基于PSO和NN的隧道照明节能方法研究

基本信息
批准号:61463015
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:46.00
负责人:杨超
学科分类:
依托单位:华东交通大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:宋京伟,范士娟,吴至境,谢锋云,周继惠,黄传茂,李伟凯,程帅鹏
关键词:
无级调光智能控制粒子群优化算法神经网络隧道照明
结项摘要

Tunnel lighting system is the high energy consumption system of the highway tunnel, and the energy consumption of tunnel lighting will increase significantly with the increases of highway mileage and tunnel mileage, how to reduce the tunnel lighting consumption effectively has become the problem in need of solution. Therefore, intelligent energy-saving control methods for the highway tunnel lighting are researched in this project, the main research contents include: (1) to design the simulation model of a real highway tunnel with the software DIALux, to degign and establish a similarity model of the highway tunnel based on similarity theory; (2) to establish the optimization models on LED lamps' arrangement parameters of different tunnel segments, to acquire quickly the energy-saving arrangement parameters of the LED lamps with the optimization algorithm-PSO(Particle Swarm Optimization); (3) to establish the required luminance models of the different tunnel segments; (4) to realize the stepless dimming control of LED lamps with the method of combining PSO and NN(Neural Networks) and PWM(Pulse Width Modulation), and to study the energy-saving property of the method experimentally; (5) to combine the energy-saving arrangement of LED lamps and its stepless dimming control method, and to study the energy-saving property of the method experimentally; to apply the research results of the project to real tunnel lighting system to verify the effectiveness and energy-saving property of the established models and the stepless dimming control method, and to determine the optimal energy-saving method of tunnel lighting. The research results of the project can offer the basis for design and modification of tunnel lighting system, and have practical significance and extensive application prospect in reducing energy consumption of the highway tunnel lighting.

隧道照明系统是高能耗系统,随着我国公路里程和隧道里程的增加,隧道照明能耗将显著增加,如何有效降低该能耗已成为急需解决的问题。为此,本项目开展公路隧道照明智能节能方法研究。主要研究内容包括:采用DIAlux软件设计实际隧道的仿真模型,根据相似理论,设计、搭建隧道相似模型;建立隧道各区段LED灯布置参数优化模型,采用PSO优化算法,快速获取各区段LED灯的节能布置参数;建立隧道各区段需求亮度模型;采用PSO和NN相结合的控制方法和PWM调光方式实现隧道LED灯的无级调光控制,试验研究其节能性;将隧道LED灯的节能布置和无级调光控制方法相结合,试验研究其节能性;将本项目研究成果应用于实际隧道照明系统,检验本项目所建模型和LED灯无级调光控制方法的有效性和节能性,确定隧道照明最优节能方法。项目研究成果可为隧道照明系统的设计和改造提供依据,对降低公路隧道照明能耗具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

项目摘要

隧道照明系统是高能耗系统,随着我国高速公路隧道里程的增加,隧道照明能耗也显著增加,如何有效降低隧道照明系统的能耗已成为急需解决的问题。为此,本项目开展了高速公路隧道照明系统节能方法的研究。根据实际高速公路隧道结构尺寸,采用DIAlux软件设计了隧道的仿真模型;根据相似理论,设计并搭建了隧道相似模型;建立了隧道入口段和过渡段采用LED灯对称布灯方式的布灯参数优化模型,采用遗传算法得到目标隧道按照所选LED灯具的优化布灯参数,照明仿真试验验证了布灯参数优化模型的正确性和基于布灯参数优化的照明系统的节能性;建立了隧道中间段采用LED灯时5种布灯方式的布灯参数优化模型,采用复合形法得到目标隧道按照所选LED灯在各布灯方式下的优化布灯参数,照明仿真试验和模型试验验证了各布灯参数优化模型的正确性和基于布灯参数优化的照明系统的节能性;研究了LED灯的布灯方式及配光曲线对隧道照明功耗及照明效果的影响;建立了隧道入口段、过渡段、中间段和出口段的需求亮度模型;基于模糊控制器建立了4种布灯方式下的节能控制模型;采用粒子群优化算法优化模糊控制器的参数,提高了模糊控制系统的响应速度;对目标隧道中间段照明系统进行智能调光节能控制,控制后照明系统与该隧道改造后的照明系统相比,可实现大幅度节能,尤其当车速和车流量小于设计值时,节能效果更显著,仿真试验结果验证了节能控制模型的有效性;设计了适用于隧道照明控制系统的CAN应用层协议和基于PWM转DC的LED灯亮度控制模块,实现了隧道LED灯的无级调光控制;利用隧道相似模型进行了隧道中间段照明控制试验和4个隧道照明段的统一照明控制试验,试验结果验证了基于优化布灯参数和CAN总线的智能模糊调光控制方法的有效性和节能性;确定了隧道 LED 灯的最优节能方法:布灯参数优化+智能模糊调光控制的节能方法。研究成果可为隧道照明系统的优化设计和节能改造提供理论依据和方法支持,对降低公路隧道照明能耗具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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