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公路隧道人工照明控制与节能研究

作　者: 霍雅婷
导　师: 段中兴
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 隧道照明节能可调光控制器 DeviceNet现场总线
分类号: U453.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着高速公路的快速发展,公路隧道已成为高速公路网的重要组成部分,隧道作为高速公路的特殊路段,其间的照明及控制对保障交通安全、提供驾驶员舒适的驾驶环境有着极其重要的作用。同时隧道照明费用也是隧道运营费用开支的最大项目之一,目前的隧道照明控制系统已经不能适应节能的需要,如何优化隧道照明控制并实施照明节能是提高交通安全、降低照明能耗的关键。因此,研究隧道照明系统的优化与节能控制对于公路隧道的建设和发展有着重要的理论价值和现实意义。针对公路隧道的特殊性以及影响隧道照明质量的主要因素,研究公路隧道控制及节能方法,本文主要工作分为以下几个方面:(1)根据公路隧道照明的视觉特点,分析影响隧道照明质量的主要因素。并通过公路隧道照明节能现状,从照明灯具的选择、隧道照明的优化设计、照明控制方式等方面提出节能策略。(2)通过研究选用LED作为照明光源,根据对LED光源特性的分析以及LED无级调光控制模式的选择,设计了一种基于DeviceNet现场总线技术的可调光控制系统,可实现根据隧道内外环境对LED光源进行亮度调节控制。并阐述了可调光控制系统的结构,采用模糊控制算法进行仿真研究。(3)设计公路隧道照明控制系统,构建基于DeviceNet总线协议的两层网络结构,通过上位机系统对公路隧道照明控制系统进行实时监控,实现隧道照明的智能控制和节能研究。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-14
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 研究目标  12
  1.4 研究内容  12-13
  1.5 本章小结  13-14
2 公路隧道照明综述  14-25
  2.1 公路隧道照明设计要求  14-16
    2.1.1 隧道照明视觉特点  14-15
    2.1.2 公路隧道照明的要求  15-16
  2.2 影响隧道照明的因素  16-21
    2.2.1 亮度  16-18
    2.2.2 路面亮度及均匀度  18-19
    2.2.3 频闪效应  19-21
  2.3 公路隧道照明区段划分  21-24
    2.3.1 区段划分  21-22
    2.3.2 隧道各区段照明  22-24
  2.4 本章小结  24-25
3 公路隧道照明节能方法  25-33
  3.1 隧道照明节能现状  25-26
    3.1.1 隧道照明灯具和照明方法  25
    3.1.2 隧道照明的控制系统  25-26
  3.2 公路隧道照明节能方法  26-32
    3.2.1 降低洞口亮度、提高背景材料反射  26-27
    3.2.2 选择高效低能耗的照明灯具  27-30
    3.2.3 合理的灯具布设与照明配光  30-31
    3.2.4 供电方式  31-32
    3.2.5 优化照明控制方式  32
  3.3 本章小结  32-33
4 可调光控制系统设计  33-51
  4.1 LED无级调光控制模式  33-34
    4.1.1 LED调光控制模式  33
    4.1.2 LED无级调光模式  33-34
    4.1.3 PWM控制频率设计  34
  4.2 控制系统硬件设计  34-40
    4.2.1 电源电路  35-36
    4.2.2 驱动电路  36-37
    4.2.3 主控电路  37-38
    4.2.4 通讯电路  38-40
  4.3 控制系统软件设计  40-50
    4.3.1 CAN现场总线概述  40-41
    4.3.2 DeviceNet现场总线协议  41
    4.3.3 设备描述  41-42
    4.3.4 软件设计  42-45
    4.3.5 公路隧道照明模糊控制器设计  45-48
    4.3.6 仿真研究  48-50
  4.5 本章小结  50-51
5 公路隧道照明控制系统设计  51-59
  5.1 公路隧道照明控制方式  51-52
    5.1.1 手动方式  51
    5.1.2 时序控制方式  51-52
    5.1.3 自动实时控制方式  52
  5.2 公路隧道LED照明控制模型  52-53
  5.3 公路隧道照明控制系统结构  53-54
  5.4 公路隧道照明上位机系统实现  54-58
  5.5 本章小结  58-59
6 结论与展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
附录硕士研究生学习阶段发表论文  64

公路隧道人工照明控制与节能研究

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