LED隧道照明智能控制系统设计

发布时间：2017-10-06 11:37

  本文关键词：LED隧道照明智能控制系统设计

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【摘要】：随着我国公路隧道的逐年增多,隧道照明在交通能源消耗方面占了很大比重,有很大的节能改造空间。LED照明不仅能提高效率,满足绿色环保要求,更能解决传统照明难以实现智能化控制的问题。目前公路隧道照明在实际工程应用中普遍采用时序分级调光控制的方法来实现节能,这种方法按照不同时段的照明预案对照明回路的逻辑开关进行控制,由于该方法不能结合实时的天气和交通状况变化,很容易造成过度照明或照明不足,降低了隧道通行的安全性。为了实现隧道照明的智能控制,本文通过查询目前交通照明各项标准,根据LLC谐振变换器的优点,利用基波近似分析法建立LLC谐振器稳态模型,提出了简单可靠的谐振参数设计方法,设计了一款160W具有功率因数校正且支持PWM调光的恒流电源。本文提出了一种同时考虑实时洞外亮度、车流量和车速的隧道照明节能控制模型,设计了一种在分级控制基础上改进的细阶梯曲线无级调光控制模型。根据洞外亮度、车流量和车速的预测数据以及隧道照明智能控制模型来计算优化后的隧道各段照明亮度需求,并利用神经网络的方法来实现该模型算法。选定国内某隧道为例,对其照明灯具布置进行设计,并使用DAILux软件对照明效果是否达到设计的要求进行了仿真验证。通过与现有的传统控制方法对比得出本文的方法能够达到节能50%的效果。本文介绍了隧道控制系统硬件组成结构,采用了Zigbee无线传感技术来实现照明控制系统网络的搭建,以CC2530和PIC单片机为核心,对Zigbee无线传感网络和终端控制器进行了设计,基于CC2530自带的Zstack协议栈对网络进行搭建和配置,保证通讯网络的稳定通信。实现了系统对信息采集的要求和特定占空比PWM调光信号的输出。以Labview软件为基础开发了一个具有控制、监测等多功能的照明控制系统上位机控制软件界面,定义了上位机与终端之间的数据通信协议,保证系统的可行性。搭建了模拟实验平台,对该照明控制系统的网络稳定性进行了验证,系统实现了智能化,能准确地输出控制指令。最后对本文的工作情况进行总结和展望。
【关键词】：LLC谐振变换器 隧道照明控制系统 Zigbee技术 Labview DIALux
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U453.7;TP273.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景意义10-12
• 1.2 隧道照明智能控制系统的研究现状12-14
• 1.2.1 国外发展情况12-13
• 1.2.2 国内发展情况13-14
• 1.3 本文研究课题14
• 1.4 论文主要工作安排14-16
• 第二章 LED驱动电源的设计16-40
• 2.1 LED驱动电源介绍16
• 2.2 功率因数校正电路分析与设计16-19
• 2.2.1 功率因数校正电路介绍17-18
• 2.2.2 PFC主电路参数设计18-19
• 2.3 LLC电路分析与设计19-26
• 2.3.1 LLC工作原理分析19-22
• 2.3.2 变换器直流电压增益分析22-24
• 2.3.3 变换器谐振参数限制条件24-25
• 2.3.4 峰值电压增益方法25-26
• 2.4 LLC谐振主电路参数设计26-31
• 2.5 控制电路设计31-32
• 2.6 调光接口设计32-33
• 2.7 浪涌保护与EMI控制33-35
• 2.8 样机制作与测试35-39
• 本章小结39-40
• 第三章 隧道照明控制策略40-47
• 3.1 照明段亮度需求控制模型设计40-44
• 3.1.1 入口段亮度需求控制模型40-42
• 3.1.2 过渡段亮度需求控制模型42-43
• 3.1.3 中间段亮度需求控制模型43
• 3.1.4 出口段亮度需求控制模型43-44
• 3.2 细分阶梯无级调光控制策略44-46
• 本章小结46-47
• 第四章 隧道照明控制策略实现及仿真验证47-63
• 4.1 神经网络控制器实现47-50
• 4.1.1 BP神经网络的基本工作原理47-48
• 4.1.2 BP神经网络的设计48-50
• 4.2 公路隧道照明灯具布置50-55
• 4.3 DIALux验证灯具设计的效果55-58
• 4.4 隧道照明节能分析58-61
• 4.4.1 各照明段灯具发光功率需求58-61
• 4.4.2 传统控制方式与本文控制方式能耗对比61
• 本章小结61-63
• 第五章 基于Zigbee无线网络的照明控制系统63-79
• 5.1 Zigbee无线传感网络63-65
• 5.2 隧道照明智能控制系统结构65-67
• 5.3 智能控制系统的硬件设计67-73
• 5.3.1 基于CC2530的Zigbee模块67-71
• 5.3.2 终端控制器设计71-73
• 5.4 上位机控制管理软件73-76
• 5.5 模拟实验76-78
• 本章小结78-79
• 结论与展望79-81
• 参考文献81-85
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果85-86
• 致谢86-87
• 附件87

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本文编号：982608