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高速公路隧道LED照明智能控制与节能优化研究
| 论文题名： | 高速公路隧道LED照明智能控制与节能优化研究 |
| 关键词： | 高速公路;隧道照明;智能控制;节能优化 |
| 摘要： | 随着高速公路隧道里程的延伸与隧道交通量的增加，由照明条件导致的隧道交通事故逐渐增多，良好的隧道安全照明已成为反映高速公路隧道安全运营的重要指标。如何确定满足交通安全需求的隧道照明亮度;如何实现隧道照明的智能控制;以及如何减少隧道照明的电能消耗，已成为交通行业亟待解决的关键问题。本文基于隧道交通安全照明，围绕隧道LED(Light Emitting Diode)照明智能控制与节能开展研究。具体工作如下: (1)基于《公路隧道通风照明设计规范》，提出了出口过渡段设计概念，并搭建了隧道实验环境模型。通过研究《公路隧道设计规范》，确定了隧道模型的具体尺寸;改进了隧道照明段组成，利用出口过渡段概念，修正了出口段的亮度;设计了改进后隧道各照明段的亮度与灯具布置间距等照明参数。 (2)提出了基于车速与车流量的隧道LED照明智能调光优化补偿算法，确定了隧道LED照明智能控制策略。研究并建立了占空比与亮度的关系;研究了车速与车流量变化引起的隧道照明亮度变化关系，并对隧道照明亮度进行了补偿;推导了隧道白日与夜间的LED调光算法，确定了隧道LED照明的智能控制策略。 (3)基于Zigbee无线通信技术研发了隧道LED照明智能控制系统。根据控制系统功能需求，确定了隧道LED照明智能控制系统结构;基于Zigbee无线通信研发了车载照度采集装置、调光控制系统;基于C＃.NET研发了隧道LED照明管理系统;根据数据通信的需求与特点确定了Zigbee无线通信协议。 (4)分析了隧道外亮度(L20(S))变化，隧道内车速(V)与车流量(N)不变;L20(S)与N变化，V不变;L20(S)与V变化，N不变;以及L20(S)、V与N均变化四种情况使用算法优化前后隧道的亮度与电能消耗，验证了调光算法的有效性。分析了车载照度采集装置与隧道模型设计亮度的误差。通过对四种情况下使用算法优化前后的亮度与电能消耗进行实验，结果表明:同时考虑隧道外亮度、隧道内车速与车流量变化的影响时，LED调光算法不仅能满足隧道安全照明需求，且能有效的节约节能，节能百分比达28.07％。 |
| 作者： | 郑军 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 赵建东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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