【正文】 出現(xiàn)一系列的視覺問題，為適應(yīng)視覺的變化，當(dāng)汽車駕駛員駛車進入隧道入口時，在白天，突然面對一個亮度相對很低的光環(huán)境入口，視覺需要盡快調(diào)整以適應(yīng)光環(huán)境由明到暗的變化，會出現(xiàn)“黑洞效應(yīng)”；在駛出隧道時情況正好相反，面對一個白亮的洞口視覺需要盡快調(diào)整以適應(yīng)光環(huán)境由暗到明的變化，會出現(xiàn)“白洞效應(yīng)”；在夜晚，同樣需要清楚地看到前方路況。最后通過 PLC 仿真 軟件 對 手動和自動控制以及手動控制下的 晴天 ，多云， 陰天 ，夜間，更夜控 制 程序 的仿真 和 結(jié)果進行 了充分的分析 。同時 主要詳細分析了人工手動控制和分段時序兩種隧道照明控制方案和詳細 簡紹 了 可編程控制器 PLC定義 ，功能， 工作原理 的簡紹 。 本論文首先 介紹 了 本文研究背景和意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并且點出本文研究內(nèi)容是如何確定的 。 二 ○ 一五 屆 畢 業(yè) 論 文 基于 PLC的隧道燈光控制系統(tǒng)設(shè)計 學(xué) 院： 電子與控制工程學(xué)院 專 業(yè)：自動化（交通信息與控制） 姓 名： 學(xué) 號： 202132021225 指導(dǎo)教師： 完成時間： 2021 年 6 月 10 日 二〇一五年七月 基 于 PLC 的 隧道 燈光 控制系統(tǒng) 共 47 頁 第 1 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 摘 要 隨著我國山區(qū)高速公路的快速建設(shè)和發(fā)展，隧道工程在公路工程建設(shè)中所占的比例 越來越大，與此同時，隧道照明系統(tǒng)的設(shè)計和維護也變得越來越重 要。良好的隧道照明設(shè)計就是考慮隧道長度、路面類型、公路線型、內(nèi)飾、有無人行道、設(shè)計時速、交通量和汽車種類等相關(guān)因素，進行隧道光源光色、燈具選擇，燈具排列布置，合理的誘導(dǎo)照明設(shè)計及照明控制設(shè)計，達到滿足駕駛員交通安全的視覺信息采集，提高駕駛的安全性和舒適感，并最終達到降低運營成本的目的。然后對 隧道照明回路亮度進行了 詳細的 計算分析，并且對 手動控制、分時段進行 的時序控制方式和根據(jù)洞內(nèi)外的亮度值自動控制照明回路的全自動控制三種方式以及他們的優(yōu)缺點 進行 了 分析 及對比 。 本次 課設(shè) 根據(jù)高速公路隧道照明控制要求分析 選用 了西門子 PLC S7－ 200 系列 ,設(shè)計了通過手動控制和分 段 時序控制對隧道照明系統(tǒng)進行控制 ，同時 針對手動控制和分段時序控制方案設(shè)計了基于 PLC 的硬件與軟件系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞： 公路隧道，隧道照明， PLC， 仿真模擬 基 于 PLC 的 隧道 燈光 控制系統(tǒng) 共 47 頁 第 2 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ Abstract With the rapid construction and development of our country mountainous area highway, tunnel engineering in the highway engineering construction occupies the proportion is more and more. At the same time, the design of tunnel lighting system and maintenance bees more and more important. Good tunnel lighting design is to consider the factors related to the length of the tunnel, and the type of the road, road shape, interior, sidewalk, design speed, traffic volume and vehicle types such as, tunnel of color of light source, lamps and lanterns, lamp arrangement, reasonable induction lighting design and lighting control design, to meet the visual information gathering of driver39。因此需在隧道內(nèi)設(shè)置附加電光照明。 同時， 如何在隧道內(nèi)各段采用不同強度的照明來改善隧道內(nèi)的光照及其分布，創(chuàng)造洞內(nèi)良好的工作視覺環(huán)境，確保在白天和夜間行駛的車輛以設(shè)計速度能夠安全地接近、穿越和通過隧道，預(yù)防隧道內(nèi)交通事故的發(fā)生，保證隧道的正常運營，就是隧道照明控制系統(tǒng)要解決的問題。 照明 照明 的 意義 隧道照明可以改善隧道內(nèi)路面狀況，改善隧道內(nèi)視覺享受，減輕駕駛員疲勞，有利于提高隧道通行能力保證交通安全。根據(jù) 《公路 隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》（ JTJ0261999）規(guī)定 ，長度大于 100m 的隧道都應(yīng)設(shè)置電光照明設(shè)施 [1]。 （ 6） 隧道 在白天也需要照明，并且，白天的照明設(shè)計比夜晚更加復(fù)雜。 同時 ，在設(shè)計隧道照明的同時， 為了 實現(xiàn)節(jié)約能源 、提高照明效果并保證隧道行車的安全性和舒適 性 情況下，我們通常可以考慮 以 下幾個方面： （ 1） 亮度 —— 由于隧道內(nèi)部和外部的正常日照 光度 不同，尤其是 在白天 ，內(nèi)外 光線亮度差較大 ， 會給駕駛員 造成視覺 的不適應(yīng)，影響駕駛員的判斷，從而導(dǎo)致交通事故。 其中 ， 白天隧道入口段的亮度要根據(jù)隧道外的亮度、車速 、 入口外額視 場 和隧道長度來確定。 （ 2） 亮度 均勻度 —— 良好的視覺 功能 不但要求有一個好的平均亮度，還要求路面上的平均亮度和最 小 亮度之間不能相差太大。 總體 亮度均勻度是 指隧道 內(nèi)部 的路面上最小亮度和平均量的比 值 ，縱向均勻度是指在車道 軸線 上最 小 路面亮度和最大 路面亮度 的比值。 （ 3） 炫光 —— 炫光的形成是由于 視 場中有極高的亮度或亮度對比 存 在，而使視功能下降或使眼睛 感到 不舒適。炫光 會使人 對障礙物的辨認能 基 于 PLC 的 隧道 燈光 控制系統(tǒng) 共 47 頁 第 7 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 力下降，危 及 行車安全。 （ 4） 頻閃 效應(yīng) —— 頻閃是指在較長的隧道中，由于照明器排列的不連續(xù)，導(dǎo)致司機不斷地受到明暗變化多刺激而產(chǎn)生的煩亂。 （ 5） 照明 控制 —— 合理的照明控制會 隨照明 需求的變化而適 地 改變照明 水平 ，以減少不必要的能源浪費。 研究 概況 研究概況 對公路隧道照明設(shè)計的研究國外開始于 20世紀 50年代，相比我國較早，而且歷經(jīng)較長時間的研究和發(fā)展，技術(shù)已相對完善。為規(guī)范隧道照明的設(shè)計和施工，降低交通事故的發(fā)生率， 80 年代以后，各個國家陸續(xù)頒布了隧道照明設(shè)計規(guī)范， 1982 年 CIE(國際照明委員會 )制定的 ()標準在當(dāng)時被廣泛認可，在接下來的 1990 年和 1995 年這個標準分別被做了修訂，與此同時，世界各國也隨即執(zhí)行了各自的標準，如日本 1990 年出版的《隧道照明指南》， 1997 年的 EUROSTD《歐洲隧道照明標準》等，這些發(fā)達國家的照明技術(shù)及照明理論相對我們國家來說比較完善，因而己形成規(guī)范性的標準。例如，瑞士已研究出了多種隧道照明燈具，隧道光源選擇高壓鈉燈，很多隧道洞口段采用逆光照明配光方案 。另外，為了迎合人們對公路隧道燈具造型和質(zhì)量要求逐漸加強的需求，國外在公路隧道燈具的結(jié)構(gòu)和外殼材料、外觀質(zhì)量、燈具功能、密封材料、反射器材料、燈具和隧道的匹配，燈具的光學(xué)特性等方面也做了大量的研究。 隧道照明控制技術(shù)的研究也是許多發(fā)達國家的研究重點，隧道照明控制以前大多采用邏輯分組控制的方式，而現(xiàn)在的研究傾向于根據(jù)隧 道內(nèi)交通量的大小、車速、天氣狀況等因素的網(wǎng)絡(luò)智能控制技術(shù)的研究。 隨著我國公路建設(shè)的突飛猛進，隧道通車里程也隨之增加，這就巫待一套比較完善的公路隧道設(shè)計規(guī)范問世。 但是，因為我國對隧道照明技術(shù)研究的時間較短，對駕駛員的視覺生理和駕駛行為研究甚少，而且我國高速公路建設(shè)集中于最近的十幾年中，大量的隧道建設(shè)是在經(jīng)驗和研究支撐不足的情況下建成的，導(dǎo)致很多問題的發(fā) 生。 小結(jié) 本章探討實際隧道的控制要求，從而組建控制系統(tǒng)。 基 于 PLC 的 隧道 燈光 控制系統(tǒng) 共 47 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 內(nèi)容 第一章 :緒論。 第二章 :公路隧道照明控制策略。手動控制、分時段進行的時序控制方式和根據(jù)洞內(nèi)外的亮度值自動控制照明回路的全自動控制三種方式以及他們的優(yōu)缺點 ,同時主要詳細分析了人工手動控制和分段時序兩種隧道照明控制方案。 第四章 :本章 簡紹了 西門子 PLC s7200仿真 軟件以及 對 手動和自動控制以及手動控制下的 晴天 ，多云， 陰天 ，夜間，更夜控制 程序 的仿真 和 結(jié)果 進行 了充分的分析 。本章總結(jié)了主要研究成果，分析了不足之處，對今后的工作做出了展望。 亮度計算比較復(fù)雜，除涉及照度計算有關(guān)的內(nèi)容外，它還與觀察點的位置、 路面材料等有關(guān)。 根據(jù)《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》，隧道內(nèi)某燈具在路面計算點產(chǎn)生的亮度可按式 21計算 [4]： ? ????? ,2HIL cpi ? 21 式中： piL —— 燈具 i在計算點 P產(chǎn)生的亮度 （ 2mcd ）； ?cI —— 燈具在計算點 P 的光強值（ cd）； H—— 燈具光源中心至路面的高度（ m）； ? ???? , —— 亮度簡化系數(shù)； ? —— 觀察面與光入射面之間的角度（ o ）； ? —— P點對應(yīng)的燈具光線入射角（ o ）； 數(shù)個工具在計算點產(chǎn)生的亮度可按下面的公式 2－ 2計算： pinip LL ??? 1 22 式中： pL —— P 點的亮度（ 2mcd ）； 計算區(qū)域內(nèi)路面的平均亮度可按下面公式 2－ 3計算 [3]： 基 于 PLC 的 隧道 燈光 控制系統(tǒng) 共 47 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ mLLmp pav??? 1 23 式 中： avL —— 計算區(qū)域內(nèi)路面的平均亮度（ 2mcd ）； 由亮度計算公式得知，要計算某燈具在路面計算點產(chǎn)生的亮度需要的參數(shù)有：crI、 H、 ? 、 ? 和 ? ???? , ，其中，crI可以按燈具廠商提供的光強表取值； H為燈具光源中心至路面的高度，為己知數(shù)據(jù)； ? ???? , 的值可以通過《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計規(guī)范》附錄