隧道照明控制系统设计

隧道照明控制系统设计Designoflightingcontrolsystemfortunnel毕业设计任务书题目隧道照明控制系统设计一、主要内容隧道照明控制系统的设计二、基本要求1.能对周围光线的强弱做出反应，即当周围光强较弱时，能自动打开照明装置并根据周围光线强度自动分级调节照明亮度；2.可行性方案论证及设计方案论述；3.画出完整的硬件电路图（包括电源部分）。三、主要技术指标(或研究方法)1.确定整个系统的设计方案；2.选择元器件，完成系统硬件电路图；3.完成各功能模块的软件编写；4.制作出相应实物，并实现相应的调光控制功能。5.编写设计、使用说明书。四、应收集的资料及参考文献[1]杜伟略，周志德，80C51单片机及接口技术.化学工业出版社[2]杜伟略，刘雨棣，单片机接口技术.西安电子科技大学出版社[3]缪晓中，电子CAD---Protel99se.化学工业出版社[4]胡宴如，高频电子线路（第4版).高等教育出版社五、进度计划第1-2周：调研、收集材料、完成开题报告；第3-4周：分析、确定方案；第5-7周：设计、计算、绘图；第8周：中期检查；第9-11周：撰写论文；第12-14周：论文审核定稿；第15-16周：答辩。2016年1月8日毕业设计开题报告题目隧道照明控制系统设计一、课题的研究背景随着我国经济的高速发展，现有的交通远远不能满足城市交通的发展需求，我国的各重要城市常常出现交通拥挤的现象，同时过长的的通行时间严重阻碍各经济发达地区之间的交流和经济发展，因此发展高等级公路网是一个解决交通问题的重要手段，而公路隧道在其中发挥了突出作用，它不但可以承受具大的交通量，还可以缩短各城市的距离大大提高运行效率，为用户提供了安全、方便、快捷、经济的交通运输条件，全面促进城市的经济繁荣。我国提出了大力发展西部地区经济的战略规划，所谓要致富先修路，解决路的问题就解决了经济发展的大部分问题。而我国的西部基本上是山区，在修铁路和高速公路的时候必须穿越许多的山地，因此必须修建大量的隧道。在这种形势下，对隧道工程的需求将会越来越大，隧道工程的数量将大幅度增加，隧道的长度也将明显增长。所以隧道照明具有很大的研究意义以及应用前景。二、国内外研究现状国外公路隧道的照明技术研究开始早，经过多年的研究和实践，技术相对成熟。例如，早在20世纪60年代，意、法两国之间的MontBlanc隧道就已经按照交通量的变化进行照明调光[1]。80年代后，世界各国相继出台了隧道照明规范，以规范隧道照明的设计和施工，减少交通事故。其中，当时被广泛接受的标准时CIE（国际照明委员会）1982年制定的（CIENO.30.2,1998）。随后，这个标准分别在1990年、1995年进行修订。在此同时，各国也相继实施了各自的标准，这些发达国家由于照明理论和技术相对比较完善，因此已经形成规范性的标准。在历史发展的今天，大部分国外发达国家的隧道照明系统已经渐渐由高科技智能化转为可持续人性化。在东欧各国，已普遍实现“逆光照明”与“二次配光技术”，不仅可节约能源和灯具，而且使光源得到了充分利用；欧美发达国家已淘汰了高压钠灯，使用新型的电磁感应无极灯、光纤维隧道灯、欧司朗的Kz系列光源和飞利浦的Cosmo照明系统。经过几十年的发展，我国在公路隧道照明领域取得了瞩目成果和创新，但是仍存在很多问题，主要表现在：隧道照明理论的研究要较为薄弱，尚未有中国的隧道照明理论流派在国际隧道照明学界能有一席之地，对于隧道照明理论的原始创新还需要有更大的突破，对于中间视觉理论、洞外亮度参数、入口段亮度折减系数等问题均需进一步深入研究。对隧道照明专业人才的培养不够重视，致使隧道照明专业人才相当短缺，制约着隧道照明设计技术的提高和技术理论的创新。我国隧道照明的现代化和自动化水平还有待进一步提高，洞外亮度检测仪，等国产设备的可靠性和准确性与国外产品还有一定的差距。虽然目前我国公路隧道正处于迅猛发展时期，但与国外成熟的技术相比，国内公路隧道的照明技术研究起步较晚，技术也相对基础，实施经验和基础性的工作仍然存在很大不足。2000年1月，我国在现有经验的基础上，借鉴国外公路隧道的成功经验和先进技术，颁布了《公路隧道通风照明设计规范》(JTJ026—1999)，规范中对照明系统构成、隧道各照明段的亮度和长度、洞外亮度和减光措施、照明纵向和总均匀度、光源分级、调光分级、照度与亮度计算推荐方法、灯具及布置等都做了详细的规范说明。另外，由于近年来的电能浪费尤为严重，受到有关部门的广泛重视，目前主要的研究方向已不再是讨论如何设计照明系统，而是转向如何能够在满足规范要求的前提下行之有效的对照明系统进行优化控制，才能实现照明系统的智能化与节能降耗[3]。近年来，在半导体电子产品迅猛发展的推动作用下，许多可调光、智能化的隧道照明控制方法应运而生，我国高速公路隧道照明节能技术研究因此取得了一定的成果。2010年重庆交通科研院的韩直研究员编著了《公路隧道节能》一书，从隧道照明光源、照明方式及控制方式等不同角度分析了公路隧道照明节能技术的研究方向[7]；长安大学的郭兰英通过缩小手动、分段时序以及自动控制中每级的亮度变化，在视觉上实现隧道照明系统的连续调光，既提高了系统的安全性，又节约了电能。三、研究方案通过对隧道照明控制系统的需求分析和架构研究，可知系统需要采集光强度信号，并进行硬件电路处理后，发送给单片机最小系统，经单片机进行数据处理后，控制隧道照明驱动电路，因此可知系统的硬件结构框图如图1所示。图1隧道照明控制系统结构框图由隧道照明控制系统的结构框图可知，系统配套的软件程序有：主程序、A/D转换子程序、光强度采集子程序、隧道照明驱动子程序等组成。根据以上研究方案，最终完成隧道照明控制的硬件电路和软件的设计及实现。该系统能够检测每天每时每刻的天气情况，根据不同的天气情况，自动调节隧道内灯光的照明亮度。四、预期达到的目标本设计最终设计并制作出隧道照明控制系统的硬件电路，主要有光强度采集电路、单片机最单片机最小系统隧道照明驱动电路光强度采集电路小系统、隧道照明驱动电路，并编写出相应的软件程序，具体有主程序、A/D转换子程序、光强度采集子程序、隧道照明驱动子程序等。保证在隧道内各段采用不同强度的照明来改善隧道内的光照及其分布，创造洞内良好的工作视觉环境，确保在白天和夜间行驶的车辆以设计速度能够安全地接近、穿越和通过隧道，预防隧道内交通事故的发生，保证隧道的正常运营，就是隧道照明控制系统要解决的问题。同时隧道照明也是隧道运营费用中最大的日常开支项目之一，安全、舒适又经济节能的照明技术也是研究的目标。2016年3月18日摘要随着我国山区高速公路的快速建设和发展，隧道工程在公路工程建设中所占的比例越来越大，与此同时，隧道照明系统的设计和维护也变得越来越重要。隧道照明与普通道路照明不同，最大体现在白天也要照明，白天的照明强度比夜间的反而更强，加上隧道照明不同于一般的道路照明，有其明显的特殊性，白天照明比夜间照明更加复杂，包含人对明暗的适应能力、明暗过渡的视觉问题。本文主要对隧道照明控制系统的分析，给出控制系统的设计方案，设计出系统以AT89C51单片机为核心的硬件电路，并完成数模转换、光强度采集、隧道照明驱动控制程序的软件程序编写，最后进行实物制作，实现相应的隧道照明控制功能。本设计提升了照明效率和电能使用率，其工作方式是通过安装在照明控制系统配电回路中照明供电调节控制系统，实现对电压、电流和频率的智能调控。其次，利用安装在照明控制系统中配电的回路通断实现有规律的智能调控，达到降低事故的发生率,也相应的减少了维修量、节约了资金，使用效果良好。关键词：单片机；灯光控制；采集光照HighwaytunnellightingcontrollerdesignDesignGeneralInformationWiththerapiddevelopmentofChina'sconstructionandmountainoushighways,tunnelsandhighwayconstructionprojectsintheproportionisgrowing,atthesametime,tunnellightingsystemdesignandmaintenancearebecomingincreasinglyimportant.Roadtunnellightingandgenerallightingisdifferent,thelargestlightingalsoreflectedintheday,thedaythanatnightthelightingintensitybutstronger,plustunnellightingfromageneralroadlighting,hasitsobviousparticularitylightingduringthedaythanatnightlightingmorecomplex,includingpeople'sabilitytoadapttolightanddark,lightanddarktransitionvisualproblems.Thedesignisbasedonlight-sensitivesensortocollectlightsignalsgivenSTC89C52canidentifydigitalsignalbytheADconverter,inordertocontrolthelamplightoffeightcases.Andwitheightlamplightoffsituationtosimulatehowlightordarkhighwaytunnellightingwhencollectinglightsignalstrengthwheneightlightsalllit;Whenthelightintensityreached,theintervalfourlampslit;whenthelightintensityisweak,themiddletwolampslit.Inthiswaytoavoidtheblackholeeffectandwhiteholeeffectarisingoutofthetunnel.Keywords:SCM，lightingcontrol，Collectinglight目录第1章绪论...............................................................................11.1课题研究背景及意义................................................................11.2隧道照明控制技术国内外研究现状....................................................11.2.1国外研究现状................................................................11.2.2国内研究现状................................................................21.3本文研究的主要内容................................................................3第2章隧道照明控制分析和总体设计方案.....................................................42.1隧道照明视觉问题分析..............................................................42.2隧道照明控制模式介绍..............................................................42.