隨著我國公路隧道的通車?yán)锍讨鹉暝黾?隧道照明耗費(fèi)了巨大的電力資源。現(xiàn)階段,國內(nèi)大部分隧道仍然采用全天候或分時(shí)段照明的傳統(tǒng)控制方式,而這種方式在車流量較小的夜間或偏遠(yuǎn)山區(qū)存在照明利用率低的現(xiàn)象,造成了能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。近年來,由于LED燈在可控性、節(jié)能等方面均優(yōu)于高壓鈉燈,人們開始轉(zhuǎn)向基于LED燈智能控制技術(shù)的研究。為了實(shí)現(xiàn)隧道照明的智能化、節(jié)能化,本文對(duì)隧道照明的總體功能需求和《公路隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》(簡稱《細(xì)則》)中的相關(guān)典型參數(shù)進(jìn)行分析研究,設(shè)計(jì)了一套LED隧道照明智能控制系統(tǒng)。本文根據(jù)系統(tǒng)總體需求,設(shè)計(jì)了以主控制器、LED控制器、亮度采集器、中繼器、無線通信模塊、遠(yuǎn)程上位機(jī)等為主體的研究方案。在方案中,采用多項(xiàng)式擬合和線性內(nèi)插取值的方法對(duì)《細(xì)則》中給定的車速、車流量、中間段亮度典型值進(jìn)行優(yōu)化,建立一條精細(xì)化的動(dòng)態(tài)調(diào)光曲線,并通過功率仿真的形式驗(yàn)證了該方法的可行性。結(jié)合該優(yōu)化曲線,系統(tǒng)在軟硬件方案中進(jìn)行了具體的智能控制設(shè)計(jì)。在硬件方面,設(shè)計(jì)了主控制器、LED控制器和亮度采集器的關(guān)鍵電路,完成了相關(guān)電路板的實(shí)物制作。其中,主控制器可將采集的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行運(yùn)算、處理,實(shí)現(xiàn)與LED控制器、遠(yuǎn)程上位機(jī)相互通信;LED控制器負(fù)責(zé)接收主控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)信息,執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作,并定時(shí)進(jìn)行故障檢測(cè);亮度采集器用于采集隧道內(nèi)外的亮度值,將數(shù)據(jù)發(fā)送至主控制器。實(shí)驗(yàn)中,以主控制器為核心,結(jié)合中繼器、無線通信模塊,實(shí)現(xiàn)了控制、信息采集、調(diào)光與遠(yuǎn)程通信的系統(tǒng)硬件網(wǎng)絡(luò)搭建。在軟件方面,制定了系統(tǒng)下位機(jī)通信協(xié)議,完成下位機(jī)程序設(shè)計(jì);應(yīng)用PostgreSQL數(shù)據(jù)庫管理軟件在數(shù)據(jù)庫中建立了dataled和ledaddr兩個(gè)數(shù)據(jù)表,用于存儲(chǔ)LED燈的工作狀態(tài)和地址;利用LabVIEW軟件設(shè)計(jì)了隧道照明智能控制系統(tǒng)的人機(jī)交互界面,可直接調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的隧道照明數(shù)據(jù),方便監(jiān)管人員準(zhǔn)確、直觀地查看LED燈的工作狀態(tài),為系統(tǒng)的管理、維護(hù)提供了便利。本文對(duì)系統(tǒng)各模塊進(jìn)行了功能測(cè)試,并利用某隧道原始數(shù)據(jù)分別對(duì)傳統(tǒng)人工控制方式、早期智能控制方式和本系統(tǒng)優(yōu)化后的智能控制方式進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。通過與前兩種控制方式比較,本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可分別節(jié)約62.9%和26.5%的能耗,表明本系統(tǒng)達(dá)到了“按需照明”、智能調(diào)光的目的,可進(jìn)一步應(yīng)用到隧道照明工程中。
【學(xué)位單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U453.7;TP273
【部分圖文】：

圖 3.2 隧道照明亮度曲線中 P 處為洞口；S 處為接近段起點(diǎn)；A 為適應(yīng)點(diǎn)；AP 段為適應(yīng)距離亮度； 、 為入口段亮度； 、 、 為過渡段亮度；度； 、 為出口段亮度。.3.1 入口段照明標(biāo)準(zhǔn)口段照明，即為車輛進(jìn)入隧道內(nèi)的第一個(gè)照明段，目的是為使駕駛由洞外到洞內(nèi)的亮度變化。根據(jù)《細(xì)則》規(guī)定，入口段照明分 TH明段，采用 K 值的方法計(jì)算入口段照明亮度，具體按式（3-3）、（= × （= 0.5 × × （中： —入口段 TH1 的亮度 / ；—入口段 TH2 的亮度 / ； —入口段亮度折減系數(shù)，按表 3-1 取值； —洞外亮度 / ，即接近段的起點(diǎn) S 處。

圖 4.6 主控制器實(shí)物圖D 控制器設(shè)計(jì)器（簡稱從機(jī)）主要由 MCU 控制單元 STC15F2K6DC 開關(guān)電源模塊、故障檢測(cè)電路和地址設(shè)定電路等控制系統(tǒng)的重要組成，其組成框圖如圖 4.7 所示。LE器對(duì) LED 燈及開關(guān)電源進(jìn)行故障檢測(cè)、調(diào)制 PW由中繼器與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳遞。LED 控行相應(yīng)動(dòng)作，并可將采集到的相關(guān)信息反饋至主控定時(shí)采集電源電壓及 LED 燈電流，進(jìn)行故障判斷處理待主控制器輪詢后將故障信息反饋至主控制器；與收心跳指令，若超時(shí)未接收到，則關(guān)閉 LED 燈；控控制器發(fā)送來的 PWM 調(diào)光指令，繼而改變輸出占空流，用以滿足隧道照明的基本要求。

圖 4.10 LED 調(diào)光驅(qū)動(dòng)電路述電路設(shè)計(jì)與分析，測(cè)得 VMOS 管柵極電壓波形如圖 4的頻率約為 1KHz，峰值電壓約在 11.5V，這是因?yàn)殡娮鑆MOS 管的通斷未出現(xiàn)任何問題，PWM 波形也較為理想。Q2IRF640U2TLP521VCC5VPWM12P5LEDOUTLEDVCC12VR1520KR131KR12200RR1420RD8

【參考文獻(xiàn)】

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1 馬建;孫守增;趙文義;王磊;馬勇;劉輝;張偉偉;陳紅燕;陳磊;魏雅雯;葉飛;;中國隧道工程學(xué)術(shù)研究綜述·2015[J];中國公路學(xué)報(bào);2015年05期

2 譚艷麗;;4G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用探討[J];電子制作;2014年02期

3 李明鋒;;4G移動(dòng)通信技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用探討[J];河南科技;2013年14期

4 蔣明柯;皮佑國;;數(shù)控系統(tǒng)中RS485串行通信協(xié)議的設(shè)計(jì)[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2013年05期

5 趙煒華;劉浩學(xué);;我國高速公路隧道照明問題研究[J];公路;2013年04期

6 蔣海峰;文濤;呂曉峰;支曉伶;;隧道LED照明精細(xì)化調(diào)光控制技術(shù)及實(shí)證研究[J];交通節(jié)能與環(huán)保;2013年01期

7 郭毅軍;蘇小維;李章勇;陳麗;;MOSFET的驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J];電子設(shè)計(jì)工程;2012年03期

8 劉英嬰;;光源光色與光生物效應(yīng)對(duì)隧道照明影響的研究[J];燈與照明;2011年04期

9 ;Fuzzy Control of LED Tunnel Lighting and Energy Conservation[J];Tsinghua Science and Technology;2011年06期

10 王少飛;鄧欣;吳小麗;;公路隧道照明控制技術(shù)綜述[J];公路交通技術(shù);2010年02期

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2 聶進(jìn)成;基于云處理異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合及并發(fā)傳輸技術(shù)研究[D];華中科技大學(xué);2016年

3 周勇;高速公路隧道照明節(jié)能運(yùn)行模式與控制方法研究[D];華南理工大學(xué);2015年

4 孫世勇;基于PID閉環(huán)反饋的隧道照明節(jié)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];大連海事大學(xué);2015年

5 田軍;公路隧道照明智能節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];長安大學(xué);2015年

6 鄭軍;高速公路隧道LED照明智能控制與節(jié)能優(yōu)化研究[D];北京交通大學(xué);2014年

7 田國棟;公路隧道LED燈照明組網(wǎng)及編碼調(diào)光控制研究[D];長安大學(xué);2013年

8 于甜甜;高速公路隧道照明系統(tǒng)節(jié)能控制研究[D];西安建筑科技大學(xué);2013年

9 丁曉明;隧道照明控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];長安大學(xué);2012年

10 唐春;車輛感應(yīng)式隧道照明控制系統(tǒng)研究[D];長安大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2817444