隧道照明智能感知系统研究与开发开题报告

1. 研究目的与意义

伴随着建设规模的不断扩大，公路隧道的运营成本不断增高，如何降低运营成本，并提高隧道的安全性能，已经成为交通部门越来越关注的问题了。隧道照明是隧道建设中不可缺少的设施，同时也是隧道内耗能最多的系统。

在现有的隧道的照明控制系统中，多数采用时序控制，主要通过投退不同的照明回路，以增减工作灯具数量的方式来达到目的。这种方法简单可靠，但是未考虑环境因数对照明的影响，并不能完全满足隧道照明的需求，而且耗能相对比较高。本文以完善控制策略为目的，提出了一种led隧道照明控制系统的实现及其应用方案，这种方法既能最大程度的节省能源消耗，保证了安全性，又使得驾驶员在隧道行驶中有舒服的视觉。

2. 课题关键问题和重难点

根据隧道的特殊情况,系统采集隧道洞内亮度值、车流量等信息，通过调整led灯的输出功率来调节隧道内部的亮度值，采取分段照明控制的方式，对隧道内各段灯具进行独立分组控制，在保证行车安全的前提下，实现最大限度的节能。

本次设计中的难点

1,数据采集端的数据的准确性,只有当数据准确时，才能有一个合理的隧道的亮度的阈值

3. 国内外研究现状（文献综述）

1.国外研究现状

在隧道照明智能控制方面,国外研究者提出了许多智能控制的理念。例如,1960年前后在意大利与法国之间的一条隧道就已经按照交通量的多少对隧道进行照明调光^[1]，隧道照明智能化从此拉开帷幕。1964年荷兰学者d.a.schreuder提出根据外界亮度变化调整照明亮度的隧道照明理论^[2]，此后，世界各国相继制定了符合本国国情的隧道照明方案，并得到广泛的应用。2004 年，国际照明协会的专家学者共同研讨并发布了《cie公路隧道和地下通道照明指南》，该指南作为全世界公路隧道照明标准一直沿用至今^[3]。

2005年 jim degnan与p.e在《lighting mountains》一文中对隧道照明的应用理论与方法以隧道内光源的选取进行了详细的论述^[4]，2007年2月12日美国推广使用led作为路灯光源,在路灯方面实行了城市照明推广的led城市白光计划，为智能照明的顺利推行埋下伏笔;2009年s leitao、ejs pires与 pbdm oliveira在遗传算法在隧道照明的应用一文中提出隧道必须保证一个最小的亮度，利用遗传算法开发出一款软件框架，实现隧道路灯的亮度按需远程调控的构想;2010 年9月29日doe与cree公司联合起来为ledcity计划的顺利推行发出自己的呼声，提出绿色智能照明环保地球的理念^[5]。

4. 研究方案

本次主要是用到单片机结合多个传感器的技术来实现课题要求,本次使用的单片机主要是stm32c8t6最小系统板,该芯片最高72mhz的工作频率，拥有64k或128k的闪存程序存储器，支持定时器，adc, spi，i2c usart等外设, 并且多达80个快速i/o端口，所有的i/o口可以映射到16个外部中断,完全能够达到本次课设项目的要求，

这次用到的采集数据的传感器主要有超声波传感器,红外传感器,光照强度传感器,因为本次项目需要用到的入口参数有车速，车流量以及隧道外的光照强度,

所以我们用超声波模块来检测车的速度，我们所用的超声波模块(hc-sr04)具有性能稳定，测度距离精确，高精度且易于使用的优点，并且占用单片机的io口资源少,只需要占用2个io即可读取到该模块的数据,节省了单片机的资源并且在程序中我们会用到定时器中断的方式来接收数据，这样极大的少占用了单片机的cpu，使得单片机能够做其他的计算

5. 工作计划

第19周 搭建开发环境,用keil5来开发stm32,配置好keil5的环境(包括下载stm32f1的支持包，还有stlink的支持包)，熟悉keil5的操作，能够熟练的运用keil5来使得编写代码更加的方便，现在代码的仿真包括烧录用stlink比较方便，并且撰写开题报告。

第二学期开学的第1到2周 对课题需求进行分析，确定好需要买的材料，以及大概的需要学习的知识(stm32的代码编写)，参考一些单片机结合传感器的文献,以便于拓展自己的思路，完成开题报告并提交。

第3到4周 编写代码，主要初步建立大概模型，先将每个传感器都实现能够和单片机互联，超声波模块，亮度检测模块，红外线模块能够和单片机进行数据的传输，确保传感器的数据能够传到单片机中，并且检测每个传感器的灵敏度和准确度，确保采集的数据的误差尽可能的小，在输入参数准确的情况下才能够保证一个准确的输出