基于LED光源的高速公路隧道照明節(jié)能技術(shù)研究

【摘要】： 高速公路隧道運(yùn)營是保障高速公路行車安全的重要舉措。隧道內(nèi)的照明費(fèi)用在隧道運(yùn)營中占很大比例。隨著高速公路隧道數(shù)量的快速增加,照明費(fèi)用已經(jīng)成為運(yùn)營單位的巨大負(fù)擔(dān)。目前隧道內(nèi)采用的照明光源、照明控制方式已不能適應(yīng)節(jié)能降耗的需要。通過對基于LED的高速公路隧道照明節(jié)能技術(shù)的研究,不僅可以為駕駛員提供更為舒適、安全的駕駛環(huán)境,而且對降低運(yùn)營成本,減少能耗具有重要意義。 根據(jù)高速公路隧道照明的視覺特點(diǎn),首先對影響隧道照明質(zhì)量的主要因素進(jìn)行分析,并針對隧道照明的現(xiàn)狀,從照明光源選取、優(yōu)化隧道照明設(shè)計(jì)、照明控制方式等方面進(jìn)行了節(jié)能方法的探討。然后根據(jù)研究提出了選用LED光源、改進(jìn)隧道各區(qū)段照明設(shè)計(jì),采用自動實(shí)時(shí)控制方式等節(jié)能降耗的策略。主要包括以下:改進(jìn)了數(shù)碼相機(jī)法以準(zhǔn)確測量照明設(shè)計(jì)參數(shù)L20(S);利用回歸模型建立了交通量、車速、能見度相互間的關(guān)系以準(zhǔn)確測定照明亮度;設(shè)計(jì)了基于LED的隧道照明自動實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)包含:構(gòu)建針對中間段照明的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊控制模型;基于PWM的LED無級調(diào)光模式;基于光纖以太網(wǎng)、RS485總線與DALI協(xié)議的LED照明控制網(wǎng)絡(luò);硬件電路設(shè)計(jì),包含具有LED顯示和鍵盤接口的DALI本地控制器、MCU控制的LED鎮(zhèn)流器、AC/DC轉(zhuǎn)換器等電路模塊;照明控制軟件設(shè)計(jì)。從而使控制系統(tǒng)可依據(jù)環(huán)境亮度、車流量、車速等外界環(huán)境因素實(shí)現(xiàn)隧道照明的無級調(diào)光。 以渝合高速公路上某隧道為實(shí)例,對采用LED燈具的隧道照明系統(tǒng)從全壽命周期成本上經(jīng)行了節(jié)能效益的評估,同時(shí)也對LED自動實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的節(jié)能效益進(jìn)行了評估。評估表明基于LED的隧道照明不僅能獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益,也有很好的環(huán)保效益,驗(yàn)證了節(jié)能的實(shí)用性和必要性,為高速公路隧道照明節(jié)能提供了有效探索。 【關(guān)鍵詞】：高速公路隧道 LED 照明節(jié)能 DALI 無級調(diào)光 自動實(shí)時(shí)控制
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：U453.7
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 論文的研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢10-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 發(fā)展趨勢14
• 1.3 研究目的及主要研究內(nèi)容14-16
• 1.3.1 研究目的14
• 1.3.2 主要研究內(nèi)容14-16
• 1.4 本章小結(jié)16-17
• 第二章 高速公路隧道照明節(jié)能方法17-31
• 2.1 高速公路隧道照明的目的性和必要性17-18
• 2.2 高速公路隧道照明區(qū)段劃分18-20
• 2.3 高速公路隧道照明節(jié)能方法20-22
• 2.3.1 選擇高效低能耗的照明光源20
• 2.3.2 優(yōu)化照明設(shè)計(jì)并準(zhǔn)確測量L_(20)(S)20-21
• 2.3.3 照明控制智能化21
• 2.3.4 合理的燈具布設(shè)與照明配光21-22
• 2.3.5 其它22
• 2.4 適用于高速公路隧道照明的LED 光源22-30
• 2.4.1 隧道照明對光源的要求22
• 2.4.2 高速公路隧道中的照明光源22-24
• 2.4.3 LED 的發(fā)光原理24-28
• 2.4.4 LED 的選擇與優(yōu)勢28-29
• 2.4.5 LED 燈在隧道的應(yīng)用須知29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 適合高速公路隧道照明節(jié)能的 LED 功率的研究31-61
• 3.1 接近段亮度測定31-45
• 3.1.1 查表法31-33
• 3.1.2 亮度計(jì)算法（環(huán)境簡圖法）33-36
• 3.1.3 黑度法36-37
• 3.1.4 數(shù)碼相機(jī)法37
• 3.1.5 數(shù)碼相機(jī)法的改進(jìn)研究37-45
• 3.2 入口段 LED 亮度測定45-50
• 3.2.1 SRN 主觀評價(jià)方法45-46
• 3.2.2 察覺對比度法46-47
• 3.2.3 k 值法47-48
• 3.2.4 交通量、車速對入口段照明的影響48-50
• 3.2.5 規(guī)范對入口段照明的影響50
• 3.3 過渡段 LED 亮度測定50-52
• 3.4 中間段 LED 亮度測定52-60
• 3.4.1 車速、能見度、交通量對中間段照明的影響52-56
• 3.4.2 中間視覺對中間段照明的影響56-58
• 3.4.3 司辰視覺與照明節(jié)能58-60
• 3.5 出口段 LED 亮度測定60
• 3.6 本章小結(jié)60-61
• 第四章 適合高速公路隧道照明節(jié)能的 LED 控制的研究61-97
• 4.1 高速公路隧道照明的控制要求61
• 4.2 高速公路隧道照明的控制方式61-64
• 4.2.1 手動控制62
• 4.2.2 時(shí)序控制62-63
• 4.2.3 自動實(shí)時(shí)控制63-64
• 4.3 適用于高速公路隧道 LED 照明的自動實(shí)時(shí)控制模型64
• 4.4 LED 照明控制策略判定64-73
• 4.4.1 模糊控制65-66
• 4.4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)66-67
• 4.4.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊控制模型67-68
• 4.4.4 控制模型應(yīng)用68-73
• 4.5 LED 無級調(diào)光控制模式73-75
• 4.5.1 LED 調(diào)光控制模式73
• 4.5.2 LED 無級調(diào)光模式73-74
• 4.5.3 PWM 設(shè)計(jì)74-75
• 4.6 照明控制網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建75-77
• 4.6.1 光纖以太網(wǎng)75-76
• 4.6.2 RS485 總線設(shè)計(jì)76
• 4.6.3 DALI 控制協(xié)議76-77
• 4.7 照明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)77-92
• 4.7.1 總體設(shè)計(jì)77-80
• 4.7.2 本地DALI 控制器設(shè)計(jì)80-90
• 4.7.3 可調(diào)光LED 鎮(zhèn)流器設(shè)計(jì)90-92
• 4.8 照明控制軟件設(shè)計(jì)92-96
• 4.9 本章小結(jié)96-97
• 第五章 高速公路隧道 LED 照明節(jié)能效益評估97-103
• 5.1 渝合高速某隧道當(dāng)前情況介紹97-98
• 5.2 使用LED 進(jìn)行照明估計(jì)節(jié)約的能耗98-102
• 5.2.1 優(yōu)化照明參數(shù)并使用 LED 燈具的節(jié)能效益98-101
• 5.2.2 增加LED 隧道照明自動實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的節(jié)能效益101-102
• 5.3 本章小結(jié)102-103
• 第六章 結(jié)論與展望103-105
• 6.1 結(jié)論103-104
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)104
• 6.3 進(jìn)一步工作的方向104-105
• 致謝105-106
• 參考文獻(xiàn)106-108
• 在學(xué)期間發(fā)表的論著及取得的科研成果108

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