝置安裝方向都與正北方向隧道口的聚光裝置的安裝方向一致，而導(dǎo)光鏡的安裝方向則須調(diào)整。具體方案是：

對(duì)于南北方向的隧道來說，處于正北面(對(duì)于地球北半球)隧道出入口處的太陽光直接增強(qiáng)照明系統(tǒng)直接安裝于隧道口延長的遮光建筑物上面即可；處于正南面隧道進(jìn)出入口處的增強(qiáng)照明系統(tǒng)，僅須在北面隧道增強(qiáng)照明系統(tǒng)中導(dǎo)光鏡安裝的基礎(chǔ)上把導(dǎo)光鏡的傾斜角轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度即可，其光路圖如圖5(為了使光路變換清楚可見，沒有畫出導(dǎo)光鏡，只畫出了導(dǎo)光鏡對(duì)應(yīng)的法線)所示。

圖5 南北朝向隧道的光路變換圖Fig.5 Optical path transforming in south and north sides of tunnel

圖5中∠1是導(dǎo)光鏡輸送的光線的光軸與隧道頂部直線之間的夾角，且tan∠1=H/S，其中H為平行光的高度(其取值取決于隧道寬度和隧道頂部弧度的大小)，S為隧道內(nèi)輸送的直線距離(一般在40 m左右)。不管隧道進(jìn)出口朝南或朝北，對(duì)于滿足要求的太陽光增強(qiáng)照明系統(tǒng)，其入射太陽光與隧道頂部的夾角是不變的，分析上圖可知，對(duì)于南面進(jìn)出口的隧道的導(dǎo)光鏡只須在北面進(jìn)出口隧道的導(dǎo)光鏡的基礎(chǔ)上按順時(shí)針方向(由東到西)旋轉(zhuǎn)∠1的余角大小就可滿足要求。

對(duì)于東西方向或者其他任意方向的隧道進(jìn)出口處的過渡區(qū)增強(qiáng)照明裝置，同樣可以根據(jù)當(dāng)前隧道與北面隧道的方向夾角α的大小，在北面隧道增強(qiáng)照明系統(tǒng)安裝的基礎(chǔ)上由調(diào)整系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整導(dǎo)光鏡的角度即可，該調(diào)整角為α/2─∠1，旋轉(zhuǎn)方向由當(dāng)前隧道與北面隧道的地理位置有關(guān)。

2.3 跟蹤系統(tǒng)

在本文中，針對(duì)受光體位置固定不變的隧道增強(qiáng)照明系統(tǒng)提出了一種新型太陽光極軸式自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和導(dǎo)光鏡自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)。其中太陽光極軸式自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)保證太陽光始終垂直入射聚光器，導(dǎo)光鏡自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)保證來自不同方向的增強(qiáng)平行太陽光按照一定角度順利進(jìn)入隧道上部空間，其中的2個(gè)信號(hào)采集傳感器都是根據(jù)四象限光電檢測原理[11]研制的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的太陽光信號(hào)采集器[12]，分別安裝于聚光鏡和入射隧道頂部的光路上，前者要求其光軸與聚光器光軸平行，后者的光軸要求與進(jìn)入隧道的增強(qiáng)平行太陽光的光軸重合。因?yàn)榈厍蜃赞D(zhuǎn)速度比較慢，數(shù)據(jù)處理量小，所以用一個(gè)單片機(jī)作信號(hào)處理器即可。驅(qū)動(dòng)裝置是2個(gè)獨(dú)立的二維驅(qū)動(dòng)裝置，分別驅(qū)動(dòng)聚光器和導(dǎo)光鏡，分別實(shí)現(xiàn)太陽光匯聚和增強(qiáng)平行太陽光以最大量傳輸進(jìn)隧道，其跟蹤系統(tǒng)原理框圖如圖6所示。

圖6 跟蹤系統(tǒng)原理框圖Fig.6 Block diagram of tracking system

該系統(tǒng)中應(yīng)用的是透鏡非成像的光路變換，要求實(shí)現(xiàn)實(shí)際跟蹤誤差小于等于0.02°立體角的高精度自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，才能保證此光學(xué)系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)的光路實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)平行太陽光，高效率、遠(yuǎn)距離傳輸并完成隧道進(jìn)出口區(qū)段的增強(qiáng)照明功能。但是，其他天文時(shí)間或者計(jì)算機(jī)設(shè)定時(shí)間等間接提供太陽光方向信號(hào)的方式組成的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)[13]或者其他跟蹤方法，實(shí)踐證明都是無法實(shí)現(xiàn)高精度自動(dòng)跟蹤任務(wù)的。這種高精度立體自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)采用主動(dòng)的太陽光信號(hào)采集器與相應(yīng)的控制和驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚光器和導(dǎo)光鏡的準(zhǔn)確跟蹤調(diào)整。

2.3.1 太陽光極軸式自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)

這種極軸式太陽光自動(dòng)跟蹤裝置，包括太陽時(shí)角跟蹤機(jī)構(gòu)、太陽赤緯角跟蹤機(jī)構(gòu)以及聚光器。聚光器的受光面上安裝有太陽光信號(hào)采集器；聚光器下端通過多段式軸連結(jié)構(gòu)(包括上半段的旋轉(zhuǎn)軸和下半段的主軸)固定，多段式軸連結(jié)構(gòu)為聚光器提供太陽時(shí)角旋轉(zhuǎn)和赤緯角調(diào)節(jié)的自由度；太陽時(shí)角跟蹤機(jī)構(gòu)包括弧形軌道以及設(shè)置在弧形軌道上的軌道車[14](軌道基體的曲線形狀為圓周的一部分，而相應(yīng)的圓周半徑即是軌道基體所處位置到主軸的距離)，軌道車與弧形軌道之間設(shè)置有鏈條驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，軌道車與聚光器的外側(cè)面固定連接；太陽赤緯角跟蹤機(jī)構(gòu)設(shè)置在太陽時(shí)角跟蹤機(jī)構(gòu)下端，用于完成上下升降行程，以帶動(dòng)整個(gè)太陽時(shí)角跟蹤機(jī)構(gòu)和聚光器進(jìn)行太陽赤緯角調(diào)節(jié)。

系統(tǒng)具體工作原理是：太陽時(shí)角方向采用鏈齒復(fù)合的方法，在距離主軸一定距離的位置拖著負(fù)載聚光器沿著與太陽每天升起和落下的運(yùn)行軌跡相同的滑道運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)太陽時(shí)角的轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤功能，可以解決地球本身自轉(zhuǎn)過程中對(duì)太陽光的偏離問題，即時(shí)角調(diào)整。傾斜角方向則通過調(diào)節(jié)傾斜平臺(tái)的傾斜角，使得安裝于上面的聚光器同步轉(zhuǎn)動(dòng)跟蹤太陽，有效解決了地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)形成的對(duì)于赤緯方向的偏離即赤緯角調(diào)整。采用這種按照太陽每天運(yùn)行軌跡制作弧度滑道的方法，大大減小了垂直方向電機(jī)的工作時(shí)間，節(jié)省了能源。

對(duì)于云天、陰天和雨天這種天氣，上述光電跟蹤系統(tǒng)就不能正常工作，因此在該系統(tǒng)中還需要以視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤作為輔助跟蹤。當(dāng)出現(xiàn)特殊天氣情況(陰天或者雨天等)時(shí)，光電跟蹤自動(dòng)停止工作，同時(shí)啟動(dòng)視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤，使得聚光器可以按照程序預(yù)定的運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)光電傳感器可以再次采集到太陽光信息時(shí)，視日運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤停止，同時(shí)光電跟蹤自動(dòng)啟動(dòng)。其控制原理圖如圖7所示。對(duì)于早晚聚光器跟蹤的啟動(dòng)和停止，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定為早上某一時(shí)刻聚光器開始自動(dòng)跟蹤，晚上某一時(shí)刻停止跟蹤并把聚光器還原到早晨開始跟蹤時(shí)的位置，實(shí)現(xiàn)了聚光器對(duì)太陽光的實(shí)時(shí)跟蹤。

圖7 太陽光極軸式自動(dòng)跟蹤控制原理Fig.7 Schematic of polar-axis type automatic tracking system for sunlight

2.3.2 導(dǎo)光鏡自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)

在該隧道增強(qiáng)照明系統(tǒng)中須借助導(dǎo)光鏡把方向時(shí)刻變化的高亮度平行太陽光按照固定方向?qū)胨淼理敳?，因此其自?dòng)控制系統(tǒng)的作用，就是使得導(dǎo)光鏡始終根據(jù)增強(qiáng)型平行太陽光的方向調(diào)整導(dǎo)光鏡的方向。

在該調(diào)整系統(tǒng)中，包括太陽光信號(hào)采集器、單片機(jī)和對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置等。太陽光信號(hào)采集器安裝于入射截面上且其光軸必須與入射至隧道頂部的太陽光光軸重合，太陽光信號(hào)采集器將采集到的信息傳送給單片機(jī)，并且通過單片機(jī)控制導(dǎo)光鏡的正確旋轉(zhuǎn)(包括方位角調(diào)整和高度角調(diào)整)，使得增強(qiáng)型的平行太陽光始終能夠準(zhǔn)確反射至隧道頂部的反射薄膜。同聚光器對(duì)太陽光的跟蹤一樣，本系統(tǒng)還須配備相應(yīng)的輔助調(diào)整裝置。當(dāng)沒有增強(qiáng)型平行太陽光入射到導(dǎo)光鏡時(shí)，應(yīng)使導(dǎo)光鏡按照設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡動(dòng)作，保證異常情況結(jié)束時(shí)(如太陽重新從云中出來時(shí)刻)導(dǎo)光鏡對(duì)增強(qiáng)型的平行太陽光進(jìn)行準(zhǔn)確的反射。通過這兩種跟蹤調(diào)整方式相互配合來調(diào)節(jié)導(dǎo)光鏡的位置，從而把太陽光實(shí)時(shí)準(zhǔn)確高效率地輸送到隧道頂部。

3 結(jié)論

本文在分析隧道增強(qiáng)照明系統(tǒng)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，提出了一種通過太陽光的匯聚和光路變換后，在空氣中高效率傳輸并直接用于隧道增強(qiáng)照明系統(tǒng)的太陽能應(yīng)用新方法。通過實(shí)驗(yàn)證明，這種增強(qiáng)照明系統(tǒng)不但無須光導(dǎo)纖維或者導(dǎo)光管使得傳輸效率提高40%左右，同時(shí)使系統(tǒng)成本降低了近2/3，而且其本身固有的特點(diǎn)滿足了隧道增強(qiáng)照明亮度自適應(yīng)隧道外太陽光強(qiáng)度的技術(shù)要求，同時(shí)又回避了太陽光直接照明系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中時(shí)有時(shí)無不穩(wěn)定的致命缺陷。又因?yàn)榕鋫淞烁呔雀呖煽啃缘臉O軸式跟蹤系統(tǒng)和導(dǎo)光鏡自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，使得太陽光實(shí)時(shí)傳送至隧道進(jìn)出口區(qū)段路面，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)照明系統(tǒng)總是處于最佳的工作狀態(tài)，從而獲得良好的照度均勻度來滿足隧道進(jìn)出口段的增強(qiáng)照明。該系統(tǒng)也為太陽能在白天需要照明的地下工程建筑如地下車庫等推廣應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

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