基于照度及车流量的城市智能照明系统模糊控制研究

摘要

本文的研究受四川省科技厅科技支撑计划项目“城市绿色照明节能系统关键技术研究和应用示范”的支持。随着我国城市现代化以及城市扩张脚步加快，城市智能照明系统的规模逐渐增大，其能源消耗高的缺点也越来越引人关注。城市智能照明系统中存在着开关灯方式不准确、缺乏异常天气应对策略、运行时使用的调灯方案也没有考虑夜间路面情况等弊端，从而造成了电能的严重浪费。随着LED灯具技术的发展成熟，结合当前照明系统的控制现状，引入新型灯具及技术研究设计一种新型更节能更智能的系统控制方案具有重要的意义。
　　本研究首先构建了城市智能照明系统控制模型，在此基础上设计出双模糊控制器切换的控制方案。设计了整套软件系统运行方案，包括系统监控，系统开关灯操作，系统运行调光期间操作，开关灯期间及运行调光期间切换方案，系统针对异常天气应对及故障判断等。其次，设计了光照模糊控制器及车流量模糊控制器，分别负责系统开关灯期间及系统运行期间进行的操作。在设计光照模糊控制器时对成都市日出日落时间进行分析，并统计规律设计光照模糊控制器的隶属度函数。在设计车流量模糊控制器时，在考虑到LED灯具有启动快，易调光灯等特性的基础上，对夜间车流量进行检测及预测操作，以得到的结果作为车流量模糊控制器调光依据，结合合作单位的LED路灯调节专利技术（专利申请号201120466375.9），对灯具进行夜间调光操作，从而达到节能的目的。在车流量检测时，引入增强二值化方法以及引入SVM（Support Vector Machine）机器学习方式对车灯识别匹配，与传统圆形度判别方案准确性有所提高。第三，使用DIALux软件计算了路面平均照度，对夜间调光可行性进行了验证。使用MATLAB对整个系统仿真，对节能效果进行验证。最后使用java语言开发了城市智能照明系统软件部分。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究目标与研究内容

1.4 论文结构安排

第二章 城市智能照明系统控制模型设计

2.1 模糊控制理论概述

2.2 城市智能照明系统控制模型研究

2.3 城市智能照明系统整体结构设计

2.4 本章小结

第三章 环境照度及夜间车流量检测预测技术研究

3.1 环境照度检测研究

3.2 夜间车流量检测

3.3 短时夜间车流量预测

3.4 本章小结

第四章 城市智能照明系统控制方案研究

4.1 光照模糊控制器设计及实现

4.2 车流量模糊控制器设计及实现

4.3 城市智能照明系统仿真结果分析

4.4 本章小结

第五章 城市智能照明系统软件设计及实现

5.1 城市智能照明系统功能设计

5.2 系统开发设计及实现

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献