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基于模糊控制的高速公路隧道照明节能系统的设计与实现
| 论文题名： | 基于模糊控制的高速公路隧道照明节能系统的设计与实现 |
| 关键词： | 隧道照明;模糊控制;节能系统;高速公路 |
| 摘要： | 目前，我国高速公路建设进入了一个快速发展的时期，高速公路隧道数量也保持着高速增加的趋势。高速公路隧道照明用电占据了高速公路运营成本的大部分，在实际运营中，高速公路隧道存在过度照明的情况，这种过度照明既浪费电能，增加隧道运营成本，又会影响行车安全。在国家节能减排的大背景下，研究合适的高速公路隧道照明系统具有重大意义和价值。 本文基于对国内高速公路隧道照明实际情况的分析，通过获取隧道实时车流量、车速和隧道外光照度等信息，利用嵌入式技术与模糊控制算法设计并实现了一类高速公路隧道照明控制系统。既能满足隧道照明需求，又能避免“黑洞效应”、“白洞效应”和过度照明，从而达到节能的目的并减少高速公路隧道运营成本。 首先，比较并分析了国内外隧道照明研究现状，设计了一种基于模糊控制的高速公路隧道照明节能系统，包括隧道照明节能系统的总体结构概述、隧道照明系统的模糊控制思想、隧道环境参数如车速、车流量和光照度等信息的获取方法以及隧道照明节能各子系统的设计。 其次，研究了影响高速公路隧道照明的主要因素和模糊控制理论，设计了一种基于模糊控制的隧道照明节能系统的算法。利用嵌入式系统获取到的车速、车流量和光照度等参数信息，通过隧道照明模糊控制算法来实时调节隧道内照明亮度，使得隧道内光照度随着隧道外光照度、车速和车流量的变化而变化，进而实现节能的目的，同时利用MATLAB仿真软件进行了仿真，仿真结果显示了预期的节能效果。 再次，详细介绍了基于Cortex-A9的嵌入式控制系统和光照数据采集系统中基于STM32的光照度感测器的硬件和软件设计。其中，光照度感测器用来采集实时亮度数据;嵌入式控制系统用来控制各子系统，获取光照、车速、车流量和电能等信息，并经过3G或4G网络将数据发送至远程服务器。 最后，完成了系统测试及节能分析。测试表明嵌入式系统获取隧道环境参数车速、车流量、光照度和能耗的功能正常;光照度感测器读取数据的功能正常;基于模糊控制的隧道照明节能算法的效果良好。系统总体运行稳定，节能效果较好。 |
| 作者： | 黄芝龙 |
| 专业： | 电路与系统 |
| 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： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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