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基于照度及车流量的城市智能照明系统模糊控制研究

发布时间:2018-06-17 18:52

  本文选题:智能照明 + 照度 ; 参考:《电子科技大学》2017年硕士论文


【摘要】:本论文的研究受四川省科技厅科技支撑计划项目“城市绿色照明节能系统关键技术研究和应用示范(七大战略新兴)”(编号:2016GZ0312)的支持。随着我国城市现代化以及城市扩张脚步加快,城市智能照明系统的规模逐渐增大,其能源消耗高的缺点也越来越引人关注。城市智能照明系统中存在着开关灯方式不准确、缺乏异常天气应对策略、运行时使用的调灯方案也没有考虑夜间路面情况等弊端,从而造成了电能的严重浪费。随着LED灯具技术的发展成熟,结合当前照明系统的控制现状,引入新型灯具及技术研究设计一种新型更节能更智能的系统控制方案具有重要的意义。本文围绕以下几个方向进行研究:首先,构建了城市智能照明系统控制模型,在此基础上设计出双模糊控制器切换的控制方案。设计了整套软件系统运行方案,包括系统监控,系统开关灯操作,系统运行调光期间操作,开关灯期间及运行调光期间切换方案,系统针对异常天气应对及故障判断等。其次,设计了光照模糊控制器及车流量模糊控制器,分别负责系统开关灯期间及系统运行期间进行的操作。在设计光照模糊控制器时对成都市日出日落时间进行分析,并统计规律设计光照模糊控制器的隶属度函数。在设计车流量模糊控制器时,在考虑到LED灯具有启动快,易调光灯等特性的基础上,对夜间车流量进行检测及预测操作,以得到的结果作为车流量模糊控制器调光依据,结合合作单位的LED路灯调节专利技术(专利申请号201120466375.9),对灯具进行夜间调光操作,从而达到节能的目的。在车流量检测时,引入增强二值化方法以及引入SVM(Support Vector Machine)机器学习方式对车灯识别匹配,与传统圆形度判别方案准确性有所提高。第三,使用DIALux软件计算了路面平均照度,对夜间调光可行性进行了验证。使用MATLAB对整个系统仿真,对节能效果进行验证。最后使用java语言开发了城市智能照明系统软件部分。本文目的在于设计一种更节能更智能的城市智能照明系统控制方案。在设计过程中,充分整合了天气、日出日落、夜间道路车流量等信息,通过双模糊控制器切换的方式达到节能的目的。为城市照明系统节能提供了一种新的思路和方法,它弥补了传统单模糊控制器方法的不足,节能效果更显著。并且在构建车流量模糊控制器时,引入机器学习方案识别车灯,达到更高准确性,在交通疏导等很多方向具有重要的意义。
[Abstract]:The research of this paper is supported by the scientific and technological support project of Sichuan Science and Technology Department, "Research and Application demonstration of key Technologies of Urban Green Lighting Energy-saving system (Seven Strategic emerging)" (No.: 2016GZ0312). With the development of urban modernization and urban expansion, the scale of urban intelligent lighting system is gradually increasing, and its shortcomings of high energy consumption are attracting more and more attention. In urban intelligent lighting system, there are some disadvantages, such as inaccurate way of switch lights, lack of abnormal weather strategy, and the scheme of adjusting lights in operation without considering the situation of road surface at night, which results in a serious waste of electric energy. With the development and maturity of LED lighting technology, it is of great significance to introduce a new type of lamp and technology to design a new more energy saving and intelligent system control scheme combined with the current situation of lighting system control. This paper focuses on the following aspects: firstly, the control model of urban intelligent lighting system is constructed, and the control scheme of double fuzzy controller switching is designed. The whole software system operation scheme is designed, including system monitoring, system switching lamp operation, system operation during operation and dimming, switching scheme during switch lamp and operation dimming period, system dealing with abnormal weather and fault judgment, etc. Secondly, the illumination fuzzy controller and the traffic flow fuzzy controller are designed, which are responsible for the operation of the system during the switch lamp period and the system operation period, respectively. The time of sunrise and sunset in Chengdu is analyzed when the illumination fuzzy controller is designed, and the membership function of the illumination fuzzy controller is designed. In the design of the fuzzy controller of traffic flow, taking into account the characteristics of LED lamps such as fast start and easy to adjust light, the traffic flow at night is detected and predicted, and the results obtained are used as the basis for dimming light of fuzzy controller of traffic flow. Combined with patent technology of LED street lamp regulation (patent application no. 201120466375.9), night dimming operation is carried out to achieve the purpose of energy saving. In the detection of vehicle flow, the accuracy of the method of enhanced binarization and SVM support Vector Machine learning is improved. Thirdly, the average illumination of road surface is calculated by using DiaLux software, and the feasibility of dimming at night is verified. MATLAB is used to simulate the whole system, and the effect of energy saving is verified. Finally, the software of urban intelligent lighting system is developed with java language. The purpose of this paper is to design a more energy-saving and intelligent control scheme for urban intelligent lighting system. In the design process, the information of weather, sunrise and sunset, traffic flow at night and so on are fully integrated, and the energy saving is achieved by means of double fuzzy controller switching. It provides a new way of thinking and method for energy saving of urban lighting system. It makes up for the deficiency of traditional single fuzzy controller method and the effect of energy saving is more remarkable. In the process of constructing fuzzy controller of traffic flow, it is of great significance to introduce machine learning scheme to recognize vehicle lights to achieve higher accuracy and in many directions such as traffic diversion.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP273;TU113.666

【参考文献】

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本文编号:2032092

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