發(fā)布時(shí)間：2017-09-05 07:08

  本文關(guān)鍵詞：隧道LED照明控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：傳統(tǒng)公路隧道照明采用“高壓鈉燈+手動(dòng)控制”的方式,這種組合模式響應(yīng)速度慢且無法根據(jù)實(shí)際照明需求進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整,不但帶來隧道行車安全隱患,同時(shí)浪費(fèi)巨大電能,而保證行車安全是隧道照明布置中首要考慮因素。近年來,LED照明以其啟動(dòng)響應(yīng)快、綠色、色差小等優(yōu)越特性被廣泛使用。如果利用智能控制將LED照明應(yīng)用于公路隧道照明中,將很大程度改善傳統(tǒng)照明的缺陷,提高隧道行車安全,而隧道LED照明也是目前隧道照明領(lǐng)域研究中最活躍的課題之一。本文從減少隧道行車安全隱患和節(jié)約電能出發(fā),展開對(duì)一種隧道LED燈控制系統(tǒng)的研究。為了設(shè)計(jì)一種能與隧道內(nèi)照明需求相匹配的節(jié)能照明系統(tǒng),本文進(jìn)行了以下工作:(1)對(duì)隧道“黑洞”和“白洞”效應(yīng)進(jìn)行分析,并指出隧道入口段和出口段巨大亮度差是行車安全隱患的主要誘因;闡述了路面亮度均勻度,閃爍等照明因素對(duì)行車安全的影響;同時(shí)提出,在現(xiàn)有《隧道照明設(shè)計(jì)細(xì)則》基礎(chǔ)上加入實(shí)時(shí)車速數(shù)據(jù)可以更好的解決隧道亮度輸出和實(shí)際需要的匹配問題,提高隧道行車安全性;最后基于上述分析完成了“LED+控制器+RS-485+智能算法”的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。(2)設(shè)計(jì)了以PWM技術(shù)為基礎(chǔ)的無級(jí)亮度調(diào)節(jié)燈控制器。利用Protel平臺(tái)完成濾波電路、核心控制模塊、控制恒流模塊(LM3409HV芯片結(jié)合外圍電路)的設(shè)計(jì)。(3)提出了“遠(yuǎn)程光纖+現(xiàn)場(chǎng)RS-485”的系統(tǒng)組網(wǎng)模式,利用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)RS-485在不同環(huán)境中通信距離進(jìn)行試驗(yàn),為設(shè)置中繼器提供數(shù)據(jù)參考;設(shè)計(jì)了用戶層通信協(xié)議,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)控制指令高效準(zhǔn)確的傳輸。(4)設(shè)計(jì)了手動(dòng),時(shí)序和智能系統(tǒng)控制模式。并重點(diǎn)對(duì)智能控制模式策略進(jìn)行兩層算法設(shè)計(jì),第一層數(shù)據(jù)融合算法對(duì)采集的輸入信號(hào)進(jìn)行誤差處理,并利用Matlab進(jìn)行仿真;第二層亮度決策算法根據(jù)不同外部環(huán)境,對(duì)第一層融合后數(shù)據(jù)分配權(quán)值然后計(jì)算系統(tǒng)輸出的亮度值,并進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明,本文提出的隧道LED照明控制系統(tǒng)方案能較好改善隧道照明亮度和實(shí)際需求不匹配問題,實(shí)現(xiàn)按需照明,有助于提高行車安全。同時(shí),由于采用了“綠色LED光源+智能控制系統(tǒng)”模式,節(jié)約了電能。
【關(guān)鍵詞】：公路隧道 LED PWM 智能控制算法
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U453.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外隧道照明技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)11-13
• 1.2.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)12-13
• 1.3 課題研究的目的意義及內(nèi)容13-15
• 1.3.1 研究目的及意義13
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容13-15
• 第二章 隧道照明控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)15-23
• 2.1 公路隧道的特點(diǎn)分析15-16
• 2.2 影響隧道行車安全主要的照明因素16-17
• 2.3 現(xiàn)行隧道照明準(zhǔn)則17-20
• 2.3.1 入口段照明18-19
• 2.3.2 過渡段照明19
• 2.3.3 中間段照明19
• 2.3.4 出口段照明19-20
• 2.4 隧道LED控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)20-21
• 2.5 本章總結(jié)21-23
• 第三章 LED照明控制器的研制23-35
• 3.1 LED無極亮度調(diào)節(jié)方式選擇23-24
• 3.1.1 模擬調(diào)光23
• 3.1.2 PWM調(diào)光23-24
• 3.2 PWM調(diào)光設(shè)計(jì)24-25
• 3.3 LED照明控制器設(shè)計(jì)25-33
• 3.3.1 照明控制器的總體設(shè)計(jì)25-26
• 3.3.2 EMI濾波電路26-27
• 3.3.3 電源選擇27-29
• 3.3.4 核心控制模塊29-31
• 3.3.5 PWM控制恒流模塊31-33
• 3.4 本章總結(jié)33-35
• 第四章 通信組網(wǎng)布置研究35-45
• 4.1 遠(yuǎn)程通信35
• 4.2 現(xiàn)場(chǎng)通信選擇35-36
• 4.2.1 NRF905k無線通信35-36
• 4.2.2 RS-485通信36
• 4.3 通信組網(wǎng)總體布置36-37
• 4.4 RS-485拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)選擇分析37-38
• 4.4.1 總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)37
• 4.4.2 樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)37-38
• 4.4.3 星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)38
• 4.5 中繼器38-40
• 4.6 RS-485信號(hào)衰減分析40-42
• 4.7 通信協(xié)議設(shè)計(jì)42-44
• 4.8 本章總結(jié)44-45
• 第五章 亮度調(diào)節(jié)控制策略研究45-61
• 5.1 控制模式總體設(shè)計(jì)45-49
• 5.1.1 智能控制模式45-47
• 5.1.2 手動(dòng)控制模式47
• 5.1.3 時(shí)序控制模式47-49
• 5.2 照明智能控制算法研究49-56
• 5.2.1 第一層數(shù)據(jù)融合算法50-54
• 5.2.2 第二層亮度決策算法54-56
• 5.3 智能算法仿真分析56-58
• 5.3.1 第一層數(shù)據(jù)融合仿真56-57
• 5.3.2 第二層亮度決策算法仿真57-58
• 5.4 智能控制軟件設(shè)計(jì)58-59
• 5.5 本章總結(jié)59-61
• 結(jié)論和展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果67-69
• 致謝69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：796531