公路隧道LED照明节能控制研究

论文摘要

随着我国公路通车里程的飞速增长,公路隧道数量也急剧增加。隧道照明费用已经成为高速公路运营方的一笔巨大的负担。现有的公路隧道照明系统已经不能适应现阶段的节能减排需求。因此,在现有新技术的基础上,进一步对照明节能技术进行研究,不仅可以降低公路隧道照明系统的能耗,而且可以提高隧道照明质量,为驾驶者提供更加舒适的照明环境。根据隧道照明的特点和影响隧道照明质量的主要因素,针对现有公路隧道照明节能方式的不足,本文从照明灯具和控制方式方面进行了分析,提出了采用新型节能灯具（LED）配合先进的照明控制算法的节能策略。采用先进的电子技术和控制技术,设计了基于PWM技术的LED亮度控制器,主要包括EMI滤波,电源以及基于MCU的亮度调节模块。使用CAN-BUS对照明系统进行组网。依据洞外亮度,车流量以及平均车速三个环境参数,采用多传感器数据融合技术,设计了先进的照明控制算法,从而实现了公路隧道照明的远程自动控制。结合西安至商洛高速公路黄沙岭隧道的实例,从投资费用和运营费用两方面对隧道照明节能控制系统的节能效益和照明效能进行了评估。评估表明公路隧道LED照明节能控制系统,不仅具有很好的经济效益,也可以为驾驶者提供更加舒适的照明环境。为隧道照明节能系统的设计提供了借鉴。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外发展现状以及趋势
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.3 课题的研究目的以及主要内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究主要内容
• 1.4 本章总结
• 第二章 公路隧道照明节能系统总体设计
• 2.1 隧道照明节能控制的设计思路
• 2.1.1 隧道照明的视觉特点
• 2.1.2 影响隧道照明质量的主要因素
• 2.1.4 隧道照明节能方法
• 2.2 公路隧道LED节能控制系统框架
• 2.3 课题的主要难点
• 2.4 本章总结
• 第三章 基于PWM技术的LED亮度控制器
• 3.1 LED亮度控制器的调光方式选择
• 3.2 亮度控制器的总体设计
• 3.2.1 亮度控制器的结构
• 3.2.2 亮度控制器的主要特点
• 3.3 EMI滤波电路
• 3.4 电源模块
• 3.4.1 电源模块总体框架
• 3.4.2 功率因数校正电路设计
• 3.5 亮度调节电路
• 3.6 本章总结
• 第四章 基于CAN-BUS的照明控制网络
• 4.1 典型现场总线
• 4.2 公路隧道LED节能控制系统现场总线选型
• 4.2.1 隧道照明控制网络的特点
• 4.2.2 RS-485与CAN的比较
• 4.2.3 工业以太网的问题
• 4.3 基于CAN-BUS的照明控制网络结构
• 4.4 用户层通信协议
• 4.5 本章总结
• 第五章 基于信息融合技术的亮度调节算法设计与仿真
• 5.1 隧道照明系统的信息融合方法
• 5.1.1 一级信息融合算法
• 5.1.2 一级信息融合中传感器测量方差估计算法
• 5.1.3 二级信息融合算法
• 5.2 仿真分析
• 5.2.1 一级融合仿真分析
• 5.2.2 二级融合仿真分析
• 5.3 节能控制系统软件设计
• 5.3.1 系统软件界面设计
• 5.3.2 自动控制算法的实现
• 5.4 本章总结
• 第六章 公路隧道LED节能控制系统节能效果分析
• 6.1 依托工程简介
• 6.2 节能效果分析
• 6.3 本章总结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢