三峡翻坝高速公路隧道照明节能控制系统研究与实现

论文摘要

三峡翻坝高速公路位于湖北,总投资40.13亿元,2010年12月31日正式通车。翻坝高速公路全长约58公里,桥隧比约54%,共需贯通13座隧道,其中超过3000米的特长隧道5座,全线最长的鸡公岭隧道长达4500余米。国内目前的针对道路的照明节能系统种类繁多,主要分为以下几种：（1）采用节能灯具进行照明,如正在广泛推广使用的LED照明灯具；（2）策略控制,如定时开关,光电控制,智能照明等；（3）新能源照明,如太阳能,风能等；照明节能系统可采用以上一种类型,也可多种类型叠加,如采用策略控制的同时,更换节能照明灯具,进一步节约能耗。对于道路的照明节能系统,不同地区不同路段,由于外界环境,照明需求等不同,所采用的照明节能控制往往也不尽相同。普通道路白天光照良好条件下不需要打开照明,而在夜间由于道路环境比较复杂,又有人又有车,照明节能只能通过调节照明亮度进行控制,不能完全关闭照明。高速公路是不需设置照明设备的,而隧道由于其封闭性没有自然光照,必须保证照明条件,特别是在一些特长甚至超长的隧道高速公路中,照明系统至关重要。隧道耗电占高速公路运营中的很大一部分,在实际营运中电能的浪费十分严重,营运过程中为了节约电能,产生了照明与行车安全之间的矛盾等问题。将传统道路上使用的照明节能系统应用于高速公路隧道照明,能够节约一部分的能耗,但由于隧道照明的特别需求,不能达到预期的节能需求。特别是在午夜后,由于车流非常小,大部分的隧道在无车情况下也只能打开,产生了严重的浪费。新型的基于隧道的节能照明控制系统针对高速公路隧道通车特点,研究实现了一种“最有效”的节能系统,即当隧道内无车通行时,关闭隧道照明,根本上解决了能耗问题,且节能系统24小时运行,特别是在午夜时,节能效果非常明显。初期运行监测显示日关闭照明2-4小时,而LED功率为50W,日均节电约72千瓦时左右。综合叠加其他类型的节能方式,如选用LED灯具,无极灯等,三峡翻坝高速公路隧道将高速公路用于隧道照明的费用降到最低,达到“绿色运营、低碳运营”的目的。节能系统设计思路清晰,实现比较复杂,特别是在一些较长的隧道中。本论文中讲到的隧道如不加说明,均为长隧道。论文首先介绍一些目前国内常见的照明系统,研究了新型隧道照明节能方案的设计结构。对于隧道照明节能控制系统中的车流检测的多种方案,进行了详细的研究与分析。最后,通过在三峡翻坝高速公路龚家坝隧道现场试验,计算新型照明节能控制系统的节能效率,阐述了今后系统的进一步改进方案,拓展其应用范围。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 开关控制
• 1.2.2 太阳能照明
• 1.2.3 策略控制
• 1.3 课题意义及研究内容
• 第二章 系统硬件设计
• 2.1 系统构成
• 2.2 车流检测模块
• 2.2.1 感应线圈
• 2.2.2 视频检测器
• 2.2.3 微波检测
• 2.3 控制模块
• 2.3.1 处理器
• 2.3.2 接口板设计
• 2.4 远程监控系统
• 2.5 系统安装
• 第三章 系统软件设计
• 3.1 嵌入式控制软件
• 3.1.1 车流计数策略与软件流程
• 3.1.2 嵌入式软件实现平台Qt简介
• 3.2 监控客户端软件
• 3.2.1 子网广播
• 3.2.2 流程设计与实现
• 3.2.3 进程守护
• 第四章 开放式系统设计
• 4.1 系统开发周期
• 4.2 开放式体系结构
• 4.2.1 物理层
• 4.2.2 网络层
• 4.2.3 传输层
• 4.2.4 应用层
• 4.2.5 信息汇聚层
• 第五章 系统调试及节能效率分析
• 5.1 系统登陆
• 5.2 用户配置
• 5.3 数据分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 系统总结
• 6.2 系统展望
• 参考文献
• 致谢