基于PLC的隧道照明控制系统设计

目录

第一章绪论 (1)

1.1研究背景及意义 (1)

1.2国内外发展状况 (2)

1.2.1国外发展状况 (2)

1.2.2国内发展状况 (3)

1.3照明系统存在的问题 (4)

1.4技术路线 (5)

1.5研究内容 (7)

第二章基于PLC的隧道照明控制系统硬件设计 (8)

2.1隧道照明控制系统的硬件架构 (8)

2.1.1PLC系统 (9)

2.1.2现场总节点回路控制器 (11)

2.1.3单节点控制器 (12)

2.1.4数字调光电子镇流器 (13)

2.1.5视频车辆检测器 (13)

2.1.6亮度检测仪 (14)

2.2控制系统的地址配置及数据存储 (14)

2.2.1控制系统的地址配置 (14)

2.2.2控制系统的数据存储 (17)

2.3控制系统调节功率的实现方法 (18)

2.3.1灯具控制 (19)

2.3.2状态查询 (20)

2.4本章小结 (22)

第三章基于PLC的隧道照明控制系统软件设计 (23)

3.1控制系统软件结构 (23)

3.2上位机调试软件模块 (23)

3.3PLC软件模块 (25)

3.3.1主循环程序控制模块 (25)

3.3.2分支程序控制模块 (26)

3.3.3定时测试程序控制模块 (30)

3.3.4紧急预案执行控制模块 (31)

III

3.4现场其他设备软件模块 (32)

3.5软件开发环境 (32)

3.6通讯协议设计 (32)

3.6.1上下位机通信的实现 (32)

3.6.2下位机与其他设备通信的实现 (37)

3.7具体软件代码 (38)

3.8本章小结 (47)

第四章基于PLC的隧道照明控制系统算法设计 (48)

4.1控制算法设计 (48)

4.2隧道灯具布置方案及交通数据采集 (49)

4.3隧道内部亮度计算 (51)

4.3.1实际亮度 (51)

4.3.2需求亮度 (52)

4.3.3调光的期望功率计算 (54)

4.4能耗计算 (57)

4.5本章小结 (58)

第五章系统实现 (59)

5.1实验系统 (59)

5.2实验系统调光 (60)

5.2.1隧道灯查询 (60)

5.2.2单个回路灯调光 (61)

5.2.3系统整体调光 (62)

5.3系统可靠性分析 (63)

5.4本章小结 (64)

结论 (65)

参考文献 (67)

攻读硕士期间取得的研究成果 (69)

致谢 (70)

IV

第一章绪论

第一章绪论

1.1研究背景及意义

我国是一个多山的国家，国土面积中很有多地域是重丘或山地。为了克服地形限制与高程障碍、缩短行车里程、节约行车时间，公路隧道的建设里程逐年增加[1]。尤其近年来，随着国民经济的迅速发展，公路建设规模日益扩大，我国已成为世界上隧道发展最快、数量最多的国家。

隧道作为高速公路的特殊路段，车辆驶入隧道内部会出现一些特殊的视觉现象。由于隧道环境相对封闭、高度有限且侧向净宽较小，隧道外部的光照比内部要强的多，当车辆驶入隧道时，驾驶员眼前会出现“黑洞现象”，这是因为人眼由光强的地方进入光弱的地方，要经过一段的适应时间才能看清周围的环境情况。在由隧道内部驶出的过程中驾驶员眼前会出现“白洞现象”，这种现象产生的原因刚好和“黑洞现象”的原因相反，因为人眼由光弱地方进入光强的地方，很容易出现眩光[2]。在隧道中间段，车辆排出的雾气容易在车灯的照射下发生散射现象，影响隧道内部的可见度[3]，进而影响驾驶员的视线。为了创造良好的视觉环境，改善隧道内部的光照，确保车辆能安全通过隧道，必须在隧道内部安装照明设备。

20世纪末期，我国大部分公路隧道都没有安装照明设施，有少量的隧道悬挂几盏路灯供行人照明，仅仅有几座隧道安装了照明设施，而且照明控制的技术标准也很低。隧道内部没有安装照明设施，对公路隧道的行车带来了十分不安全的影响。合适的照明环境是高速公路保证交通安全的重要环节，为了保障公路隧道行车安全，国家标准规定对于大于100m长度的隧道都必须安装照明系统[4]。

在隧道的设计中，照明控制要求是以全年行车安全为出发点。传统设计中通常以隧道洞外最大亮度、远期最大交通量及最高行车速度来作为洞内最大照度设计的主要参考依据，进而来确定隧道内部各段灯具功率和分布密度，在实际应用中，始终使得隧道各段的照明长度和亮度值运行在最大状态[5]，因此，基于传统思路设计的隧道照明系统造成了使用过程中大量的电能浪费。另外，从利于驾驶员行车的安全性角度来考虑，特别是在长大隧道内部由于行车时间较长，为了减轻驾驶员视觉疲劳，减少交通事故的发生，使其在隧道内行驶时视觉更自然，就要求隧道照明环境能提高照明亮

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/iqce.html