智能控制課程研究報(bào)告

1、.學(xué)習(xí)智能控制課程研究報(bào)告標(biāo)題：高速公路隧道節(jié)能智能模糊控制系統(tǒng)研究姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器.高速公路隧道通風(fēng)照明節(jié)能智能模糊控制系統(tǒng)研究1. 國內(nèi)外公路隧道節(jié)能研究現(xiàn)狀1.1 國內(nèi)高速公路隧道通風(fēng)照明節(jié)能的研究現(xiàn)狀據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2002 年我國公路隧道通車?yán)锍桃堰_(dá) 704km/1782 座。公路隧道通車?yán)锍瘫?1979 年增長了 13 倍。同時(shí)隧道建設(shè)技術(shù)不斷的提高， 1995 年建成的成渝高速公路上的中梁山隧道長 3.165km，縉云山隧道長 2.529km，解決了我國長大公路隧道的通風(fēng)問題，1999 年通車的四川省川藏公路上的二郎山隧道長4.176km，同年通車的四川廣安地區(qū)公路

2、隧道長 4.534km，1999 年底實(shí)現(xiàn)雙洞通車的全長 2×4.116km 的浙江省甬臺(tái)高速公路大西鄰至糊霧嶺隧道， 設(shè)置了照明、通風(fēng)、防火監(jiān)控等完善的運(yùn)營機(jī)電設(shè)施。截至 2009 年底，我國已經(jīng)建成公路隧道 6139 座，總長 394.20 萬米。如此大規(guī)模的隧道建設(shè)， 不但運(yùn)營管理的任務(wù)十分艱巨，其安全與節(jié)能問題也日益突出。 其中隧道耗電占高速公路運(yùn)營中的很大一部分，以 3 公里長隧道為例，年電費(fèi)約為 400 萬元。如福建高速公路監(jiān)控廈門分中心在對(duì)高速公路廈門大帽山隧道供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能技術(shù)改造， 通過適當(dāng)提高線路電壓、 提高功率因素來改造供配電系統(tǒng)，經(jīng)過

3、一年的試運(yùn)行， 2009 年 5 月底同比無功電量下降了85.48 ，為福建高速公路減少電費(fèi)支出87492.8 元，取得了可喜的經(jīng)濟(jì)效益；對(duì)照明技術(shù)進(jìn)行改造，將射流風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處的風(fēng)導(dǎo)向下方后，以此損壞率計(jì)算，一年可減少高壓鈉燈損壞 38 盞、鎮(zhèn)流器損壞 l8 只、觸發(fā)器損壞 2 只、燈具損壞 l1 套，合計(jì)節(jié)省購買燈具費(fèi)用約 2 萬多元。 如全國高速公路隧道風(fēng)機(jī)都采用 “兩臺(tái)風(fēng)機(jī)共用一套自耦降壓起動(dòng)裝置”可節(jié)省 50的起動(dòng)裝置。1.2 國外高速公路隧道通風(fēng)照明節(jié)能研究現(xiàn)狀在公路隧道照明技術(shù)方面國外研究較早， 通過長期的研究和實(shí)踐， 技術(shù)成熟。早在 20 世紀(jì) 60 年代，依據(jù)交通量、速度和洞外

4、亮度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)光技術(shù)就已經(jīng)應(yīng)用于意、法兩國之間的 Mont Blanc 隧道照明。 80 年代后期，為了規(guī)范隧道照明設(shè)計(jì)和施工， 減少交通事故， 世界各國相繼頒布了公路隧道照明設(shè)計(jì)規(guī)范。 隨后各國制定了適合本國國情的標(biāo)準(zhǔn)，如歐洲指定的歐洲隧道照明標(biāo)準(zhǔn)、日本的隧道照明指南等。為了節(jié)約電能，提高隧道照明效果和行車舒適性，保證公路隧道安全運(yùn)行， 針對(duì)隧道燈具國外進(jìn)行了大量的研究。 依據(jù)駕駛員視覺特性和隧道內(nèi)的視覺環(huán)境制定了一系列數(shù)值計(jì)算準(zhǔn)則。 如德國的側(cè)壁面計(jì)算方法和日本.的燈具維護(hù)系數(shù)等。歐美發(fā)達(dá)國家從燈具材料、光學(xué)特性、外觀質(zhì)量、功能結(jié)構(gòu)等做了深入研究，并取得了一定的成果。公路隧道通風(fēng)方面的研究

5、由來已久，歐洲和日本在這方面的研究都做了許多的工作，處于世界先進(jìn)水平。 1919 年美國修建的穿越紐約哈德遜的 Holland 隧道，形成了世界上最早的人工全橫向通風(fēng)方式， 2000 年底通車的挪威萊爾多隧道，該隧道通風(fēng)分段的單段長度最大為 9.5km。日本對(duì)關(guān)越隧道一線采用了兩座豎井加多臺(tái)靜電除塵器的縱向組合通風(fēng)方案， 該方案能適用于任何交通方式， 任何長度的特長公路隧道的通風(fēng)，同時(shí)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。2研究的技術(shù)原理2.1 公路隧道節(jié)能研究的技術(shù)原理隧道通風(fēng)控制節(jié)能采用的是智能控制模型和智能控制的方法。 它是通過對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的模糊控制模型、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制模型和專家系統(tǒng)控制模型等進(jìn)行研究，

6、建立的智能控制模型； 模糊邏輯控制方法是把人的經(jīng)驗(yàn)形式化并引入控制過程， 再運(yùn)用模糊集合論進(jìn)行數(shù)學(xué)處理， 實(shí)現(xiàn)糊推理， 進(jìn)行判斷決策， 以達(dá)到令人滿意的結(jié)果?？刂颇K：根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)或過程控制的知識(shí)生成控制規(guī)則； 根據(jù)過程的模糊模型生成控制規(guī)則； 根據(jù)對(duì)手工控制操作的系統(tǒng)觀察和測(cè)量生成控制規(guī)則； 安全保護(hù)模塊：加密 COVI 檢測(cè)元件數(shù)量；采用平面、二次曲面擬合方法，計(jì)算隧道內(nèi) COVI 分布情況。隧道照明節(jié)能的智能控制方式是在自動(dòng)控制方式的基礎(chǔ)上，應(yīng)用人工智能、專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等智能控制技術(shù)，并采用模糊控制等智能控制算法來實(shí)現(xiàn)隧道無級(jí)調(diào)光和照明節(jié)能的目的。入口段、過渡段加

7、強(qiáng)照明 ,包括開啟 LED燈，測(cè)試 LED燈照度值，測(cè)試關(guān)鍵斷面照度值，以及關(guān)閉LED燈，開啟高壓鈉燈，在相同斷面測(cè)試該點(diǎn)的照度值。2.2 模糊控制技術(shù)模糊控制本質(zhì)上是一種基于語言規(guī)則的仿人智能控制。由于控制對(duì)象僅能提供一些模糊信息，計(jì)算機(jī)參與這類控制時(shí)必須模仿人類能夠接受和處理模糊信息、進(jìn)行模糊控制的本領(lǐng)。模糊控制器主要由模糊量化接口、模糊知識(shí)庫、 模糊推理機(jī)、 解模糊接口四部分組成，如下圖所示：.知識(shí)庫模糊量模糊量精確量輸出 y精確量模糊推理逆模糊化控制對(duì)象模糊化參考量 r模糊控制器模糊控制基本原理圖2.2.1 模糊化在模糊控制系統(tǒng)運(yùn)行中，控制器的輸入值、輸出值是有確定數(shù)值的清晰量，而在進(jìn)

8、行模糊控制時(shí)， 模糊推理過程是通過模糊語言變量進(jìn)行的， 因而必須先進(jìn)行模糊化操作。 所謂模糊化，就是把輸入值匹配成相應(yīng)語言變量語言值的隸屬度過程。設(shè)一個(gè)模糊控制器輸入的物理量為溫度 ( 以 X 表示 ) 和壓力 ( 以 XZ 表示 ) ，輸出為閥門流量的校正量 ( 以 Y 表示 ) ，這是一個(gè)典型的二輸入、 一輸出控制問題。 我們可以將溫度劃分成“低” 、“中”、“高”、“很高”四個(gè)部分 ( 或稱四檔 ) ，而將壓力劃分成“低于正?！?，“ 正?！?，“高于正?！比龣n，將閥門的開關(guān)狀態(tài)劃分為 “關(guān)”、“半開”、“中等”、“開”四級(jí)，分別定義它們的隸屬函數(shù)。人們將“溫度”稱為語言變量，溫度的“低”

9、、“中”、“高”、“較高”稱為這個(gè)語言變量的語言值。在實(shí)際控制過程中，經(jīng)常把一個(gè)物理量劃分成“正大” 、“正中”、“零”、“負(fù)大”、“負(fù)中”五級(jí)，分別以英文字母 PB、 PM、Z、NB、 NM表示。模糊數(shù)的隸屬函數(shù)可取不同的形狀，如三角形、梯形、高斯型、鐘形、 Z 形、S 形等，針對(duì)工程問題，隸屬函數(shù)的形狀對(duì)控制效果的影響不大，因此，一般取形狀簡單，容易計(jì)算，并且和其它較為復(fù)雜的隸屬函數(shù)得出得控制結(jié)果差別很小的三角形隸屬函數(shù)即可。2.2.2 模糊規(guī)則庫模糊控制規(guī)則庫是由一系列 “IF-THEN”型的模糊條件語句所構(gòu)成， 它是模糊控制器的核心， 規(guī)則是否正確地反映操作人員和有關(guān)專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，

10、是否能適應(yīng)被控對(duì)象的特性，直接關(guān)系到整個(gè)控制器的性能和控制效果?？刂埔?guī)則的生成方法：A. 根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)或過程知識(shí)生成控制規(guī)則.模糊控制規(guī)則是基于手動(dòng)控制策略而建立的，而手動(dòng)控制策略又是人們通過學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)以及長期經(jīng)驗(yàn)積累而逐漸形成的， 存儲(chǔ)在操作者或?qū)＜抑械囊环N技術(shù)知識(shí)集合，因而把蘊(yùn)涵于知識(shí)集合中的知識(shí)經(jīng)過理解、 選擇、歸納等過程抽取出來，即可形成經(jīng)驗(yàn)型的知識(shí)模型。在此基礎(chǔ)上，再經(jīng)過一定的試湊、調(diào)整，可獲得具有更好性能的控制規(guī)則。B. 根據(jù)過程的模糊模型生成控制規(guī)則被控過程的動(dòng)態(tài)特性可以用模糊語言來描述，這樣的模型稱為過程的模糊模型?；谶^程的模糊模型能建立一組相應(yīng)的模糊控制規(guī)則來達(dá)到系統(tǒng)希望的

11、動(dòng)態(tài)特性，這一組控制規(guī)則就形成模糊控制規(guī)則庫。C. 根據(jù)操作人員的實(shí)際控制過程生成控制規(guī)則在許多人工控制的工業(yè)系統(tǒng)中，熟練的操作人員可以成功地控制系統(tǒng)，但有時(shí)卻難以給出用于模糊控制所用的控制語言。 因此可以通過記錄操作人員實(shí)際控制過程時(shí)的輸入輸出數(shù)據(jù)， 并從中總結(jié)出模糊控制規(guī)則。 根據(jù)以上原則建立的初步控制規(guī)則不一定是完美無缺的， 往往還要通過試湊法或程序法等作進(jìn)一步調(diào)整?？刂埔?guī)則的靜態(tài)特性：A. 完備性：是指對(duì)于任意的輸入應(yīng)確保它至少有一個(gè)可適用的規(guī)則， 而且規(guī)則的適用度應(yīng)大于一定的數(shù)，譬如 0.5 。B. 干涉性：是指任意兩條控制規(guī)則， 如果前件部對(duì)應(yīng)語言變量的隸屬函數(shù)之間的重疊率不為零，

12、那么兩條規(guī)則就會(huì)產(chǎn)生相互作用。C. 一致性：控制規(guī)則主要基于操作人員的經(jīng)驗(yàn)，它取決于對(duì)多種性能的要求，而不同的性能指標(biāo)要求往往互相制約， 甚至是矛盾的。 這就要求按這些指標(biāo)確定的模糊控制不能出現(xiàn)互相矛盾的情況。 即任意兩條控制規(guī)則， 如果前件部相同或相似，則后件部也應(yīng)相同或相似。2.2.3 模糊邏輯推理模糊推理是指由給定的輸入到輸出的映射過程。包括三個(gè)方面內(nèi)容：(1) 推理?xiàng)l件前提隸屬度的聚集， 也即在模糊規(guī)則的前件中應(yīng)用模糊算子 ( 與、或) 。常用的與算子有 :min( 模糊交 ) 和 prod( 代數(shù)積 )常用的或算子有 :max( 模糊并 ) 和 probor( 概率或 )(2) 規(guī)則

13、激活 : 根據(jù)模糊蘊(yùn)涵運(yùn)算由前提推斷結(jié)論。常用的模糊蘊(yùn)涵算子有 :最小運(yùn)算 min(Mamdani)、代數(shù)積 prod(Larsen) 、算術(shù)運(yùn)算 (Zadeh).(3) 輸出總合 : 合成每一條規(guī)則的結(jié)論，得出總的結(jié)論。常用的模糊合成算子有 :max( 模糊并 ) 、 probor( 概率或 ) 、sum(代數(shù)積 ) 。各種模糊算子的不同組合和應(yīng)用，就有不同的推理方法，常見的有:Mamdani推理、Larsen 推理等等，這兩種推理方法的模糊合成算子都是取max(模糊并 ) ，只是模糊蘊(yùn)涵算子不同， Mamdani推理取的是 min( 模糊交 ) ，是將規(guī)則結(jié)論部分的模糊子集被規(guī)則前提條件的

14、滿足程度，即規(guī)則的力度相截(min) ，而Larsen 推理取的是 Prod( 代數(shù)積 ) ，是將規(guī)則結(jié)論部分的模糊子集與規(guī)則前提條件的滿足程度，即規(guī)則的力度相乘(prod) ，兩種推理方法差別不大。2.2.4 反模糊化所謂反模糊化，是指將模糊推理得到的控制量( 模糊量 ) 變換為實(shí)際用于控制的清晰量，也就是根據(jù)輸出模糊子集的隸屬函數(shù)計(jì)算出確定的輸出的數(shù)值。常用的反模糊化方法有 :(1) 重心法 : 重心法是取模糊隸屬度函數(shù)曲線與橫坐標(biāo)圍成面積的重心圍模糊推理的輸出值。(2) 最大隸屬度平均法 (3) 面積等分法 (4) 最大中點(diǎn)法2.3隧道照明節(jié)能智能控制隧道照明不同于一般道路照明， 有其明

15、顯的特殊性， 在隧道建設(shè)及其監(jiān)控系統(tǒng)中占有重要地位， 是隧道營運(yùn)安全的基本保障。 隨著我國交通水平的提高和發(fā)展，隧道建設(shè)與日俱增， 隧道照明設(shè)施的規(guī)模和數(shù)量也越來越大， 隧道的營運(yùn)電費(fèi)和維護(hù)成本也越來越高， 因此，既安全又經(jīng)濟(jì)節(jié)能的隧道照明技術(shù)和節(jié)能方案是隧道照明技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向。國內(nèi)隧道燈具多采用白熾燈、緊湊型熒光燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈等，可安裝在拱頂、墻壁或吊裝頂棚上，沿隧道縱向可單排布置，也可雙排布置。在雙排布置的情況下， 可成對(duì)布置， 也可交錯(cuò)布置。 為了避免燈具不連續(xù)直射光由側(cè)面進(jìn)入駕駛室造成“閃光”的不快感覺，應(yīng)盡量不將燈具裝在側(cè)面，而裝在隧道頂部兩側(cè)或中央，且安裝高度應(yīng)在路面以

16、上 4m為宜。照明燈具呈線性分布。2.3.1隧道照明控制方式（ 1）人工控制。人工控制是指根據(jù)洞外亮度、交通量、平均車速及天氣條件等因素的變化，由隧道管理人員手動(dòng)控制照明回路的開 /關(guān)或無級(jí)調(diào)控照明亮度，又可細(xì)分為遠(yuǎn)程人工控制方式和本地人工控制方式。（ 2）自動(dòng)控制。自動(dòng)控制方式是指利用光亮度檢測(cè)儀、車輛檢測(cè)器等設(shè)備采集.的相關(guān)照明控制參數(shù)，由電子設(shè)備直接控制照明回路的開 /關(guān)或無級(jí)調(diào)控照明亮度，無需人工參與控制過程，可細(xì)分為遠(yuǎn)程自動(dòng)控制方式和本地自動(dòng)控制方式。目前國內(nèi)多數(shù)隧道采用的是自動(dòng)控制為主、人工控制為輔的照明控制方式。（ 3）智能控制。智能控制方式是指在自動(dòng)控制方式的基礎(chǔ)上，應(yīng)用人工智

17、能、專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等智能控制技術(shù)，按隧道照明亮度遞減適應(yīng)曲線進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)光， 以達(dá)到安全、舒適、高效、經(jīng)濟(jì)的照明效果， 實(shí)現(xiàn)“按需照明”。2.3.2隧道照明控制模型（ 1）天氣分級(jí)控制模型是當(dāng)前普遍采用的一種控制方式，它將全天分為晴天、云天、陰天和重陰四個(gè)等級(jí)。 這種控制模式將交通量和車速視為設(shè)計(jì)交通量和設(shè)計(jì)車速而忽略兩者的變化， 僅考慮洞外亮度的變化情況， 照明控制中根據(jù)各時(shí)間段內(nèi)選擇天氣分級(jí)即可。（ 2）一元參數(shù)控制模型是以單一洞外亮度為控制參數(shù)的，不考慮交通量和車速變化，僅考慮洞外亮度變化情況。 一元參數(shù)控制模型的洞外亮度取值是洞外亮度檢測(cè)器的實(shí)時(shí)檢測(cè)值。 它通過洞

18、外亮度值的變化， 來對(duì)照明進(jìn)行控制， 以使隧道洞內(nèi)外亮度差在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。（ 3）二元參數(shù)控制模型需要同時(shí)考慮洞外亮度和交通量的變化。二元參數(shù)控制模型同時(shí)以洞外亮度和交通量為控制參數(shù)， 根據(jù)不同的值， 對(duì)照明進(jìn)行控制， 使得隧道洞內(nèi)外亮度差在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。（ 4）三元參數(shù)控制模型需要綜合考慮洞外亮度、交通量和車速變化。三元參數(shù)控制模型是以洞外亮度、 交通量、車速變化作為控制參數(shù)， 根據(jù)不同的值來對(duì)照明進(jìn)行控制，使得隧道洞內(nèi)外亮度差在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。2.3.3隧道照明節(jié)能措施(1) 合理的隧道照明光源選擇隧道照明中一般選用的光源是熒光燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈等，大多存在光帶窄、配光質(zhì)量不

19、夠、能耗高、質(zhì)量穩(wěn)定性差、壽命短等問題。普遍使用的高壓鈉燈發(fā)黃光， 導(dǎo)致隧道照明的視覺效果不佳，影響行車安全。 隨著照明技術(shù)的發(fā)展，采用新型照明燈具對(duì)保證隧道經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行有著十分重要的意義。電磁感應(yīng)燈、 LED燈等新產(chǎn)品除滿足隧道對(duì)燈具光效、光通量、壽命、工作特性、光色、顯色性和配光控制難易程度等要求外，還能節(jié)約運(yùn)行和維護(hù)成本， 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。隧道中照明光源需要針對(duì)不同隧道的條件做出合理的選擇，既考慮到隧道.照明的需要，又能滿足節(jié)能的要求。(2) 合理的洞外亮度洞外亮度 L20（S）主要與照光氣候、季節(jié)、時(shí)刻、洞口朝向、洞門構(gòu)造、植被、路面顏色等有關(guān)， 其取值大小直接關(guān)系到入口段和過渡段亮

20、度的取值， 即與隧道照明節(jié)能、 營運(yùn)電費(fèi)、 工程投資和行車安全有關(guān)。 由于隧道設(shè)計(jì)中一般采用固定的洞外亮度上限值， 沒有考慮各洞口的具體條件和特點(diǎn)， 以致造成隧道運(yùn)營照明的極大浪費(fèi)。 所以應(yīng)根據(jù)洞門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、 裝飾、視野內(nèi)洞外植被情況和當(dāng)?shù)毓鈿夂蛱攸c(diǎn)等， 通過理論分析和調(diào)查實(shí)測(cè)分析， 在光氣候理論基礎(chǔ)上合理地確定洞外的亮度值。(3) 合理的基本照明平均路面亮度值基本照明是整個(gè)隧道中以一定間隔設(shè)置的照明，即中間段照明，平均路面亮度值以駕駛員在各種設(shè)計(jì)速度下能夠辨別障礙物為標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)定。 晚上交通量少時(shí)，隧道內(nèi)透明度高， 平均路面亮度值可降低一半。 應(yīng)深入研究隧道照明標(biāo)準(zhǔn)， 確定更為合理的隧道照明設(shè)

21、計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值，以降低隧道營運(yùn)費(fèi)用。(4) 合理預(yù)測(cè)交通量隧道照明亮度和交通量也息息相關(guān)，同種車速的情況下，交通量不同要求照明亮度也不同。合理的預(yù)測(cè)交通量，可以指導(dǎo)照明優(yōu)化設(shè)計(jì)，并分期實(shí)施，做到最大限度的有效利用電能。(5) 合理設(shè)計(jì)速度隧道照明設(shè)計(jì)亮度與設(shè)計(jì)車速關(guān)系密切，合理的設(shè)計(jì)車速可以達(dá)到有效用電的目的。(6) 合理的隧道照明燈具安裝方式隧道基本路段布燈主要有中間單排布燈、兩側(cè)對(duì)稱布燈、兩側(cè)交錯(cuò)布燈三種方式。不同的布燈方式，其所用燈具數(shù)量、維護(hù)方便程度都不相同。需要根據(jù)不同的隧道條件，選擇合適的安裝方式。2.3.4隧道照明節(jié)能控制研究一般在隧道里安裝燈具的長度是幾百米或幾千米，如果按照全年最大

22、照度設(shè)計(jì)，就洞內(nèi)亮度這一指標(biāo)分析，只要是晴天，洞內(nèi)亮度就是多余的，長時(shí)間勢(shì)必造成電能的極大浪費(fèi)。 所以，應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求不斷調(diào)整隧道內(nèi)各段照明的長度和照度，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)地對(duì)隧道內(nèi)各段燈具照明的自動(dòng)控制。長度小于1000m的隧道，實(shí)現(xiàn)對(duì)各段燈具照度的自動(dòng)控制；隧道長度超過1000m，實(shí)現(xiàn)對(duì)各段的照明長度.和照度的全面動(dòng)態(tài)控制，才能從根本上杜絕隧道照明能源的浪費(fèi)。(1) 照明節(jié)能控制策略研究時(shí)間模式控制策略：根據(jù)不同季節(jié)和天氣時(shí)段，在不同的時(shí)間段打開不同組數(shù)的燈組，以此保證隧道內(nèi)外的照度差在合理范圍之內(nèi)。照度模式控制策略：根據(jù)隧道口安裝的內(nèi)外兩個(gè)照度計(jì)采集的照度差的值，動(dòng)態(tài)調(diào)整燈組的開與關(guān)。（ 2）照明

23、節(jié)能控制算法研究影響照明控制的因素主要為：交通量、洞外亮度、時(shí)間因素和外部事件等。不同的交通量對(duì)照明需求不同， 交通量越大、 平均車速越快對(duì)照明的需求也就越大。洞外亮度越大造成洞內(nèi)外亮度比加大，隨之照明需求加大。時(shí)間因素、外部事件因素主要包含交通事故、 隧道火災(zāi)、隧道維護(hù)、時(shí)序控制、人工外部指令等。手動(dòng)控制：手動(dòng)控制不需要控制算法，控制輸出直接響應(yīng)手動(dòng)操作。事件響應(yīng)控制算法：事件響應(yīng)控制主要用于緊急情況的照明預(yù)案的響應(yīng)，控制系統(tǒng)接受其他系統(tǒng)事件數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的控制聯(lián)動(dòng)。 事件響應(yīng)控制算法取決于照明預(yù)案的制定，通過事件觸發(fā)條件對(duì)照明進(jìn)行控制。自動(dòng)控制算法：自動(dòng)控制算法是依據(jù)交通量及洞

24、外亮度建立洞內(nèi)亮度理論需求曲線，然后根據(jù)洞內(nèi)亮度理論需求進(jìn)行燈具的動(dòng)態(tài)調(diào)光控制。 隧道照明理論需求曲線采用分段方式進(jìn)行計(jì)算， 分為入口段、過渡段、中間段和出口端。入口段、中間段、出口段為亮度需求直線， 相應(yīng)燈具為整體調(diào)光。過渡段為亮度需求曲線，相應(yīng)燈具為單燈調(diào)光。模擬自動(dòng)控制算法：模擬自動(dòng)控制算法是對(duì)所在地進(jìn)行每一時(shí)刻的洞外理論最大亮度值模擬， 根據(jù)模擬值導(dǎo)出隧道照明需求， 據(jù)此進(jìn)行照明控制輸出。 模擬自動(dòng)控制算法通常適用于白天的應(yīng)急控制方式， 控制觸發(fā)條件主要是在傳感器信號(hào)丟失或傳感器信號(hào)嚴(yán)重異常的情況。3. 公路隧道節(jié)能系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容為了開展困擾長大公路隧道節(jié)能關(guān)鍵問題的研究， 著力解

25、決高速公路長大隧道縱向通風(fēng)的理論與實(shí)現(xiàn)問題， 明確風(fēng)流組織、 風(fēng)機(jī)布置與原則、 風(fēng)流控制模型及其控制策略。圍繞安全、環(huán)保、節(jié)能與高效，制定適應(yīng)不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的節(jié)能與安全策略， 提出安全與節(jié)能的理論模型， 主要著眼于高速公路長大隧道的通風(fēng)節(jié)能與安全智能控制模型和照明節(jié)能與安全智能控制模型的建立， 最終建立高速公路長大隧道節(jié)能控制集成應(yīng)用系統(tǒng)。.3.1 研究安全保證前提下的智能模糊控制方法建立安全節(jié)能智能通風(fēng)控制方法，解決風(fēng)機(jī)的最優(yōu)控制問題，最大化節(jié)約能耗；建立智能照明控制模型與方法，在保障洞口與過渡段照明安全的前提下，最大化節(jié)約能耗；長大隧道照明燈具的布置方式，結(jié)合洞口亮度、隧道長度、路面

26、形式、車流量、車速、燈具的養(yǎng)護(hù)管理等情況，提出最佳的燈具布置方案。3.2 建立選擇性預(yù)測(cè)模型建立安全節(jié)能智能通風(fēng)選擇性預(yù)測(cè)模型，解決風(fēng)機(jī)的最優(yōu)控制問題。 交通流、污染物預(yù)測(cè)模型包括自回歸滑動(dòng)平均模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和樣條函數(shù)模型，通過模型的評(píng)價(jià)來選取自適應(yīng)模型。研究根據(jù)汽車流量、空氣CO 濃度和煙霧濃度來控制通風(fēng)量，研究根據(jù)天氣變化、車速、車流量設(shè)置等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制的、可編程的隧道照明控制技術(shù)，解決現(xiàn)有的隧道照明控制模式存在的節(jié)能與安全的矛盾，建立高速公路長大隧道節(jié)能控制集成系統(tǒng)。4. 高速公路隧道通風(fēng)照明節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.1 高速公路隧道通風(fēng)節(jié)能與安全智能模糊控制模型的研究與建立通風(fēng)智能控制包括： 輸入輸出模塊（檢測(cè)元件、輸出控制單元）、控制模塊（交通流預(yù)測(cè)模型、污染物預(yù)測(cè)模型、模糊控制器（ FLC）、增加風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)、風(fēng)機(jī)開啟臺(tái)數(shù)與位置）、安全保護(hù)模塊（ CO/VI 動(dòng)態(tài)）。對(duì)于正常工況，當(dāng)隧道內(nèi)污染物濃度達(dá)到最大值時(shí)， 若采用最大濃度控制法，這時(shí)必須增開風(fēng)機(jī)，若考慮未來交通量的發(fā)展趨勢(shì)， 未來一段時(shí)間交通量將減少，則污染物得排放量會(huì)減少， 不增加風(fēng)機(jī)的開啟臺(tái)數(shù)， 原來的通風(fēng)法案也能滿足運(yùn)營需求。因此，預(yù)測(cè)模型的通風(fēng)控制是通風(fēng)節(jié)能的有效手段?；谝陨纤枷?，預(yù)測(cè)模型