本發明專利技術涉及一種地下車站基于光導管和光纖的太陽光-LED（light-emitting?diode發光二級管）混合智能照明的系統。利用光導管和光纖將晴天的太陽光直接引入地下實現地下車站的照明與通風，陰天或夜晚該系統將自動切換為LED電力補償照明，實現地鐵臺站照明的智能化。本發明專利技術跟現有技術相比，可以實現地鐵的綠色照明，節約地鐵照明和通風成本，提高太陽的跟蹤精度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種地下車站的太陽光混合照明系統，尤其涉及光導管照明與通風技 術、光纖與光導管混合導入太陽光直接照明技術裝置。
技術介紹
地鐵是我國目前一線和二線城市的重要軌道交通，安全健康的照明系統是地下車 站建設的一個重要指標。地下車站的站廳和站臺照明具有不同照度和均勻性要求，對地下 車站的設備區照明、公共區照明、電纜夾層照明、導向標志照明、廣告照明和事故照明等區 域的照度不同，所以新型地下車站的照明設施建設需要綜合考慮其經濟性、環保性、高效 性、節能性、自然性、和諧性等特性。 鑒于常年需要照明的地下車站耗電很大，在能源日益緊缺的今天，如何更加高效 廉價地利用太陽光照明顯得越發重要。太陽光是一個取之不盡、用之不竭的光源，太陽輻射 能量用太陽常數表示：一個太陽常數為1367W/H1 2,相當于每平方米上13個100W燈泡的照 明效果，最大月與最小月相差約7%左右。人們在地面上已經習慣了清潔、舒適的太陽光源， 人們利用太陽光來進行照明目前有兩種方式：將太陽能轉換為電能，然后通過電力來照明； 另一種是直接利用太陽光進行照明，后者比前者的效率高3-4倍。將太陽光引入地下車站 直接照明是一種返璞歸真的作法，可以改善城市居民的舒適乘車環境，提高城市品位。 中國的地下車站大多采用LED(light-emitting diode發光二級管）照明，不論 是郭建明的"地鐵照明專用鋁合金電纜"，還是李明奎等的"用于地鐵照明的LED燈帶"以 及王洪的" 一種用于地鐵照明的大功率LED面板燈"，都是為了改進和提高地鐵電力照明的 成本。對于照明需求量大的地下空間，電照明消耗能源多，有學者對太陽光地下照明進行 相應的設計和研究，例如Simone C. Molteni等人設計的適用于地下的利用太陽光照明的 方法，由多次鏡面反射將太陽光導入地下和通過光導管將光引入地下進行照明；B. Bouchet 等人根據地下空間采光標準計算了地下空間使用太陽光照明的設備間距，測試了各類太陽 光收集裝置的效率J · A ·霍夫曼等人的專利"用于光導管照明系統的安裝組件及光導管 照明系統"，改善光導管照明系統的防熱；梅屹峰等人的專利"基于物聯網的自然光、電力混 合照明系統"，利用菲尼爾透鏡和光纖將太陽光引進室內與電力進行混合智能照明；劉克迅 的專利"太陽光照明導光系統"，直接利用太陽光進行照明；王志成的專利"一種太陽光照明 系統":采用凸透鏡聚光，用光纖作為導光管照明，陰雨天并采用電燈補償照明；王志強的文 章"地鐵工程采用光導照明系統的可行性研究"論述了地鐵采用光導照明的優越性，計算了 相關的節能減排功能；寧鐸等的文章 "CPV-LED隧道加強照明系統及智能調光方法研究"， 利用太陽光的跟蹤裝置，在菲涅兒透鏡的焦點處放置一個太陽光伏電池，直接驅動LED對 黃山玉臺隧道進行照明；國內也有一些生產太陽光直接照明的公司，如北京東方風光新能 源技術有限公司、蘇州中節能索樂圖日光科技有限公司、盛旦節能技術（北京）有限公司、 北京唯日康新能源有限公司、南京帥瑞科技有限公司等等專門研發生產光導照明系統的公 司。中國采用太陽光照明的一個典型實例就是北京第29屆奧運會場館之一的北京科技大 學體育館，設計師在該館安裝了 148個直徑為530mm的光導管用自然采光，較好解決了采光 問題，增加了場館的特色。 在設計安裝照明燈具的數量和布局時將根據《地下鐵道照明標準》（GB/ T16275-1996)的照度標準，以保證照明環境的照度符合國際照明委員會（International Commission on Illumination, CIE)標準要求。根據規范要求，大多地下站廳的照度標 準為2001x，對應的照明功率密度為12W/m2,照度均勻度不小于0. 7 ;站廳站臺設計照度為 150-2001X ;人們停留較長時間處的站廳售票區、站臺等候區可提高照度到200-2501X ;對 于通過性空間，降低照度為1501x使人感覺不適，從而加快步行；車控設備空間的照度設計 為3001x，如車站綜合控制室、站長室、AFC(Automatic Fare Collection)票務室、通信和 信號機械室、會議室、環控和電控室等，有辦公活動及管理設備的文案臺面等部位照度應適 當提高，以滿足運營管理需要；管理人員不常停留僅僅為了檢修的栗房區域照度可以設定 1501x ;出入口的照度設定為3501x，用以消減室內室外的視覺差距。 鑒于上述專利、文章和產品，目前還未見將太陽光引入地下車站進行直接照明、兼 顧通風與顯示功能的相關專利。本專利技術專利根據地下車站建筑結構和形狀的照明特點，提 出將光導管和光纖兩種傳光器件緊密結合，酌情使用，兼顧地下車站的照明和通風功能：光 導管的直徑較大，且光導管做成套筒形式，內徑導入太陽光，外徑作為地鐵的通風，建筑成 本相對較高，但效果明顯；光纖的直徑小、柔性大，可以埋到墻內或延伸到需要照明的位置。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提出一種地下車站的太陽光混合照明系統，以解決地下車站常 年照明用電的能源問題，本專利技術通過太陽光利用光導管與光纖混合導入地下車站進行直接 照明：利用口徑較大的光導管導入太陽光對多層地下車站的較上層位置直接照明、利用易 于變形的光纖將太陽光導入對多層地下車站的較下層位置直接照明，并合理利用光導管與 光纖的組合系統，滿足地下車站的照度要求，實現地下車站的照明效果； 本專利技術的目的，也為了利用光電管的口徑比較大，同時解決地下車站的通風問題 而設計了光導管同時兼顧地下車站的照明與通風功能的套筒裝置； 本專利技術的目的，也為了解決目前太陽跟蹤系統的精度低問題而設計了光纖導入太 陽光的動態、靜態太陽跟蹤系統，實現高精度的太陽跟蹤。 本專利技術提出一種地下車站的太陽光混合照明系統，包括光導管、套筒、光纖、直接 照明裝置、繼電器和控制器、動態太陽跟蹤裝置和靜態太陽跟蹤系統，其中： 套筒自上而下伸入地下車站，光導管插入套筒內，太陽光利用光導管與光纖混合 導入地下車站進行直接照明，所述光導管采用口徑較大的管子，利用口徑較大的光導管導 入太陽光對多層地下車站的較上層位置進行直接照明，利用易于變形的光纖將太陽光導入 對多層地下車站的較下層位置進行直接照明，合理利用光導管與光纖的組合系統，滿足地 下車站的照度要求，實現地下車站的照明效果；套筒與光導管之間留有間隙，所述間隙為地 下車站的通風通道； 所述直接照明采用第一菲尼爾透鏡、濾光透鏡、散光裝置、照度傳感器、控制器實 現，太陽光垂直照射到菲尼爾透鏡上，在菲尼爾透鏡的焦點附近放置濾光透鏡，將太陽光中 的紅外光譜過濾掉，太陽光匯聚在菲尼爾透鏡的焦點，進入第一光纖的一端，通過第一光纖 的傳光，在第一光纖的另一端鏈接散光裝置，進行太陽光的直接照明；在地下車站的合適位 置安裝有LED燈具，并在適當位置安裝照度傳感器，所述照度傳感器鏈接控制器； 所述動態太陽跟蹤裝置由第二菲尼爾透鏡、云臺和太陽跟蹤傳感器系統組成，所 述第二菲尼爾透鏡固定在錐形喇機口上，錐形喇機口固定于云臺上，云臺由電機控制，云臺 的側面裝有太陽跟蹤傳感器系統，所述太陽跟蹤傳感器系統采用光敏電阻，采用光敏電阻 傳感器實時感應太陽的位置，讓第二菲尼爾退靜本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種地下車站的太陽光混合照明系統，其特征在于：包括光導管、套筒、光纖、直接照明裝置、繼電器和控制器、動態太陽跟蹤裝置和靜態太陽跟蹤系統，其中：套筒自上而下伸入地下車站，光導管插入套筒內，太陽光利用光導管與光纖混合導入地下車站進行直接照明，所述光導管采用口徑較大的管子，利用口徑較大的光導管導入太陽光對多層地下車站的較上層位置進行直接照明，利用易于變形的光纖將太陽光導入對多層地下車站的較下層位置進行直接照明，合理利用光導管與光纖的組合系統，滿足地下車站的照度要求，實現地下車站的照明效果；套筒與光導管之間留有間隙，所述間隙為地下車站的通風通道；所述直接照明采用第一菲尼爾透鏡、濾光透鏡、散光裝置、照度傳感器、控制器實現，太陽光垂直照射到菲尼爾透鏡上，在菲尼爾透鏡的焦點附近放置濾光透鏡，將太陽光中的紅外光譜過濾掉，太陽光匯聚在菲尼爾透鏡的焦點，進入第一光纖的一端，通過第一光纖的傳光，在第一光纖的另一端鏈接散光裝置，進行太陽光的直接照明；在地下車站的合適位置安裝有LED燈具，并在適當位置安裝照度傳感器，所述照度傳感器鏈接控制器；所述動態太陽跟蹤裝置由第二菲尼爾透鏡、云臺和太陽跟蹤傳感器系統組成，所述第二菲尼爾透鏡固定在錐形喇叭口上，錐形喇叭口固定于云臺上，云臺由電機控制，云臺的側面裝有太陽跟蹤傳感器系統，所述太陽跟蹤傳感器系統采用光敏電阻，采用光敏電阻傳感器實時感應太陽的位置，讓第二菲尼爾退靜實時聚焦太陽，四只光敏電阻通過不透明的十字交叉隔板分隔，組成光敏電阻傳感器模塊，光敏電阻傳感器模塊的頂部受光面安裝一個濾光衰減片，確保所接收的太陽光的照度在光敏電阻量程范圍以內，太陽光匯聚在第二菲尼爾透鏡的焦點處；所述靜態太陽光收集系統為半球太陽光收集器，所述太陽光收集器包括第三菲尼爾透鏡、半球狀外殼，所述半球狀外殼上分布著不同趨向的第三菲尼爾透鏡，用于收集不同方向入射的太陽光，每一個第三菲尼爾透鏡的焦點位置對應固定有一根第二光纖，所述光纖用于傳輸聚焦后的太陽光；根據地下車站的照明實際需要，第三菲尼爾透鏡的口徑可以根據需要選擇。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉雨芃，李曉軍，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：上海;31
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