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广西谢家洞隧道照明智能控制系统

文字:[大][中][小] 所属分类:案例展示    2020-10-14     浏览次数:762    

广西谢家洞隧道认为,节约隧道照明能源已成为隧道建设的重中之重。本文分析了既有隧道的发展和当前智能控制算法的研究,并简要阐述了当前智能控制存在的问题。并通过使用模糊神经系统控制算法,利用MATLAB对影响隧道照明的5个因素进行建模,对led灯进行无限调节,进而对巨大天气下的“亮度跳变”问题进行大数量级的调节。从而提高隧道的智能化和能耗。

隧道在城域网系统中起着至关重要的作用,随着隧道数量的增加,一系列问题必然会出现。截至2016年底,全国共有公路隧道15181条,总里程14039.7公里,近年来隧道照明发展迅速,出现了多种智能控制技术和方法,但在隧道照明智能控制系统的实际应用中还不是很成熟。国内隧道照明系统还是比较多的,大部分都是高压钠灯,很浪费能源。因此,建造一个只能调控系统,并能大大消除人力和精力消耗的隧道就显得尤为重要。

1国外研究现状西欧等科技先进的国家于20世纪5月开始研发隧道智能照明技术,将人工控制的照明整合在一起,形成协调高效的一体化智能控制系统,实现无人操作,大大消除人力资源。20世纪8月,国际照明委员会制定了多项隧道照明的设计准则和规范,形成了统一的行业规模,为隧道照明的成长做出了巨大的孝心。其中,1982年建立的《CIENo.30.2,1988》量表在世界范围内得到了广泛应用。外阳隧道的灯具和照明智能控制系统比其他系统更先进,开发了大量独特的系统。澳大利亚邦奇电子引进的Dynalite照明智能系统、奇胜科技引进的C-Bus系统、美国绿创公司引进的YANG隧道照明控制系统。尤其是飞利浦在家居、零售、办公、建筑、城市景观照明等领域创造的智能照明系统的创新和成长,已经变得特别成熟,为其他国家隧道照明的成长做出了极大的孝道。

2国内研究现状我国公路隧道照明发展相对较晚,科技成长滞后。国外的产品和技术需要很长时间才能渗透到海洋中。直到21世纪,第一个《公路隧道照明设计规范》才被交通部参照国外的比例规范公布实施。到2014年7月,《公路隧道照明设计细则》再次颁布。这两个规范的实施极大地促进了中国公路隧道照明的发展。隧道不再只靠高压钠灯照明,还要靠人力控制。同时,各地根据规范制定了自己特有的情况和地理特征,极大地促进和丰富了我国隧道照明的课程和内容。

2.1隧道智能控制算法从传统的手动控制到分层控制,道路隧道照明不断丰富,而当今的照明智能控制系统,隧道照明也日益成熟,为建设绿色节能的道路照明系统尽了大的孝心。目前,智能控制系统通过现场采集态势参数和交通参数来建立参数模型。我们考虑的控制变量越来越多,控制算法越来越多样化,隧道照明模型越来越精确、越来越节能、越来越高效。而且,随着Zigbee、蓝牙、wifi等短距离、低成本无线传感技术的快速发展,隧道照明的智能调节变得更加准确高效。最广泛使用的智能控制系统是模拟隧道外亮度、速度和交通流量的算法。2017年在郭晓杰,方春平采用自适应模糊神经控制系统建模,将输出效果转化为控制信号,从而对照明设备进行调节。对于LED灯,可以实现隧道无级调光。对于高压钠灯,可以实现分级调光。2017年7月,张德潜、洪、采用数学拟合的方法模拟分析了不同车速下交通流量、隧道外亮度和隧道坡度变化对照明功率的影响。隧道照明有很大的创新空间。智能控制系统的开发和完善对交通安静和节能具有重要意义,并为工程设计提供技术支持和依据。

2.2智能控制问题王兴平,石灵娜,涂云在公路隧道系统照明节能技术中的应用思路,设计了一种太阳能薄膜光伏遮阳棚技术与LED无级调光技术相结合的综合照明节能思路,可大大消除能耗。目前,智能调控领域仍有许多未解决的细节,难以实现真正的全方位无人化、高效化的智能照明。具体问题如下:(1)对于不同特性的隧道,没有相应的算法和控制系统。(2)没有充分考虑现有控制系统的影响因素。(3)隧道照明控制实时性差。(4)隧道照明算法的多样性没有最优理论。

3种解决方案

3.1模糊神经控制系统下的分级调光系统模糊神经控制系统是一种广泛应用于交通行业的算法,已成功应用于大量非线性问题。该方案是为了实现隧道的远程无人智能控制,在云层大量突变的情况下,接受量级超过100的分级控制系统,从而解决隧道的盲目效应、亮度跳跃、资源浪费等问题。交通量的增加会增加隧道照明的亮度;行车速度和隧道坡度会影响人的反射时间;道路亮度影响驾驶员视野。而入口的亮度s20是隧道内亮度变化的主要因素。因此,我们建立了基于隧道外亮度、交通流量、车速、隧道坡度、道路亮度等因素的模糊神经系统模型。而且灯光探测器用于实时监测洞外s20,当亮度变化较大时,可以接受大数量级的分级调节。

3.2研究步骤1)用CAD绘制隧道,输入隧道参数进行三维建模。2)利用隧道外亮度s20、交通流量Q、车速V、隧道坡度D、路面亮度l五个因素构建一个模糊神经控制函数,即隶属函数,可以选择三角形隶属函数作为函数,相对简单方便。3)对大量隧道数据进行MATLAB仿真,得到上s20与四个变量的曲线关系。并校对原始数据,验证可行性。4)将输出效果转换成控制信号,使用公式d=a l20 (t)。d是隧道内的亮度,A是亮度系数,S20(t)是各种因素影响下时间的控制函数,从而控制LED的无级调节。5)在隧道外不同亮度(晴天、阴天、部分阴天、雨天、雾天)等各种情况下进行s20检测,以确定分级调节的幅度,确定输出时间和周期刷新率,提高控制的实时性。远程智能控制系统位于监控中心,可以实时通信和监控现场。监控中心可以实时控制隧道的所有参数和设备,并可以采集大量实时隧道数据,方便后期处置和处罚。一旦发生事故,监控人员可以通过界面实时进行紧急控制,最大限度地提高灯的亮度,便于事故的处罚和隧道的检测。

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