公路隧道太阳光直接增强照明系统的设计

发布时间：2018-01-05 11:14

本文关键词：公路隧道太阳光直接增强照明系统的设计　出处：《陕西科技大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：为了有效消除公路隧道进出口的“黑洞效应”和“白洞效应”，最科学的方法就是在隧道基本照明的基础上安装增强照明系统。目前最常用的隧道增强照明系统是建立在电——光转换技术的基础上，利用自动化控制技术根据隧道外太阳光亮度实现对光源亮度的调节，进而在保证行车安全前提下实现电能的节约。又为了减排而专门研制的阳光输送机是利用光纤实现太阳光的传输照明，是一种清洁无污染的照明系统，但其成本太高且长距离传输会导致传输效率大幅度下降。为了在保证太阳能高效率利用的基础上进一步降低成本并提高传输效率，本文提出了一种新型的公路隧道太阳光直接增强照明系统，该系统既有效解决上述技术问题，且其本身具有自动满足隧道增强照明亮度的自适应性。具体实现过程如下： 1)完成隧道增强照明系统的方案设计。太阳光直接增强照明系统是利用光路变换将增强平行太阳光传输至隧道进出口段路面，主要包括聚光器系统和导光装置系统。聚光器由光轴重合且焦点相同的聚光镜和调光镜组成，二者距离为焦距之和。聚光镜将垂直入射的太阳光亮度增强后经调光镜调节为增强型平行太阳光输出，再经过导光板以一定角度通过隧道上部拱形空间反射进隧道，而后由安装在隧道顶部不同高度和不同深度的反光板将其反射至隧道进出口路面，从而在免用光导纤维情况下完成太阳光的高效率传输而实现照明功能，并且经隧道上部拱形空间传输光路上因为尘埃散射所损失的那部分太阳光也都变换成散射光亮而增强整个空间的亮度并且使得隧道内亮度更加均匀。太阳光整个传输过程只是光路变换，传输介质只有空气，从而大大降低了系统成本，提到了传输效率。此外，本系统正好利用了太阳光时有时无的变化，使得隧道内部亮度会也随着太阳光的有无和太阳光的强弱而变化，完全满足了隧道增强照明系统的自适应性。 2)完成太阳光跟踪系统的方案设计。本系统中受光体位置固定不动而太阳光入射方向时刻在变化，因此需要为聚光器和导光装置配备相应的跟踪装置，其机械结构分别为极轴式跟踪结构和双轴跟踪结构，，并采用以光电跟踪方法为主视日运动轨迹跟踪方法为辅的跟踪技术实现系统的二次跟踪，从而实现太阳光直接增强照明系统的整体设计。 3)实现系统的软硬件设计。硬件系统主要包括主控模块、时钟模块、按键显示模块以及电机驱动模块等；结合硬件设计原理利用C语言在MDK环境下实现对应用程序的编写，经过反复编译调试完成系统的软件设计。通过上述设计解决了现有隧道增强照明系统的技术问题，实现了低成本、低能耗、高效率的隧道增强照明系统，同时也为太阳能在地下照明场所中的广泛应用铺平了道路。
[Abstract]:In order to effectively eliminate the " black hole effect " and " white hole effect " of the import and export of the highway tunnel , the most scientific method is to install the enhanced lighting system on the basis of the basic lighting of the tunnel . The most commonly used tunnel - enhanced lighting system is a kind of clean and pollution - free lighting system . The invention relates to a solar direct - enhanced illumination system , which comprises a condenser system and a light guiding device system , wherein the condenser is composed of a condenser system and a light guiding device system ; 2 ) the design of the sunlight tracking system is completed , the light guide position in the system is fixed and the sunlight incidence direction time is changed , so that a corresponding tracking device is provided for the condenser and the light guide device , and the mechanical structure of the solar tracking system is respectively a polar shaft type tracking structure and a double - axis tracking structure , and the secondary tracking of the system is realized by adopting a tracking technology which is auxiliary by the photoelectric tracking method as the main visual day moving track tracking method , thereby realizing the overall design of the sunlight direct - enhanced illumination system . 3 ) the hardware and software design of the system is realized , the hardware system mainly comprises a main control module , a clock module , a key display module and a motor drive module ; Through the design , the technical problem of the existing tunnel - enhanced illumination system is solved , the tunnel - enhanced lighting system with low cost , low energy consumption and high efficiency is realized , and meanwhile , the road is paved for the widespread application of solar energy in underground lighting places .

【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U453.7

【参考文献】