低车流量隧道节能照明设计

发布时间：2017-09-29 21:00

  本文关键词：低车流量隧道节能照明设计

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【摘要】：隧道照明占隧道建设成本的比例很小,但其在运营中发挥着举足轻重的作用,是公路隧道行车安全的重要保障。无论是否有车通过,隧道照明灯具都保持开启的状态,即便在夜间也不例外。在车流量较小的地区,这种现象更为严重。由此带来的高昂电费给国家造成了不必要的资源浪费。而现有的隧道照明控制方式并没有很好的解决安全与节能之间的矛盾。因此,研究出一种有效的隧道节能照明控制方法,结合车辆检测技术和隧道外照度检测数据对隧道照明灯具实时调光控制,同时满足车来灯亮、车走灯灭的构想,对实现隧道照明节能控制将非常重要。本文分析了隧道照明系统现状。针对当前隧道照明用电浪费严重的缺点,设计了隧道节能照明控制系统。通过研究并分析隧道对照明光源的要求,选择LED作为该节能照明系统的光源。应用发展成熟的嵌入式技术和CAN总线技术,实现了隧道照明LED光源的实时调光和智能开闭。在硬件设计中,介绍了隧道节能照明控制器的硬件构成。选择了基于ARM架构的STM32系列单片机作为控制器的处理器。并完成了功能模块的硬件设计。主要包括光强检测模块设计、串口通信模块设计、LED驱动模块设计、CAN接口模块设计、数据存储模块设计和电源模块设计。在软件设计中,采用多任务实时内核的μC/OS-II系统作为操作系统。应用Keil软件对控制器程序进行编程,并介绍了程序执行的任务流程。设计完成后对系统进行了试验和调试。通过测试,隧道节能照明控制系统可根据隧道外亮度对隧道内灯具实时调光。并根据车辆检测信息控制灯具的自动启停。实现了隧道照明的节能控制。
【关键词】：隧道照明 LED 车辆检测 节能照明控制器 ARM单片机 μC/OS-II
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【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
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 选题背景9-11
• 1.2 国内外发展现状11-14
• 1.2.1 国外发展现状11-12
• 1.2.2 国内发展现状12-14
• 1.3 课题研究的意义14-15
• 1.4 论文的结构安排15-17
• 第二章 隧道照明特点分析及光源选择17-26
• 2.1 隧道照明的视觉特点17-18
• 2.1.1 隧道入口的视觉特点17
• 2.1.2 隧道内的视觉特点17-18
• 2.1.3 隧道出口的视觉特点18
• 2.2 视觉闪烁成因分析18-19
• 2.3 路面亮度变化曲线19-20
• 2.4 亮度取值影响因素分析20-23
• 2.4.1 入口段分析20-21
• 2.4.2 过渡段分析21-22
• 2.4.3 中间段分析22
• 2.4.4 出口段分析22-23
• 2.4.5 分析结论23
• 2.5 隧道照明灯具现状分析23
• 2.6 绿色节能照明灯具应符合的条件23-24
• 2.7 灯具的选择确定24
• 2.8 本章小结24-26
• 第三章 隧道节能照明系统方案设计26-32
• 3.1 设计原则26-27
• 3.2 功能分析27-28
• 3.3 功能实现28-30
• 3.3.1 系统结构框图28-29
• 3.3.2 模块功能29-30
• 3.4 本章小结30-32
• 第四章 隧道节能照明控制系统硬件设计32-45
• 4.1 上位机选型32-33
• 4.2 车辆检测器的选型33-36
• 4.2.1 传统车辆检测器33-34
• 4.2.2 新型无线地磁车辆检测器34-36
• 4.3 通信网络的选择36-37
• 4.4 节能控制器硬件设计37-44
• 4.4.1 STM32最小系统38-39
• 4.4.2 调试下载接口39-40
• 4.4.3 串口通信模块40-41
• 4.4.4 LED驱动模块41
• 4.4.5 CAN接口模块41-42
• 4.4.6 数据存储模块42
• 4.4.7 光强检测模块42-43
• 4.4.8 电源模块43-44
• 4.5 控制器硬件制作44
• 4.6 本章小结44-45
• 第五章 系统软件设计45-52
• 5.1 软件功能分析45-46
• 5.2 操作系统的比选46
• 5.3 μC/OS-II系统的特点46
• 5.4 通信协议说明46-47
• 5.5 照明控制器的软件设计47-49
• 5.6 上位机软件设计49-50
• 5.7 系统测试50-51
• 5.8 本章小结51-52
• 第六章 结论与展望52-54
• 6.1 结论52-53
• 6.2 展望53-54
• 参考文献54-56
• 致谢56-57
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文57

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