隧道LED照明控制系统的研究

发布时间：2017-09-05 07:08

  本文关键词：隧道LED照明控制系统的研究

  更多相关文章： 公路隧道 LED PWM 智能控制算法

【摘要】：传统公路隧道照明采用“高压钠灯+手动控制”的方式,这种组合模式响应速度慢且无法根据实际照明需求进行实时调整,不但带来隧道行车安全隐患,同时浪费巨大电能,而保证行车安全是隧道照明布置中首要考虑因素。近年来,LED照明以其启动响应快、绿色、色差小等优越特性被广泛使用。如果利用智能控制将LED照明应用于公路隧道照明中,将很大程度改善传统照明的缺陷,提高隧道行车安全,而隧道LED照明也是目前隧道照明领域研究中最活跃的课题之一。本文从减少隧道行车安全隐患和节约电能出发,展开对一种隧道LED灯控制系统的研究。为了设计一种能与隧道内照明需求相匹配的节能照明系统,本文进行了以下工作:(1)对隧道“黑洞”和“白洞”效应进行分析,并指出隧道入口段和出口段巨大亮度差是行车安全隐患的主要诱因;阐述了路面亮度均匀度,闪烁等照明因素对行车安全的影响;同时提出,在现有《隧道照明设计细则》基础上加入实时车速数据可以更好的解决隧道亮度输出和实际需要的匹配问题,提高隧道行车安全性;最后基于上述分析完成了“LED+控制器+RS-485+智能算法”的系统总体设计。(2)设计了以PWM技术为基础的无级亮度调节灯控制器。利用Protel平台完成滤波电路、核心控制模块、控制恒流模块(LM3409HV芯片结合外围电路)的设计。(3)提出了“远程光纤+现场RS-485”的系统组网模式,利用实验的方法对RS-485在不同环境中通信距离进行试验,为设置中继器提供数据参考;设计了用户层通信协议,实现了系统控制指令高效准确的传输。(4)设计了手动,时序和智能系统控制模式。并重点对智能控制模式策略进行两层算法设计,第一层数据融合算法对采集的输入信号进行误差处理,并利用Matlab进行仿真;第二层亮度决策算法根据不同外部环境,对第一层融合后数据分配权值然后计算系统输出的亮度值,并进行了仿真。仿真结果表明,本文提出的隧道LED照明控制系统方案能较好改善隧道照明亮度和实际需求不匹配问题,实现按需照明,有助于提高行车安全。同时,由于采用了“绿色LED光源+智能控制系统”模式,节约了电能。
【关键词】：公路隧道 LED PWM 智能控制算法
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U453.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景9-11
• 1.2 国内外隧道照明技术发展现状及趋势11-13
• 1.2.1 国外发展现状及趋势11-12
• 1.2.2 国内发展现状及趋势12-13
• 1.3 课题研究的目的意义及内容13-15
• 1.3.1 研究目的及意义13
• 1.3.2 研究内容13-15
• 第二章 隧道照明控制系统的总体设计15-23
• 2.1 公路隧道的特点分析15-16
• 2.2 影响隧道行车安全主要的照明因素16-17
• 2.3 现行隧道照明准则17-20
• 2.3.1 入口段照明18-19
• 2.3.2 过渡段照明19
• 2.3.3 中间段照明19
• 2.3.4 出口段照明19-20
• 2.4 隧道LED控制系统总体设计20-21
• 2.5 本章总结21-23
• 第三章 LED照明控制器的研制23-35
• 3.1 LED无极亮度调节方式选择23-24
• 3.1.1 模拟调光23
• 3.1.2 PWM调光23-24
• 3.2 PWM调光设计24-25
• 3.3 LED照明控制器设计25-33
• 3.3.1 照明控制器的总体设计25-26
• 3.3.2 EMI滤波电路26-27
• 3.3.3 电源选择27-29
• 3.3.4 核心控制模块29-31
• 3.3.5 PWM控制恒流模块31-33
• 3.4 本章总结33-35
• 第四章 通信组网布置研究35-45
• 4.1 远程通信35
• 4.2 现场通信选择35-36
• 4.2.1 NRF905k无线通信35-36
• 4.2.2 RS-485通信36
• 4.3 通信组网总体布置36-37
• 4.4 RS-485拓补结构选择分析37-38
• 4.4.1 总线式拓扑结构37
• 4.4.2 树形拓扑结构37-38
• 4.4.3 星形拓扑结构38
• 4.5 中继器38-40
• 4.6 RS-485信号衰减分析40-42
• 4.7 通信协议设计42-44
• 4.8 本章总结44-45
• 第五章 亮度调节控制策略研究45-61
• 5.1 控制模式总体设计45-49
• 5.1.1 智能控制模式45-47
• 5.1.2 手动控制模式47
• 5.1.3 时序控制模式47-49
• 5.2 照明智能控制算法研究49-56
• 5.2.1 第一层数据融合算法50-54
• 5.2.2 第二层亮度决策算法54-56
• 5.3 智能算法仿真分析56-58
• 5.3.1 第一层数据融合仿真56-57
• 5.3.2 第二层亮度决策算法仿真57-58
• 5.4 智能控制软件设计58-59
• 5.5 本章总结59-61
• 结论和展望61-63
• 参考文献63-67
• 攻读学位期间取得的研究成果67-69
• 致谢69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周漫宇;;隧道及隧道群运营安全影响因素研究[J];四川建筑;2016年01期

2 李霞;;高速公路隧道照明节能控制系统研究[J];中国高新技术企业;2016年02期

3 李宏杰;马二顺;吕晓峰;夏倩;;公路隧道照明调光过程中的危险因素分析及安全性指标[J];隧道建设;2015年12期

4 陈长坤;辛梦阳;王建军;李明;;高速公路隧道群交通安全影响因素辨识[J];黑龙江交通科技;2015年11期

5 许景峰;何荥;翁季;;隧道加强照明中光导采光技术的应用现状[J];灯与照明;2015年03期

6 倪新龙;冯金垣;;LED驱动前级EMI滤波保护电路的设计[J];电源技术;2014年05期

7 景栋;韩小东;;光纤通信技术的现状分析及发展趋势[J];信息通信;2013年01期

8 刘祖隆;郭震宁;胡志伟;林建南;;调光方式对LED色温和光通量的影响[J];华侨大学学报(自然科学版);2013年01期

9 张勇;;浅谈LED特点及应用[J];中国新技术新产品;2012年16期

10 魏雅;;基于PWM的LED调光系统设计[J];无线互联科技;2012年08期

，

本文编号：796531