公路隧道人工光环境的节能控制研究

发布时间：2017-08-04 02:09

  本文关键词：公路隧道人工光环境的节能控制研究

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【摘要】：伴随着经济的快速发展,我国公路隧道的规模和数量都在不断扩大,呈现爆发式增长,但随之而来的能源浪费、安全事故越来越引发人们的担忧,所以设计高效、节能的公路隧道照明控制系统显得尤为重要。针对公路隧道的特殊地理环境以及影响公路隧道内光环境的主要因素,本文基于光环境满意度、智能控制、节能研究等方面的考量,进行了公路隧道光环境的节能控制研究,主要做了以下几个方面的工作:(1)对公路隧道光环境进行了分析,深入探讨了公路隧道光环境对驾驶员产生的影响,并将视觉工效学引入到了公路隧道光环境设计之中。同时,针对影响公路隧道光环境的主要因素进行了深入的研究和探讨;(2)从基于视觉、心理和生理等方面的视觉工效学角度出发,深入研究并选择了合理的改善公路隧道光环境质量、节能控制方法以及动态调光策略,提出了基于Modbus现场总线技术的智能照明控制系统;(3)根据隧道外平均照度、隧道内平均亮度以及照度变化率运用最小二乘支持向量机对公路隧道光环境进行了软测量,结合车速、车流量等影响因素,采用了基于最小二乘支持向量的模糊控制算法并进行仿真研究;(4)基于Modbus现场总线技术,设计了以STM32为核心的智能照明控制系统,并对节点控制器和上位监控器软硬件进行了具体实现。
【关键词】：公路隧道 智能照明 最小二乘支持向量机 模糊控制器 Modbus现场总线
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U453.7
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1.绪论9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势10-13
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11
• 1.2.3 发展趋势11-13
• 1.3 研究的目的、意义及主要内容13-15
• 1.3.1 研究目的13
• 1.3.2 研究意义13-14
• 1.3.3 主要内容14-15
• 1.4 小结15-17
• 2.公路隧道人工光环境综述17-25
• 2.1 公路隧道光环境视觉工效学概念17-18
• 2.2 公路隧道光环境设计特点分析18-21
• 2.2.1 公路隧道光环境的视觉影响19-20
• 2.2.2 公路隧道光环境的生理影响20
• 2.2.3 公路隧道光环境的心理影响20-21
• 2.3 公路隧道光环境设计特点21
• 2.4 公路隧道光环境主要影响因素21-23
• 2.4.1 亮度及亮度分布21-22
• 2.4.2 路面亮度和均匀度22-23
• 2.4.3 闪烁效应23
• 2.5 小结23-25
• 3.公路隧道光环境动态调光策略研究25-33
• 3.1 灯具选择25-26
• 3.2 光源布置26-27
• 3.2.1 隧道内灯具布置原则26-27
• 3.2.2 距离比L/h的确定27
• 3.3 动态调光27-32
• 3.3.1 接近段照明28
• 3.3.2 入口段照明28-29
• 3.3.3 过渡段照明29
• 3.3.4 中间段照明29-30
• 3.3.5 出口段照明30
• 3.3.6 应急照明30
• 3.3.7 调光方式30-31
• 3.3.8 控制方式31-32
• 3.4 小结32-33
• 4.公路隧道光环境质量软测量研究33-47
• 4.1 基于最小二乘支持向量的光环境质量软测量模型33-41
• 4.1.1 最小二乘支持向量算法原理33-36
• 4.1.2 核函数及其选择36-37
• 4.1.3 基于最小二乘支持向量光环境质量软测量模型的建立37-39
• 4.1.4 基于最小二乘支持向量光环境质量软测量模型的仿真实验39-41
• 4.2 基于RBF神经网络的光环境质量软测量模型41-45
• 4.2.1 RBF神经网络算法原理41-43
• 4.2.2 基于RBF神经网络的光环境质量软测量模型的建立43
• 4.2.3 基于RBF神经网络的光环境质量软测量模型的仿真实验43-45
• 4.3 公路隧道光环境质量软测量分析45
• 4.4 小结45-47
• 5.公路隧道光环境模糊控制研究47-61
• 5.1 模糊控制基本原理47
• 5.2 公路隧道光环境模糊控制器设计47-48
• 5.3 公路隧道光环境模糊控制仿真实验48-58
• 5.3.1 自变量因变量的选取48
• 5.3.2 实验中隶属度函数的设定48-50
• 5.3.3 模糊规则选取50-51
• 5.3.4 模糊推理过程51
• 5.3.5 模糊控制仿真结果51-58
• 5.4 节能分析58-59
• 5.5 小结59-61
• 6.智能照明控制系统的设计与实现61-75
• 6.1 智能照明控制系统总体设计61-62
• 6.2 智能照明控制器硬件设计62-66
• 6.2.1 最小系统电路设计62-64
• 6.2.2 RS-485通信模块设计64
• 6.2.3 显示模块设计64-65
• 6.2.4 SD储存模块设计65
• 6.2.5 ALIENTEK MiniSTM32开发板65-66
• 6.3 Modbus串行链路通信66-71
• 6.3.1 Modbus帧66-67
• 6.3.2 RTU传输模式67-70
• 6.3.3 Modbus通信实现70-71
• 6.4 智能照明控制系统软件设计71-73
• 6.4.1 设计思路71
• 6.4.2 系统通信71-72
• 6.4.3 开发环境72
• 6.4.4 节点控制器软件设计72-73
• 6.4.5 上位机监控器软件设计73
• 6.5 小结73-75
• 7.总结与展望75-77
• 致谢77-79
• 参考文献79-83
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文情况83-85
• 附录2 模糊控制规则表85-86

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本文编号：617289