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基于物联网的高速公路隧道智慧照明节能系统设计
| 论文题名： | 基于物联网的高速公路隧道智慧照明节能系统设计 |
| 关键词： | 公路隧道;照明系统;物联网;模糊控制;架构设计 |
| 摘要： | 高速公路隧道照明耗电占高速公路运营成本的绝大部分，在实际运营中，隧道存在过度照明的情况。过度照明不仅不利于安全行车，还会造成电能的浪费。因此，研究如何解决高速公路隧道过度照明具有重要的理论意义和应用价值。 本文研究了解决隧道过度照明的方法，并设计了智慧节能系统。通过采集隧道外环境光照度以及隧道实时车流量，利用物联网技术，基于模糊控制思想实时控制隧道内的照明亮度，以实现“车流量高则多开灯、车流量低则少开灯”以及“隧道外光照度强则多开灯、隧道外光照度弱则少开灯”的控制效果，从而避免了过度照明，实现节能，确保行车安全。 首先，研究与设计了基于物联网的高速公路隧道智慧照明节能系统，包括照明节能系统的总体结构概述、隧道环境参数获取方法研究及照明节能系统的各子系统研究。 其次，详细讲述了各子系统的设计与实现，着重介绍光照数据采集系统中的基于STM32与Modbus协议的光照度感测器的设计与制作和基于Cortex-A9的嵌入式控制系统的设计。其中，光照度感测器部署于隧道内外，以采集实时亮度;基于A9的嵌入式控制系统用于调度控制各子系统，定时采集光照、照明能耗、车流等信息，且通过网络上传这些信息于远程服务器。 然后，研究了模糊控制理论，并基于模糊控制思想设计了基于模糊控制的隧道照明控制算法。利用嵌入式控制系统上传到服务器的数据，经过照明控制算法，实时控制隧道内的照明亮度，使隧道内光照度随隧道外光照度及车流量的变化而变化，从而实现节能。 最后，进行了系统功能测试以及能耗分析。测试了基于STM32与Modbus协议的光照度感测器各项功能;测试了嵌入式控制系统的数据采集、网络传输等功能;测试了基于网页的能耗平台的各项功能;测试了基于模糊控制的隧道照明节能控制算法的效果。通过对隧道内灯具的实际控制，利用控制前后的能耗数据进行能耗分析。由能耗分析，得到了系统控制运行稳定，节能效果较好，节能效率较高的结论，达到了设计期望。 |
| 作者： | 张伟刚 |
| 专业： | 通信与信息系统 |
| 导师： | 瞿少成 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中师范大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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