高速公路隧道节能照明系统的节点设计方案探讨
引言
高速公路作为交通和公共服务设施, 在我国现代化建设中发挥着极其重要的作用。 对于我国多山地区的高速公路,隧道和桥梁是高速公路建设中的重头戏, 其隧道照明系统也就成为高速公路建设、运行和维护的重大经济成本投入,对社会的经济发展产生了负面影响。
隧道建设是实现高速公路的重要方法及手段。而有效的隧道照明是保证高速公路行车安全的关键。 目前,高速公路隧道照明系统是根据我国于 2000 年 1 月发布的 《公路隧道通风照明设计规范》(简称《规范》)进行设计的。 我们的设计是结合《规范》做 LED 隧道灯节能照明控制系统研究,实行“根据隧道内外光照强度自动调光;车近灯亮、车过灯灭;较长隧道分段照明”,以实现最大限度节能减排的社会效益及降低公路运行成本的经济效益。
1.隧道智能照明系统简介
高速公路 LED 隧道灯节能照明控制系统,其组成由运行于 PC 上位机和分布于隧道内的各个路段的节点组成。各节点的作用:①负责某一路段信息的采集(温度、湿度、光强);②通过传感器(金属检测器、超声波传感器等)来检测有无车辆经过;
③当有车辆来时负责点亮本段 LED 灯,并将此消息发送给它的下一个节点;④当节点收到上一个节点的消息时,如果过 2s 后仍未检测到车辆经过,则发出报警。PC 上 位机的作用 :①接受节点采集来的信息 ,并 显示出来 ;②当上一个节点检测到车辆经过, 而下一个节点直到 2s 后仍未检测到车辆,那么上位机将发出报警,给实时监控人员。提示车辆可能因某种原因停在那一路段,并做相应的应急处理。控制方案如图 1 所示:
2.系统设计方案
2.1 软件部分
2.1.1 节点的软件设计
节点作为这个系统最基本的单元,就像神经元对于我们人体的神经系统一样。由此可见对于能否达到我们智能照明的目的,节点的开发是至关重要的。 本系统中除去隧道的入口段和出口段的节点,其余节点均是相同的。 对于节点的开发,我们采用 stm32f103vet6 这款芯片。 其特点是:①可以选择固件库开发,不必接触底层寄存器,大大缩短开发周期,降低开发难度。②性价比高。③功能丰富,工控、小嵌入式均能胜任。
这里我们仅以某节点的一个初步模型做示范,而实际应用中还需要在此基础上添加一些辅助部件(如金属检测器、LED 灯具等)。主函数的程序,用 Keil4 编写出相应的程序代码,包括相应的外部部件信号的初始化,关键程序代码如下:
while(NRF24L01_Check())//检测不到 24L01{delay_ms(500);LED1=! LED1;//DS0 闪烁}.....while(1){.....tmp_buf[4]=CAR;if(CAR==0){LED0=1;countdown=10; //灯亮 20s}}.....
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