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设计说明书部分资料如下

1.1 选题背景及实际意义

一、选题背景

随着交通基础设施的不断发展，公路隧道的建设数量日益增多。隧道作为一种特殊的交通环境，其照明系统对于保障行车安全至关重要。然而，传统的公路隧道照明系统在实际应用中存在着一些问题。

一方面，传统隧道照明通常采用固定的亮度模式，无法根据实际交通状况和环境变化进行动态调整。这就导致在交通流量较小或无车辆通行时，照明系统依然保持较高的亮度，造成了大量的能源浪费。另一方面，传统照明系统的控制方式较为单一，往往依赖于定时控制或人工操作，难以实现精准的照明控制，无法满足不同情况下的照明需求。

同时，随着物联网技术的飞速发展，各种无线通信技术不断涌现。LoRa 物联网技术以其低功耗、远距离传输、抗干扰能力强等特点，在众多领域得到了广泛应用。将 LoRa 物联网技术应用于公路隧道照明控制系统，可以实现对隧道内照明设备的远程监测和控制，为解决传统隧道照明系统的问题提供了新的思路和方法。

此外，在全球能源紧张和环境保护的大背景下，节能减排成为了各个行业的重要任务。公路隧道照明系统作为能源消耗大户，如何提高其能源利用效率，降低能源消耗，成为了亟待解决的问题。基于 LoRa 物联网的公路隧道按需照明控制系统的研究与开发，正是顺应了这一时代需求。

二、实际意义

节能降耗
基于 LoRa 物联网的按需照明控制系统可以根据隧道内的实际交通状况和环境光照强度，动态调整照明亮度。在交通流量较小或无车辆通行时，降低照明亮度，减少能源消耗；在有车辆通行时，根据车辆的位置和行驶速度，适时提高照明亮度，确保行车安全。通过这种按需照明的方式，可以大大降低隧道照明系统的能源消耗，实现节能降耗的目标。

提高行车安全
该系统能够实时监测隧道内的交通状况和环境变化，为驾驶员提供更加合理、舒适的照明环境。在车辆进入隧道时，系统能够迅速响应，提高相应区域的照明亮度，避免因照明不足而导致的视觉盲区，提高驾驶员的反应时间和行车安全性。同时，稳定的照明环境也有助于减少驾驶员的视觉疲劳，降低交通事故的发生概率。

便于管理和维护
借助 LoRa 物联网技术，管理人员可以通过远程监控平台实时了解隧道内照明设备的运行状态、能耗情况等信息。一旦出现故障，能够及时发现并进行维修，提高了管理效率和维护水平。此外，系统还可以对照明设备的使用寿命进行监测和预测，为设备的更新和更换提供依据。

推动智能交通发展
公路隧道按需照明控制系统是智能交通系统的重要组成部分。该系统的应用不仅可以提高隧道照明的智能化水平，还可以与其他交通管理系统进行集成，实现交通信息的共享和协同控制，为推动智能交通的发展做出贡献。

总之，基于 LoRa 物联网的公路隧道按需照明控制系统具有重要的选题背景和实际意义。它不仅可以解决传统隧道照明系统存在的问题，实现节能降耗和提高行车安全的目标，还可以推动智能交通的发展，具有广阔的应用前景。

1.2 国内外研究现状

国外研究现状：

技术应用方面：在国外，基于 LoRa 物联网的公路隧道按需照明控制系统的研究和应用起步较早。一些发达国家如欧洲的德国、荷兰等，以及北美地区的国家，由于其公路隧道建设历史较长且技术发展迅速，对于隧道照明的智能化需求较高。他们将 LoRa 技术广泛应用于隧道照明系统中，通过在隧道内布置大量的传感器节点，实时采集环境光照、车辆流量、车速等信息，并利用 LoRa 网络将数据传输至控制中心，实现对照明设备的精准控制。例如，荷兰的一些隧道采用了这种技术，根据车辆的实时位置和行驶速度，动态调整照明亮度，在保障行车安全的同时，显著降低了能源消耗。

系统集成与优化方面：国外的研究团队注重系统的集成与优化，不仅仅关注照明控制的准确性，还致力于提高整个系统的稳定性和可靠性。他们通过优化 LoRa 网络的布局和参数设置，提高数据传输的效率和质量，减少信号干扰和延迟。同时，将照明控制系统与隧道的其他智能系统，如通风系统、监控系统等进行集成，实现信息的共享和协同工作，提高隧道的整体运营管理水平。例如，德国的一些隧道项目中，照明控制系统与通风系统相互配合，根据车辆的流量和行驶速度，自动调整通风和照明的强度，既保证了隧道内的空气质量，又降低了能源消耗。

理论研究方面：国外的学术机构和科研团队在理论研究方面也取得了一定的成果。他们深入研究了 LoRa 技术在隧道照明应用中的通信协议、网络拓扑结构、数据传输机制等关键技术问题，为实际应用提供了理论支持。此外，对于隧道内的光照模型、驾驶员的视觉特性等方面也进行了深入的研究，以更好地满足驾驶员的视觉需求，提高行车安全性。

国内研究现状：

技术研发与应用方面：近年来，国内对于基于 LoRa 物联网的公路隧道按需照明控制系统的研究和应用也取得了显著的进展。随着国内物联网技术的不断发展和普及，越来越多的科研机构和企业开始关注隧道照明的智能化问题。一些大型的交通工程中，已经开始采用 LoRa 物联网技术实现隧道照明的按需控制。例如，北京、上海等城市的一些重要隧道工程，通过引入 LoRa 技术，实现了对隧道照明的远程监控和智能调节，提高了照明系统的管理效率和节能效果。

产学研合作方面：国内的产学研合作在该领域也较为活跃。高校、科研机构与企业之间紧密合作，共同开展技术研发和项目实施。高校和科研机构提供理论支持和技术创新，企业则负责将技术成果转化为实际产品和应用。这种产学研合作的模式，加速了技术的推广和应用，推动了行业的发展。例如，一些高校与照明企业合作，共同研发了基于 LoRa 物联网的隧道照明控制系统，并在实际工程中得到了应用。

政策支持方面：我国政府对于智能交通和节能减排的重视，也为基于 LoRa 物联网的公路隧道按需照明控制系统的发展提供了有力的支持。政府出台了一系列政策和标准，鼓励和引导企业开展隧道照明的智能化改造，提高能源利用效率。同时，加大了对相关科研项目的支持力度，推动了技术的不断创新和发展。

1.3 课题主要内容

本设计是基于Lora物联网的公路隧道按需照明控制系统，主要实现以下功能：

从机通过超声波模块检测车距

从机通过红外对管检测隧道车流量

从机通过光敏电阻检测隧道外光照强度

主机通过Lora连接从机，控制隧道内灯光

主机通过oled显示车流量，车距等信息

主机通过按键设置模式，灯光强度等

主机通过WiFi模块连接阿里云，实现远程控制