智能节能路灯控制系统设计
河北机电职业技术学院毕业论文
题目智能节能路灯控制系统设计
系别电气工程系
专业电气自动化技术
姓名孟学文
指导教师刘成伟
目录
摘要 (3)
1 绪论 (4)
1.1 概述 (4)
2 方案论证与选择 (5)
2.1 智能路灯节能方案概述 (5)
2.2 智能路灯节能控制系统结构设计 (5)
2.3 可变电抗器 (6)
2.4 智能控制器 (8)
2.5 每只LED灯控制逻辑关系图 (8)
2.6 系统硬件总体划分 (8)
2.7 智能控制器总体设计 (8)
3 智能路灯节能控制系统各电路部分设计 (9)
3.1 环境光控制电路的设计 (9)
3.2 时钟电路 (12)
3.3 横流驱动电路 (14)
3.4 故障检测电路 (16)
3.5 电源电路的设计 (16)
3.6 报警电路的设计 (17)
4 控制部分设计 (18)
4.1 单片机系统介绍 (18)
4.2 整个系统的控制流程 (19)
4.3 显示装置流程图 (20)
总结与展望 (21)
总结 (21)
展望 (21)
参考文献 (22)
附图 (23)
智能路灯节能控制系统设计
杨亮亮
（安徽工业大学工学院农业电气化与自动化07级）
摘要：随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速地增长。电力资源已成为紧缺资源。如何节能降耗已成为近年来研究的热点课题。
本文研究的智能路灯节能控制系统是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗
而开发的基于单片机的新型节能控制系统，集稳压控制、软起动功能、自动起停、智能调
压控制于一体。智能路灯节能控制系统将晶闸管功率变换单元和智能控制系统相结合，利
用可变电抗器隔离高压和低压，将可变电抗器的一次绕组(高压)与路灯相串联，将二次绕
组与晶闸管和具有模糊控制算法的控制系统相联，通过改变其低压绕组上的电压来控制高
压绕组上电压的变化，从而达到改变路灯端电压的效果，以实现路灯的软起动和调压节
能。
本文对基于单片机的智能路灯节能控制系统进行了深入分析和研究。讨论了智能路灯节能控制系统的构思、设计方案，介绍了该装置的系统设计、工作原理，详细分析了以89C51为主控单元的硬件电路设计，以及电气连接。
关键词：单片机、智能路灯
Abstract: with the rapid development of our economy, electricity consumption is subsequently fast growth. Electric power resource has become shortage resources. How to energy consumption has become the hot topic research in recent years. This paper studies of intelligent street lamp energy saving control system is aiming at existing in urban lighting on the huge energy consumption and development based on SCM system, set the new energy-saving control voltage control, soft starter to function, the automatic starting and stopping, intelligent pressure regulating control in one body. Intelligent street lamp energy saving control systems will be thyristor power changing unit and intelligent control system by combining, high voltage and low voltage variable reactor isolation, a winding variable reactor (HVT) and street lamp in series, will be secondary windings and thyristor and fuzzy control algorithm with associated the control system by changing its low voltage to control
the winding voltage hv winding, so as to achieve the change, the effects of voltage change street lamps in order to realize the soft start and pressure regulating energy-saving.
This paper based on single chip microcomputer intelligent street lamps of saving energy control system for the in-depth analysis and research. Discusses the energy control system of intelligent street lamp conceive, design project, introduced the device system design, working principle, and analyzed the 89C51 as the controller in the hardware circuit design, the unit and electrical connections. Keywords: SCM, intelligent street light, electrical connections.
1 绪论
1.1 概述
近年来，随着经济的发展，城市道路照明的重要性同益增大。所以，保证道路照明设备的有效性与安全性，得到了越来越多的重视。此外，城市亮化工程也是城市现代化建设的重要内容，为营造优美舒适的投资环境，提升城市形象，我国城市照明工程发展迅猛，从而大大增加了城市的用电量，导致政府承担巨额的财政支出，同时也加剧了我国日趋紧张的能源供需矛盾。随着路灯照明规模的不断扩大，传统的技术方式下管理部门的维护成本也高速增长。因此，提高路灯系统的管理水平，在满足城市道路照明要求的同时，实现智能化的节能照明，在客观上有迫切要求，也是解决城市美化与能源紧张最佳选择。节能路灯不仅为城市交通提供一种科学有效的方案，保证路灯照明的有效性与安全性；而且有效利用电力资源，尽量避免电力资源的浪费；还提高了城市基础设施管理水平,在改善城市道路照明质量的同时，节省人力财力物力。
课题设计的主要研究内容是针对目前路灯照明中存在的问题，结合国内外各种路灯节能的研究成果，设计一种基于可变电抗器的新型路灯节能系统。课题研究的主要内容是基于可变电抗技术的功率单元系统结构设计；和路灯节能控制系统硬件设计；
2 方案论证与选择
智能路灯节能控制系统的方案是对系统的总体结构和每一部分的构成及功能做出简要介绍。系统核心为智能控制器和可变电抗器两部分：智能控制器主要进行数据处理，对可变电抗器给予控制信号；可变电抗器通过改变一次侧电抗实现路灯调压。
2.1 智能路灯节能方案概述
智能照明调控装置采用单片机控制系统，实时采集输出、输入电压信号与最佳照明电压比较，通过计算进行自动调节，从而保证输出最佳的照明系统工作电压，具有以下优点：优化电力质量，节约照明用电针对电网电压偏高和波动等现象，调控装置可根据用户现场实际需求，实时在线调控输出最佳照明工作电压，并能将其稳定在士2％以内，有效提高电力质量，从而达到节电的效果。
2.2智能路灯节能控制系统结构设计
智能控制器信号流程图如图2．1所示
系统工作时在固定的时间内，通过设置在路面的光传感器检测路面光照状况，并送入智能控制器，智能控制器判断路灯照明系统是否需要起动。如果需要，则控制功率变换单元完成路灯系统的软起动。
路灯节能控制系统主要由可变电抗器、智能控制器等几部分组成。路灯节
能系统结构框图如图2．2所示。
图2．2中，环境光信号和时间信号送入智能控制器进行相应处理，智能控制器负责对检测信号做出处理给出控制信号控制可变电抗器，由可变电抗器触发晶闸管导通角调节路灯两侧电压，达到实时控制和节能的目的。
2.3 可变电抗器
可变电抗器由可变电抗变换器和功率变换器构成，是对传统电抗器的一次结构性创新。它在传统电抗器中引入了二次线圈，二次线圈与电力电子功率变换器连接。通过智能控制器控制电力电子功率变换器，改变可变电抗变换器二次侧的电流，从而改变可变电抗变换器的一次侧的电流，当输入电压不变时，即实现可变电抗器阻抗的改
变。基于功率变换的可变电抗器的结构框图如图2．3所示。
图2．3中，可变电抗变换器的一次绕组直接与路灯负载相接，在变换器中增加二次线圈，将二次线圈与功率变换器以及智能控制器连接。通过智能控制器与电力电子功率变换单元来控制可变电抗器的二次绕组，达到改变可变电抗变换器一次阻抗的目的，进而改变路灯的输入电压，使路灯既可实现软起动又可以对其进行调节。功率变换单元由电力电子功率器件、触发控制器、信号检测与处理器等组成。通过对晶闸管控制角的调整来控制可变电抗变换器二次线圈电流的大小进而使得路灯的端电压发生变化来改变路灯的照明亮度，它的基本工作原理如图2．4所示。
图2-4中，触发装置收到来自于智能控制器的控制信号，触发板输出脉冲信号则
使功率变换单元按要求改变晶闸管的导通情况。晶闸管的导通情况不同直接决定了可变电抗变换器二次线圈的电压或电流发生变化，由于电磁感应，使电抗器一次侧电抗值发生变化(即可变电抗变换器)，进而改变路灯的输入电压，使路灯不仅可以实现软起动，也可以按要求进行自行调压控制其照度。
2.4 智能控制器
智能控制器通过对采集信号的处理，输出实时需要的控制信号。与控制器相连的传感器是光学传感器，光线的明暗经过光学传感器转变成模拟信号，智能控制器通过对该信号的处理输出对路灯是否开启或关断的控制决策；
2.5 每只LED灯控制逻辑关系图
每只LED灯控制逻辑关系她如图2-5所示，在规定的时间条件成立的条件下，当明暗条件成立的情况下开灯。
2.6 系统硬件总体划分
整个系统可以分为传感器、智能控制器、可变电抗器和路灯四个部分。系统硬件总体框图如图2-6所示
图2-6系统硬件总体框图
2.7 智能控制器总体设计
智能控制器硬件主要由光学传感器、单片机与转换电路和各个辅助电路组成，其
工作原理为：光电式传感器实时检测路面光照度，并将其转变成模拟电信号，经A／D转换送入CPU，实现系统的开启和关闭，系统硬件结构图如图2-7所示。
图2-7 智能控制器结构图
3 智能路灯节能控制系统各电路部分设计
系统硬件设计分为智能控制器的设计和可变电抗器的设计。智能控制器采用了上下位机的形式，主要功能有人机交互设备和电压过零检测等；可变电抗器设计包括晶闸管同步触发控制以及电流检测过流保护等；最后还介绍了系统的供电电路，这些构成了智能控制系统的硬件部分。
硬件系统的工作原理为：光电传感器将光信号转变成模拟电信号，通过A／D转换后送入智能控制器，实现系统的开启和关闭；时间信号通过A/D转换器变成电信号，通过模糊控制算法实时处理交通流量信息，调节路灯照度，实现节能控制。
3.1 环境光控制电路的设计
利用光敏电阻的阻值与光照度呈反比例关系，采样其两端的电压信号，利用采样的电压信号通过施密特触发器输出的TTL电平来控制LED灯的开关。电路可靠，有效地避免由于短时间光照剧烈变化引起的误动作，操作者可以通过电位器方便的进行调试。电路图如3-1所示：
1.555定时器介绍：
①555定时器内部结构图：②555定时器的简图：
555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS 触发器，一个放电管T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和2VCC /3
555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制RS 触
发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器C1
的同相输入端的电压为2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端
TR 的电压小于VCC /3，则比较器C2 的输出为0，可使RS 触发器置1，使输出端OUT=1。如果阈值输入端TH 的电压大于2VCC/3，同时TR 端的电压大于VCC /3，则C1 的输出为0，C2 的输出为1，可将RS 触发器置0，使输出为0 电平。它的各个引脚功能如下表：
在1脚接地，5脚未外接电压，两个比较器A1、A2基准电压分别为的情况下，555时基电路的功能表如表3-1示。
555的应用：
构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；
构成多谐振荡器，组成信号产生电路；如下图
振荡周期：T=0.7（R1+2R2）C
构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。
555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路，如定时器、分频器、脉冲信号发生器、元件参数和电路检测电路、玩具游戏机电路、音响告警电路、电源交换电路、频率变换电路、自动控制电路等。
3.2 时钟电路
使用时钟专用芯片DS1302进行时钟控制，通过外加很少的电路就可以实现高精度的时钟信号。外围电路简单可靠，时间精度高，采用串口通信可以节省I /O 口的资源，通过外接锂电池后可以实现时间信息储存。电路图如3-5所示：
图3-2 时钟控制电路图
1.日历时钟芯片DSl302
DSl302是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，对年、月、日、周日、时、分、秒计时，且有闰年补偿功能，工作电压宽达2．5~5．5V。采用三线接口与CPU同步通信，并采用突发方式一次转送多个字节的时钟信号或RAM数据。内部有一个31"8的用于临时性存放数据的RAM寄存器，有主电源／后备电源双电源引脚，提供了对后备电源涓细电流充电能力。DSl302控制字说明DSl302控制字如表3．1所示。其中X1、X2为32.768kHz晶振端；GND为地；/RST为复位端，高电平时允许I/O端进行数据传输，低电平时则禁止数据传送并且使I/O端呈高阻状态；I/O为串行数据输入、输出端、所有输入、输出数据的传送顺序以最低位LSB打头，最高位MSB结束；SCLK 为同步时钟脉冲端，其上升沿将I/O端数据按位写入DS1302,下降沿使DS1302按位输出数据至I/O端；VCC2、VCC1为主电源和备份电源端，当主电源VCC2大于备份电源VCC1+0.2V时，由VCC2对芯片供电，否则，由VCC1对芯片供电。
DSl302数据输入输出：控制指令自输入后的下一个SCLK时钟上升沿时数据被写入DSl302，数据输入从低位即位0开始。紧跟8位的控制指令字后下一个SCL脉冲下降沿读出DSl302数据，读出数据是从低位0至高位70DSl302。
寄存器：DSl302共有12个寄存器，其中有7个寄存器与日历、时钟相关，存放数据位为BCD码形式。DSl302与RAM相关的寄存器分为两类，一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位字节，命令控制字为COH．FDH，奇数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方式下的RAM寄存器，此方式下一次读写所有RAM31个字节，命令控制字为FEH(写)、FFH(读)。DSl302在系统中的硬件电路：DSl302与LPC938连接仅需三条线，即SCLK(7)、I／O(6)、／RST(5)。
表3-2 管脚描述
2.DS1302的控制部分
DS1302与微处理器进行数字交换时，首先由微处理器向电路发送命令字节，命令字节最高位MSB（07）必须为逻辑1，如果D7=0,则禁止写DS1302，即写保护；D6=0，指定时钟数据，D6=1，指定RAM数据；D5～D1指定输入或输出的特定寄存器；最低位LSB（D0）为逻辑0，指定写操作（输入），D0=1，制定读操作（输出）。在DS1302的时钟日历或RAM进行数据传送时，DS1302必须首先发送命令字节。若进行单字节传送，8位命令字节传送结束之后，在下2个SLK周期的上升沿输入数据字节，或在下8个SCLK周期的下降沿输出数据字节。DS1302与RAM相关的寄存器分为两类：一类是单个RAM单元，共31个，每个单元组态为一个8位的字节，其命令控制字为C0H～FDH,其中其数为读操作，偶数为写操作；再一类为突发方式下的RAM寄存器，在此方式下可一次性读、写所有的RAM的31个字节。
数据输入时，时钟的上升沿数据必须有效，数据的输出在诗中的下降沿。如果为低电平，那么所有的数据传送将被终止且I/O引脚变为高阻态。上电时，在VCC>2.5V 之前，必须为逻辑0。当把驱动至逻辑1状态时，SCLK必须为逻辑0。
单字节数据输入跟随在写命令字节的8个SCLK周期之后，早控制指令字输入后的下一个SCLK时钟的上升沿时，数据被写入DS1302，数据输入从低位即位0开始。同样，在紧跟8位的控制指令字后的下一个SCLK脉冲的下降沿读出DS1302的数据，读出数据时从低位0位到高位7。
3.3 横流驱动电路
利用三端可调稳压集成块LM317，实现恒流输出。其电路图如图3-3所示：
图3-3 横流驱动电路
LM317的引脚功能说明：
表3-3 LM317的引脚说明
LM317的内部结构：
LM317的内部电路有比较放大器，偏置电路，电流源电路和带隙基准电压Vref等，它的公共端改接到输出端，器件本身无接地端。所以消耗的电流都从输出端流出，内部的基准电压接至比较器的同相端和调整端之间，若接上外部的调整电阻R1,R2后，输出电压为：
V0=Vref(1+R2/R1)
3.4 故障检测电路
利用PWM 脉宽调制法来控制灯，可以精确的控制灯的亮度和功率，而且LED 灯在从暗到亮的变化中过度平滑。可以选用单片机内部集成有两路PWM脉宽，能方便的产生所需要的PWM 脉宽调制信号。
图3-4 故障检测电路
3.5 电源电路的设计
本设计电源电路主要为主控电路提供稳定的电压，由于单片机的工作电压时+5V，所以电源电路设计采用LM7805来生成所需电压。下面先介绍一下这种芯片。
1.LM78系列集成三端稳压器
78xx系列集成电路的外形如图A所示，芯片上自带一孔、散热片，使用时应用螺钉将其固定在铝质散热片上，以利散热。
图1使LM78系列的典型应用电路，这个电路非常简单，在电路的输入和输出关
系比较明确的情况下，一般在在电路图中不再标明集成块的引脚序号。C1为输入电容，一般情况下可省去不接，但当集成块远离整流滤波电路时，应接入一只0.33uF 左右的电容器，其作用是改善纹波和抑制输入的过电压。C2为输出电容器，只要接抑制0.1uF左右的电容器就可以改善负载的瞬态响应，在实际应用电路中，C2往往使用大容量的电解电容，目的是使输出直流电压更加平滑，但此时如果集成块的输入端出现短路故障，输入端上的大电容储存的电荷将通过集成块内部的输出调整管得发射机—基极PN结放电，瘾大电容释放的能量较大有可能会造成集成块的损坏。为解决这一矛盾，可在集成块的输入端与输出端之间反接一只二极管，见图2中的VD。这个二极管可在电路出现输入端短路故障时为电容C4提供放电通路，以保护集成稳压器。
2.电源电路的设计
本设计采用交流220V供电，由于在本设计中需要+5V直流电，电源电路设计如图3-4所示：
图3-4 电源电路
220V/50HZ的交流电进入本电路中，首先经过变压器进行变压，由于交流220V 变为15V，交流15V进入电桥电路进行整流，由于交流电整流为直流电，再进行电容的滤波后进入5V集成三端稳压器7805，生成+5V直流电，供给单片机和各部分电路使用。
3.6 报警电路的设计
1.报警电路概述
当路灯发生故障时，采用报警电路引起工作人员注意，报警电路接口由两部分组成：
①乐曲发生器，即集成电子音乐芯片；
②放大电路，也可采用集成放大器。
报警电路接口电路如图所示，图中采用华尔兹音乐的电子音乐芯片7920A。当89C51从P1.7输出高电平时，电子音乐芯片7920A的输入控制端MT变为1.5V高电平，输出端V out便发出乐曲信号，经M51182L放大而驱动扬声器发出乐曲报警声，音量大小由10K 电位器调节。相反，若P1.7输出低电平，则7920A因控制端MT 输入电位变低而关闭，故扬声器停止奏曲。
图3-5 报警电路
7920A芯片所实现的功能：
表3-4 7920A引脚的说明
4 控制部分设计
4.1 单片机系统介绍
AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。并且与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供
了一种灵活性高且价廉的方案。
⑴AT89C51主要特性：
与MCS-51微机控制系列产品兼容，4K字节可编程闪烁存储器，寿命：1万次写/擦循环数据保留时间：10年，全静态工作：0Hz-16MHz，三级程序存储器锁定，宽工作电压范围：Vcc可为+2.7V～+6V。空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。
⑵引脚说明：
AT89C51的引脚结构图，有双列直插封装（DIP）方式和方形封装方式。外形及引脚排列如图所示
电源及时钟引脚：VCC、GND、XTAL1、XTAL2。
控制引脚：/PSEN、ALE/PROG、/EA/VPP、RESET（即RST）。
I/O引脚：P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O的外部引脚。
⑶51单片机的引脚图：
4.2 整个系统的控制流程
智能节能控制系统主要采用单片机进行控制，根据环境的明暗程度以及时间条件来决定路灯的开与关，同时运用调光电路对路灯的明暗程度做出相应的改变，其控制流程如下图所示：
4.3 显示装置流程图
基于51单片机的路灯控制系统设计开题报告
一、本课题的内容及研究意义 1、论文研究的目的和意义 如今，照明电路的数量越来越多，使得城市街道、小区内的路灯的用电量占城市用电量的比重越来越大，在用电高峰期时，电网超负荷运行，电网电压都低于额定值，在用电低谷期供电电压又高于额定值，当电压高时不但影响照明设备的使用寿命，而且耗电量也大幅增加，当低谷时，照明设备有不能正常工作。 所以，对城市的路灯的设计已经成为了当务之急，特别是午夜之后车流量急剧减少时，应该适当的关闭路灯，节约用电。但是我国的既节能又能延长路灯寿命的技术相比国外却是落后了，因此智能节能路灯控制系统的设计对于城市的发展至关重要。本论文旨在设计一套对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压的控 制系统，它能对路灯进行稳压、调压、自启动并延长路灯寿命的作用。 2、论文研究内容 本设计可以通过对外界光线和电压信号的采集来控制路灯的自动启停以及智能调压从而减少城市路灯照明耗电量，又对输入电压进行稳压调节来提高用电效率。要求独立选择芯片、设计电路、编制程序、调试、完成整个系统功能。 主要内容如下： (1) 根据控制技术的特点，进行路灯系统设计的整体研究与设计。 (2) 针对光线和电压信号的采集，采用数据采集技术。 (3) 通过按键可对相关的参数值进行设置，从而实现对不同时间进行不同的开灯模式。 (4) 当电压符合额定电压时，系统自动进行稳压。 (5) 在午夜之后降低电压以调节路灯亮度，实现调压。 二、本课题的研究现状和发展趋势 目前，路灯系统一般采用钠灯、水银灯、金卤灯等灯具。这类灯具有发光效率高、光色好、安装简易等优点，被广泛使用，但同时也存在着诸如：功率因子低、对电压要求严格、耗电量大等缺点。 我国目前大部分城市都采用全夜灯的方式进行照明，普遍存在的问题有两点：一方面因为后半夜行人稀少，采用全夜灯的方式浪费太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全灭的照明方式；有的地方在后半夜采用亮一隔一或亮一隔二的节能措施，此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，不利于城市安全问题。 另一方面，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的亮度，以避免光源污染，影响居民的晚间的休息。但由于后半夜是用电低谷期，电力系统电压升高，路灯反而比白天更亮了。这不仅造成了能源浪费，还大大影响了设备和灯具的使用寿命。目前，路灯照明广泛采用高压钠灯，其设计寿命在12000小时以上，在正常情况下至少可用3年，但是由于超压使用，现在路灯的使用寿命仅仅只有1年左右，有的甚至只有几个月，造成
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基于传感网的智能路灯节能控制系统An Energy-saving Control System to Street Lamp Based on Sensor Networks 摘要:针对路灯运行状态、信息难以反馈和难以进行合理控制等问题，本文将无线传感器网络层次拓扑模型应用于城市路灯照明管理系统，完成整体优化控制。利用模糊控制原理对路面信号进行模糊化处理，将晶闸管相控斩波和自耦降压技术整合进行路灯的软启动和慢斜坡控制，实现智能路灯控制器节点自动调压节能，最终实现城市路灯的节能控制和智能化、网络化管理。 关键词:路灯节能模糊控制Key words：lamp, energy saving, fuzzy control Abstract：For the problems that the street running state and information was difficult to feedback and reasonable control, we apply the topology model to the street lighting management system, and complete the optimization control in this paper. Using the fuzzy control theory to handle the road signals, the intelligent lighting region controller integrates the thyristor chopper with the autotransformer technology, carries out the soft start and slow slope control to the street light, and realizes automatic voltage and energy saving. At finally, the system can realize the energy-saving control and intelligent, networked management of city street lamp.
路灯节能的控制系统设计分析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/474205466.html, 路灯节能的控制系统设计分析 作者：李正新 来源：《神州·中旬刊》2017年第08期 摘要：通过加入分时控制和电压监控等系统，以及路灯节能控制的设计，使得路灯节能系统更加完善。城市路灯的节能高效节能不仅仅可以更加高效地利用电能达到节约能源的效果，还可以向市民们传递节能的理念，让全民参与到节能中来，更加坚实地贯彻可持续发展思想。 关键词：路灯节能；控制系统设计；分析 1.路灯节能控制系统的功能 1.1分时控制 在城市路灯供电系统中，大多是通宵统一标准供电，虽然控制简单，但是系统线路单一，无法对路灯不同时段，不同地区根据不同的照明需求改变照明亮度。而一年四季中，每个季节的日出日落的时间段都会有所不同，不同时间段的自然光照明度都会有所变化，且城市路灯照明不仅仅应考虑四季的时节变化，还需要考虑每天不同时段人们对照明量的需求，比如在人流量与车流量的高峰期的傍晚，需要让路灯进入最佳照明模式以保障人们的出现安全，在交通正常期的深夜和交通低谷期的凌晨，照明量应在保证基本出行安全的前提下相应降低照明量以节约用电。那么如何控制路灯的照明度呢，根据“一年分三季，一季分时段”的分时控制思想，在不同的时间段输入相对应的的电压，随着电压的变化，照明度相应也发生变化。在交通量较大的时间段根据人眼的感光——光线照明度减少10%，人的视觉感觉只减少了不到1%，而当电压减少到额定电压的93%时路灯的照明度会降低5%，而使用寿命将提升两倍，所以将此电压设为正常照明电压最为适合，既可以保证行人的照明需求与舒适度，还能大大提升路灯工作寿命与效率。相应的方法可以设计出正常期与低谷期相应的照明电压分别为额定电压的88%和80%。采取分时控制将大大地减少因交通照明需求的不同而造成的不必要的浪费。可以根据表1中的不同时间段的电压值来实现路灯照明的分时控制。 1.2电压监控 分时控制的基本理论是建立在路灯供电电压基本保持在稳定值的前提下的，但是在面对现实情况时往往没有那么理想。大多数地区电网电压都存在着安全正常范围内的电压波动，而，其电压值可能高于也可能低于额定电压。这时候使用路灯分时控制时间表中的比值来调整电压虽然也能达到节能效果，但是明显没有正常情况下那样显得那么理想。所以这时就需要在控制系统中加入电压监控系统，对供电电压提供实时的电压数据并传到分时控制系统中分析处理得出应控制输出的电压值。将电压监控系统与分时控制系统结合将会使得节能电压更加准确，节能效果更佳明显。
基于单片机的智能路灯控制系统 外文文献
毕业设计(论文)外文资料翻译 系别光电信息系 专业测控技术与仪器 班级 B090102 姓名马丽娜 学号 36 外文出处 Spriger Link 附件 1. 原文； 2. 译文 2013年3月
Based on single chip microcomputer intelligent street light control system 【abstract 】 A street light automatic control system design, combined with the control, electric lamp switch control function; And street lamp fault detection and fault street lamp according to the function of the number. Use on STC 89C51 as the core Control unit; Using DS1302 clock chip to control the point open to turn off the lights when street lamps; By a photosensor complete collection of ambient light and street light fault detection, so as to realize the number of optically controlled open to turn off the lights and fault street lamp display. This system Can through the RS - 232 communication port with the street light control room of the upper machine communication. 【key words】STC 89C51; Clock chip DS1302; photosensor Introduction For the most part at present domestic cities and regions of the street lamp Lighting adopts electric control, time control and single point of electrons Control, maintenance management and manual inspections and the masses The traditional way, because of the lack of scientific and effective monitoring Means, large area lighting during the day, night not large area Light phenomenon occurs frequently, often can't find and in a timely manner Processing, not only caused power resources, human resources Cost, improve the operating costs of the system and to citizens Life bring inconvenience. Intelligent road lighting system can according to different area Domain of different functional requirements, at different times and different every day Natural light or under different traffic flow conditions, the press According to a specific setting, realize dynamic wisdom of road lighting Can management, namely the TPO management (TIME/PLACE, TIME Location/OCCASION occasions). Intelligent road lighting Control system, through the comprehensive consideration and analysis and road Ming is closely related to the intensity of illumination time, road, environment and hand it in Scene control methods of factors such as flow rate, in the
基于zigbee的智能节能路灯控制系统设计
基于zigbee的智能节能路灯控制系统 1 引言 传统的路灯节能系统存在着智能化程度低、通讯稳定程度差、路面照度分布不均等问题。目前路灯电费和管理费用是政府的一项巨大的财政支出。从路灯节能控制系统的成本、可靠性、信息化、应用前景等方面考虑，采用ZigBee无线自组织网络技术无疑是可以实现路灯节能控制系统的智能化、信息化、可靠性高、低成本的目标。 2 系统方案 本系统采用ZigBee和GPRS无线网络两层网络。ZigBee路由节点安装在路灯灯杆上，起着控制路灯节能和为其他节点的信息中寄的作用。在系统各子网路灯控制器通信采用ZigBee协议，无需通信费用，子网控制器是采用GPRS数传终端，对子网采用ZigBee协议与路灯控制器通信，对系统中心通过GPRS通信。ZigBee网络协调器负责建立网络和管理网络，形成一个ZigBee子站，远程控制中心通过GPRS网络于ZigBee子网相联。 ①路灯控制器 主要功能有：控制路灯开关、亮度调节、电流采集、电压采集、计算功率以及功率因数等。 ②子网控制器（GPRS数传终端） 主要功能有：接收和发送子网的所有路灯控制信号、数据记录、报警处理等。它负责控制子网的路灯控制器运行，将系统中心的命令下达给路灯控制器，将路灯控制器及线路信息反馈系统中心。子网控
制器处于系统中心和子网路灯控制器的中间，向上通过GPRS同系统中心通信，向下则是通过ZigBee通讯协议方式，同各个路灯控制器通信。 ③系统中心 系统中心主要实现通过系统控制软件对子网下的路灯控制器进行远程数据访问和控制，包括参数配置，控制命令发送、现场灯具状态收集等。能够显示路灯状态（亮度、电压、电流、功率和功率因数）信息，能够远程控制路灯的开关和调节路灯的亮度，可以实现时序调度事件、读取数据记录、监视事件和报警应答等操作。 3 节能策略 控制模型采用基于功率的闭环控制系统。在容许的超调亮围实现对路灯功率的自动调节，通过单片机控制可控硅的导通角，对路灯的功率进行调节。 智能感应控制。白天，当光线达到预期要求时关灯；晚上，当有人或车辆经过时，控制路灯自动控制打开路灯或者增强路灯的亮度；而在一段时间没有人或车辆经过，自动延时后关闭路灯或者减弱路灯亮度。
智能路灯节能系统的设计开题报告
智能路灯节能系统的设计开题报告
本科生毕业设计（论文） 开题报告 题目：智能路灯节能系统的设计 分院：电信分院 专业：电气工程及其自动化 班级：09 电力（一）班 学号：20090210470113 姓名： 指导教师： 填表日期：2013 年 3 月8 日
一、选题的依据及意义： 随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速地增长。电力资源已成为紧缺资源。如何节能降耗已成为近年来研究的热点课题。本文研究的智能路灯节能控制系统是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗而开发的基于模糊控制算法的新型节能控 制系统，集稳压控制、软起动功能、自动起停、智能调压调档控制于一体。智能路灯节能控制系统可明显的提高路灯的用电效率，改善率因素，在节约能源、电力资源合理利用今天的资源。 二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）： 目前我国市场上有多种路灯节能控制产品，能达到一定节能效果，但就功能和效果上还不能尽如人意，主要有以下几类情况：采用自耦变压器及磁饱和电抗器的降压技术。其不足是由于反应速度较慢，用电高峰时电压降到非稳定区，容易造成灯光闪灭，不能自动调节，同时如果电压突然升高，则不能避免灯具受到市电的瞬时高压冲击，对灯具的保护能力较差；相对来说稳压功能较差。 针对于磁饱和电抗器来说，除了上述不足外，其效率也普遍偏低。采用电子器件构成的可控硅式设备。该设备主要采取简单的相控技术，不足之处是元件易发热烧坏，由于采用相控技术产生谐波污染电网，使荧光灯及气体灯小停闪动，减损灯具寿命及相关附件的使用寿命，降低照明质晕，不绿色不环保，国家相关规定已明令禁止使用这种无功补偿技术设备嗍。以系统节电滤波形式，主要是净化电网，补充无功功率，补偿电网，而对于有功电度表计量系统，缺少实际节电效果。 总之，经过近年来的研究和实践，虽然目前国内的路灯监控系统在功能、技术性能和工作可靠性等方面已经达到了一定的水平。但是，还存在许多需要改进的地方。智能化、网络化、实时化，精确化和动态化已经成为现代城市道路照明管理系统发展的必然趋势。 三、本课题研究内容 通过感应外界环境的光照变化和声音大小来控制路灯的开关与强弱的调节，这两种控制同时作用，路灯的光亮分为两个调档。首先由光敏元件感应外界的光亮，当亮度没能达到某一个值时开启电灯开关。然后是进一步控制，当光亮低于某一定值或者声敏元件感应到的声音达到某一强度时，工作进入二档模式；当光亮和声音两条件同时满足感应器的调档时也可以进入二档。它是通过一些传感器及一些系统化的电路设计来实现的。 四、本课题研究方案 本文以实用化为目标，提出一些技术改进措施。 首先，选择合适棒材计数系统的软件程序，能进行棒材端面图像的采集，并转换成相应的格式传送到计算机中。 其次，对采集的图像进行分析，算法研究，最终得到较满意的二值图，进而提出识别棒材的根数算法并进行实验验证。 最后，运用MATLAB软件编译该计数系统，验证系统的实用性，并提出完善系统的建议和改良措施
智能路灯节能控制器的设计与实现
智能路灯节能控制器的设计与实现 豆豆网技术应用频道2009年07月03日【字号：小中大】收藏本文 关键字：雷达系统LabVIEW智能远程控制系统声音控制计数器地震烈度计运动控制器 0 引言 随着我国经济高速发展，人民生活水平日益提高，能源和资源变得日益紧张，电力短缺已成为制约国民经济发展的突出矛盾。目前我国照明消耗的电能约占电力生产总量的10％～20％，而城市公共照明则在照明耗电中占30％，并且近几年随着让城市亮起来的口号的提出，全国路灯的数量仍在迅猛地增长。公共路灯节能的口号便由此而提出。通常的节能途径有两个：一个是采用节能光源；二是采用合理的控制线路。本文在使用节能光源的情况下采用合理的控制线路来实现路灯节能。在供电系统中，为避免送电过程中的线路损耗和用电高峰时造成末端电压过低，供电部门均采用较高电压进行传输。因此路灯承受电压多高于灯具的额定电压。然而据调查我国小型城市晚上21：00后，大中城市00：00以后道路上几乎空无一人。从而造成了“人少车稀灯更亮”的不合理情况。为了避免这种情况，大多数城市和地区均采用了发达国家早已淘汰了的隔盏关灯的原始路灯控制方法。这种方法不仅导致路面照度分布不均，而且会减少路灯使用寿命。本文采用“全年分三季，一季分时段”的分时控制思想实现节能的目的。在不同的时段投入不同的供电电压运行，在保证路灯正常照明的前提下，兼顾到了用电低谷期节能的效果。同时利用电力载波技术实现对路灯运行状况的实时监控。 1 系统硬件电路的设计 1．1 智能路灯控制系统 该智能路灯节能系统主要由电量检测电路、实时时钟、自耦变压器电路、显示电路及载波通信等电路组成。将一年大致分为三个季节段来对路灯进行控制，使其在不同的季节有不同的开关灯时间。而从开灯到关灯根据当地交通又可大致分为三个阶段(高峰、正常、低谷)来对路灯进行控制。从实时时钟芯片中将当前的路灯工作状况进行相应的归类，由单片机输出控制接触器的线圈的断合，而其触点的输出分别控制自耦变压器的三个触
基于电力载波技术的智能化路灯控制系统设计
毕业论文 基于电力载波技术的智能化路灯控制系统设计 姓名 学院电气工程与自动化学院 专业自动化 指导教师 职称教授 2013年5月1日
天津工业大学毕业论文任务书 题目基于电力载波技术的智能化路灯控制系统设计 学生姓名额外特温 特 学院名称 电气工程与自动化学 院 专业班级 过多个地 方 课题类型实际课题 课题意义 基于电力载波技术的智能化路灯控制系统能够弥补当前路灯控制器的不足，将电力载波技术应用于路灯控制过程中，实现主控站和从控制站之间的信息交换，从而实现路灯的智能化，并且成本低，易于推广应用。它能够实现远程控制，并和现有的电力线兼容，检修方便，可以提高城市路灯的利用率，节能。 任务与进度要求3．12-3.30：对此设计进行初步的了解和资料查询，对本设计方案具有初步的轮廓 4.2-4.30：完成控制设计，及硬件电路设计， 5.4-5.30 ：完成毕业论文任务书初稿，并对设计的硬件进行调试； 5.31- 6.7：完善任务书，准备毕业答辩，按时完成 主要参考 文献[1] M.- H. Shwehdi, “A Power Line Data Communication Interface using Spread Spectrum Echnology in Home Automation [J],” IEEE Trans. Power Delivery, vol. 11, no. 3, July 1996, pp. 1232-1237. [2] 张辉.现代通信原理与技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2002. [3] 齐国清.信号检测与估计[M].北京：电子工业出版社，2010. [4] 朱小龙.数字通信技术[M].北京：化学工业出版社，2004. 起止日期2013年3月12日—2013年6月7日备注 院长教研室主任指导教师
路灯节能控制器的设计
摘要 目前，城市道路照明在整个照明耗电中占了很大的比例，以往的路灯照明技术存在很多弊端，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的照度，以避免造成光源污染，影响居民的晚间休息，可是传统的路灯照明在后半夜由于用电设备的减少，导致电网电压的升高，灯具的照明度也比上半夜更亮，这不仅造成了电能的浪费也由于电压的升高灯具大量发热大大降低了灯具的使用寿命，所以考虑到这种情况，本论文设计了一种基于自耦变压器多抽头电压可调的路灯节能装置，将无触点调压方式应用在城市道路照明工程，通过比较多种方式的分接开关优缺点，最终采用固态继电器作为调压的分接开关，对电压过零时刻进行调压，使得路灯的端电压波形能连续平滑。控制器具备调压稳压的特点，具有无触点、多级别调压的优点，调压范围可以达到18%以上。 论文主要论述了节能装置的工作原理、设计出了节能装置的主电路，并对分接开关做了合适的选择。控制环节提出以单片机为核心的硬件电路构成，设计了调压控制部分的硬件部分，包括主控制器的选择，采样电路、保护电路、开关的驱动电路设计等多个环节，并且给出了具体的设计参数，在此基础上完成了控制器的硬件制作。软件部分针对节能装置的工作特性与节能方式设计了降压稳压的闭环控制策略、定时调压等实现方法和软件流程。 文章的最后按照节能装置的设计思路在调压部分进行了MATLAB的建模仿真，仿真测试按照调压策略观察其输出电压，结果表明，输出电压同设置值基本一致，误差不大，降压、节能效果明显。 关键词：节能自耦变压器无触点调压固态继电器
Abstract Keyword:
目录
1、绪论 1.1论文概述 1.1.1课题背景 随着城市建设的飞速发展，我国道路照明工程的日趋大型化，在日益紧迫的能源、环境危机促进下，“节能减排”已成为现阶段城市道路节能的指导思想。对于任何一个城市来说，城市路灯照明是人们日常生活中必不可少的公共设施。目前，我国照明消耗的电能约占电力生产总量的10%一20%，而城市公共照明则在照明耗电中占30%的比例。据统计显示，我国在路灯照明方面每年消耗超过1000亿元的电费，其份额和发展的速度十分惊人，全国各地无不面对电力紧张和电力消费带来的各种问题，如今“节能减排”已经成为我国一项重要的国策。随着城市的发展和现代化建设步伐的不断加快，导致了路灯的不断增加，照明电能消费正在急剧上升,对城市道路照明及城市亮化的工程需求也越来越高，城市照明耗电作为节能技术应用的一个领域,近年来也受到了广泛关注。而能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。 目前，传统的路灯照明系统存在着许多的弊端，我国绝大部分的城市路灯都采用“全夜灯”的方式进行照明，可是一方面后半夜的行人稀少，如果采用“全夜灯”的方式则浪费太大，因此，有些地方又采用了前半夜全亮而后半夜全灭的“半夜灯”型的照明方式，有些地方在后半夜采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的节电措施，这种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通的安全隐患，不利于城市形象与社会安全。另一方面，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的照度，以避免造成光源污染，影响居民的晚间休息。在电力供电的系统中，为了避免送电过程中的线路损耗及用电高峰时造成的未端电压过低，往往都是以较高的电压传输。因此，路灯所消耗的功率都较高，特别是后半夜是用电低谷期，用电设备减少，电力系统电压升高，路灯比白天更亮，这不仅造成了能源浪费，还大大影响了设备和灯具的使用寿命和使用效率，也违背了节电节能的宗旨。 电网电压偏高或不稳定或电网不洁净(瞬变、谐波等因素)，不仅带来了高
智能化节能路灯控制系统设计
机电职业技术学院毕业论文 题目智能节能路灯控制系统设计 系别电气工程系 专业电气自动化技术 姓名孟学文 指导教师成伟
目录 摘要 (4) 1 绪论 (5) 1.1 概述 (5) 2 方案论证与选择 (7) 2.1 智能路灯节能方案概述 (7) 2.2 智能路灯节能控制系统结构设计 (7) 2.3 可变电抗器 (8) 2.4 智能控制器 (10) 2.5 每只LED灯控制逻辑关系图 (10) 2.6 系统硬件总体划分 (11) 2.7 智能控制器总体设计 (11) 3 智能路灯节能控制系统各电路部分设计 (12) 3.1 环境光控制电路的设计 (12) 3.2 时钟电路 (16) 3.3 横流驱动电路 (18) 3.4 故障检测电路 (20) 3.5 电源电路的设计 (20)
3.6 报警电路的设计 (22) 4 控制部分设计 (23) 4.1 单片机系统介绍 (23) 4.2 整个系统的控制流程 (25) 4.3 显示装置流程图 (25) 总结与展望 (26) 总结 (26) 展望 (27) 参考文献 (27) 附图 (29)
智能路灯节能控制系统设计 亮亮 （工业大学工学院农业电气化与自动化07级） 摘要：随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速地增长。电力资源已成为紧缺资源。如何节能降耗已成为近年来研究的热点课题。 本文研究的智能路灯节能控制系统是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗而开发的基于单片机的新型节能控制系统，集稳压控制、软起动功能、自动起停、智能调压控制于一体。智能路灯节能控制系统将晶闸管功率变换单元和智能控制系统相结合，利用可变电抗器隔离高压和低压，将可变电抗器的一次绕组(高压)与路灯相串联，将二次绕组与晶闸管和具有模糊控制算法的控制系统相联，通过改变其低压绕组上的电压来控制高压绕组上电压的变化，从而达到改变路灯端电压的效果，以实现路灯的软起动和调压节能。 本文对基于单片机的智能路灯节能控制系统进行了深入分析和研究。讨论了智能路灯节能控制系统的构思、设计方案，介绍了该装置的系统设计、工作原理，详细分析了以89C51为主控单元的硬件电路设计，以及电气连接。 关键词：单片机、智能路灯 Abstract: with the rapid development of our economy, electricity consumption is subsequently fast growth. Electric power resource has become shortage resources. How to energy consumption has become the hot topic research in recent years. This paper studies of intelligent street lamp energy saving control system is aiming at existing in urban lighting on the huge energy consumption and development based on SCM system, set the new energy-saving control voltage control, soft starter to function, the automatic starting and stopping, intelligent
智能路灯控制系统
智能路灯控制系统 1、需求分析 1．1设计背景 城市亮化作为形象工程的重要组成部分，越来越被政府所重视，大量的资金投入进行建设和改造，使得我们的城市夜晚变得灯火辉煌，绚丽多彩，但问题也随之而来，能耗的逐年攀升，由此产生的某些问题亦逐渐显露出来，如城市路灯的维护量增大，带来人员不足；维护费用增加，社会成本过高，电费支出过多，财政承担相对困难；光污染现象严重……这些问题的产生无疑给当地的路灯管理部门的各方面工作带来很大的压力，急切加以解决。尤其是在当前环境条件每况愈下的形势下，低碳、节能、环保越来越收到人们的重视。旧式的控制系统存在功耗大，公共资源得不到充分应用，效率低等消极影响。伴随着微电子技术的发展和单片机技术在各行各业中的应用，近几十年来,基于单片机的交通灯智能控制系统对城市路灯系统进行全面的升级,不仅实现了智能控制，而且降低了运行成本。因此，智能路灯控制系统的推广，可以改变城建系统企业传统的管理服务方式，提高服务效率，并对提高城市形象起到了极大的推动作用。智能照明调控系统为照明设备提供各种自动化控制功能，通过电脑控制和管理软件实现无故障智能化和无人值守，提高安全可靠性，实现城市照明智能化管理。更深远意义在于，通过节约可观的电能消耗，就可以有效的减少火力发电厂(2002年火力发电占我国年总发电量的81．83%)对大气CO、SO、NO和粉尘、灰渣的排放量，减少污染，保护环境。 本系统正是本着节能减排，保护环境的目的，开发设计的一个模拟路灯控制系统。通过软件控制，来分别实现路定时开关路灯，路灯开关灯时间可调，跟据环境明暗状况自动开关灯，跟近车辆经过情况自动调节路灯亮灭，以及故障报警、功率调节等功能。 1．2 设计意义 路灯节能系统产生的直接及间接的社会经济效益是巨大的。 1．我们可以通过直观的计算来判断：单从电费支出上可以看出，采用智能路灯节能控制设备后，以最低节电率计算，每年可节省大量的财政支出；
模拟路灯控制系统与设计原理
第１期 钱海月等：模拟路灯控制系统设计 图９显示单元电路图 图１０主程序流程图 翮 服务子程序ｌ 消除键抖动 遮信咂哕ｊ功能信号有越三≥一 ＼／远赢矽遮璧堡兰梦沙 逦赢：矽遮矍竺三矽芦≤蕊矽 —曼芝璧竺苎王三一＝＞—二 远禽寥一迦矍篁三箩芦逦磊塑》Ｊ嗵矍竺三够芦 ●一 雨鬲嘉赢ｂ！ 退出中断服务子程序 图ｎ各个功能模块中断服务子程序流程图 ５系统调试 ５．１测试仪器仪表 ①米尺；②数字万用表ＵＴ５２；③数字式光照度测量仪一Ｌ２１００；④毫安表；⑤ＧＢ／Ｔ７６７６—９８指针式 万用表．５．２测试项目 （１）恒流源特性测试．设定相应的横流输出电流值，在０～２０Ｑ内，改变自制恒流源的负载，通过电流表观察负载电流的变化，数据如表ｌ所示． 该设计的电流输出误差为０．０１０Ａ，从实际测试分析，当给定电流小于Ｏ．８Ａ，电流误差都能满足设计要求；当电流大于０．８Ａ，电流输出误差大于设定要求．在该设计中，电流源一次最多同时驱动１ｗ的ＬＥＤ灯为２个，按照给定电压为５Ｖ计算，需要的驱动电流为Ｏ．４Ａ，所以该设计的恒流源完全可以完成预定的设计目标． （２）支路控制器根据环境明暗变化，自动开灯和关灯测试．一天中以中午照度最大，早晚最小；一年中以夏季最大，冬季最小．例如，夏季晴天的中午，露地的照度约为ｌｘｌｏｓｌｘ，冬季约为２ｘ１０４Ｉｘ，而阴雨天的照度仅为晴天的２０％～２５％．一般早晨太阳出来，具有可靠照明的照度大约为３０００ Ｉｘ，所以，该系统 设计在照度Ｅ≥３ ０００ ｌｘ时自动关灯，Ｅ＜３０００ Ｉｘ时 自动开灯，开关误差≤１０％．自动开关灯实际测试结果如表２所示．由表２可知，开灯的光照误差范围都小于１０％，满足设计要求． （３）支路控制器根据交通情况自动调节亮灯状态测试．当可移动物体Ｍ（在物体前端标出定位点，由定位点确定物体位置）由左至右到达Ｓ点时，如图２所示，ＳＡ＝４０ｃｍ，灯ｌ亮；当物体Ｍ到达Ｂ点时， ＡＢ＝４０ ｅｍ，灯１灭，灯２亮；若物体Ｍ由右至左移动 时，则亮灯次序与上面相反，误差控制在１０％以内， 实际测试结果如表３所示． 一一一一一 一～一一一一一一一一一一 一一
智能节能路灯控制系统设计
河北机电职业技术学院毕业论文 题目智能节能路灯控制系统设计 系别电气工程系 专业电气自动化技术 姓名孟学文 指导教师刘成伟
目录 摘要 (3) 1 绪论 (4) 1.1 概述 (4) 2 方案论证与选择 (5) 2.1 智能路灯节能方案概述 (5) 2.2 智能路灯节能控制系统结构设计 (5) 2.3 可变电抗器 (6) 2.4 智能控制器 (8) 2.5 每只LED灯控制逻辑关系图 (8) 2.6 系统硬件总体划分 (8) 2.7 智能控制器总体设计 (8) 3 智能路灯节能控制系统各电路部分设计 (9) 3.1 环境光控制电路的设计 (9) 3.2 时钟电路 (12) 3.3 横流驱动电路 (14) 3.4 故障检测电路 (16) 3.5 电源电路的设计 (16) 3.6 报警电路的设计 (17) 4 控制部分设计 (18) 4.1 单片机系统介绍 (18) 4.2 整个系统的控制流程 (19) 4.3 显示装置流程图 (20) 总结与展望 (21) 总结 (21) 展望 (21) 参考文献 (22) 附图 (23)
智能路灯节能控制系统设计 杨亮亮 （安徽工业大学工学院农业电气化与自动化07级） 摘要：随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速地增长。电力资源已成为紧缺资源。如何节能降耗已成为近年来研究的热点课题。 本文研究的智能路灯节能控制系统是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗 而开发的基于单片机的新型节能控制系统，集稳压控制、软起动功能、自动起停、智能调 压控制于一体。智能路灯节能控制系统将晶闸管功率变换单元和智能控制系统相结合，利 用可变电抗器隔离高压和低压，将可变电抗器的一次绕组(高压)与路灯相串联，将二次绕 组与晶闸管和具有模糊控制算法的控制系统相联，通过改变其低压绕组上的电压来控制高 压绕组上电压的变化，从而达到改变路灯端电压的效果，以实现路灯的软起动和调压节 能。 本文对基于单片机的智能路灯节能控制系统进行了深入分析和研究。讨论了智能路灯节能控制系统的构思、设计方案，介绍了该装置的系统设计、工作原理，详细分析了以89C51为主控单元的硬件电路设计，以及电气连接。 关键词：单片机、智能路灯 Abstract: with the rapid development of our economy, electricity consumption is subsequently fast growth. Electric power resource has become shortage resources. How to energy consumption has become the hot topic research in recent years. This paper studies of intelligent street lamp energy saving control system is aiming at existing in urban lighting on the huge energy consumption and development based on SCM system, set the new energy-saving control voltage control, soft starter to function, the automatic starting and stopping, intelligent pressure regulating control in one body. Intelligent street lamp energy saving control systems will be thyristor power changing unit and intelligent control system by combining, high voltage and low voltage variable reactor isolation, a winding variable reactor (HVT) and street lamp in series, will be secondary windings and thyristor and fuzzy control algorithm with associated the control system by changing its low voltage to control
路灯节能控制系统设计
模拟路灯节能控制系统的设计 1 引言 在倡导绿色用电的今天，路灯节能控制日益成为人们关注的话题，这里设计并制作一套模拟路灯节能控制系统。节能控制系统结构如图1 所示。 图1 模拟路灯节能控制系统结构图 模拟路灯节能控制系统实现的功能: 支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，控制整条支路按时开灯和关灯; 能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯，能根据交通情况自动调节亮灯状态;并能分别独立控制单只路灯的开灯和关灯时间; 当图1 模拟路灯节能控制系统结构图路灯出现故障时( 灯不亮) ，支路控制器发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20% ～100% 范围内设定并调节，调节误差≤2%。 2 总体设计方案 2. 1 设计思路 设计采用PWM 脉宽调制技术和恒流源电路对路灯的驱动和亮度调节。通过单片机和传感器及其检测电路完成路灯工作状态的控制。显示部分利用液晶显示模块，菜单式操作，显示时间、故障路灯地址、支路开关灯时间、每只灯的开关时间等功能。 2. 2 设计原理 根据模拟路灯节能控制系统结构图，将整体电路分成为五部分: 环境控制电路、时钟电路、交通状况的传感器检测电路、显示控制模块、LED 恒流驱动及故障检测电路。 2. 2. 1 环境控制电路 利用光敏电阻的阻值与光照度呈反比例关系，采样其两端的电压信号，利用采样的电压信号通过施密特触发器输出的TTL 电平来控制LED 灯的开关。电路可靠，有效地避免由于短时间光照剧烈变化引起的误动作，操作者可以通过电位器方便的进行调试。
2. 2. 2 时钟电路 使用时钟专用芯片DS1302进行时钟控制，通过外加很少的电路就可以实现高精度的时钟信号。 外围电路简单可靠，时间精度高，采用串口通信可以节省I /O 口的资源，通过外接锂电池后可以实现时间信息储存。 2. 2. 3 交通状况的传感器检测电路 使用红外传感器，来判断物体是否通过相关位置，并送入单片机判断执行相关程序。它具有光电传感器的优点，又避免了LED 灯的灯光干扰。 2. 2. 4 显示控制模块 使用128 × 64 液晶点阵进行信息显示，使用独立键盘进行功能切换和时间调整。信息量大，外围电路简单，通过下拉式菜单方便操作，人机界面友好。 2. 2. 5 LED 恒流驱动及故障检测电路 利用三端可调稳压集成块LM317，实现恒流输出。PWM 脉宽调制法来控制灯的亮度，可以精确的控制灯的亮度和功率，而且LED 灯在从暗到亮的变化中过度平滑。可以选用单片机内部集成有两路PWM脉宽，能方便的产生所需要的PWM 脉宽调制信号。 2. 3 系统组成 2. 3. 1 根据以上的设计思路及设计原理确定系统组成框图如图2。 图2 系统组成框图
智能路灯管理系统解决方案
崇信县智能路灯管理系统解决方案 中国电信股份有限公司崇信分公司 二零一五年十一月
目录 第一部分智能路灯控制系统的概念 (2) 第二部分智能路灯控制系统的架构 (3) 第三部分智能路灯控制系统的作用 (4) 3.1节能减排 (4) 3.2安装方便 (4) 3.3远程配置 (5) 3.4实时控制 (5) 3.5路灯控制与数据分析 (6) 第四部分智能路灯控制系统解决方案 (6) 4.1 智能控制中心 (6) 4.1.1系统功能一：维护简便 (7) 4.1.2系统功能二：远程故障分析 (7) 4.1.3系统功能三：实时监控 (8) 4.1.4系统功能四：单灯控制 (8) 4.1.5系统功能五：调度表 (9) 4.1.6系统功能六：远程读取电路耗能 (9) 4.1.7系统功能七：单灯报警 (10) 4.1.8系统功能八：多个区域同时监控 (10) 4.1.9系统功能九：其他功能 (10) 4.2 现场控制柜 (11) 第一部分智能路灯控制系统的概念 随着数字化、智能化城市的不断推进，节能环保、城市形象、智能管理等被关注程度不断提高，以及结合目前照明现状和电力紧张带来的各种问题，有了“按需照明、精细管理”的概念。 智能路灯控制系统，是以因特网、无线通信、电力线载波通信的
结合，实现对整个城市或跨城市的照明监测与控制，监控精度达到了每条线路、每个单灯，实现了高效率、低成本的照明和用电管理。第二部分智能路灯控制系统的架构
第三部分智能路灯控制系统的作用3.1节能减排 3.2安装方便
3.3远程配置 3.4实时控制
3.5路灯控制与数据分析 第四部分智能路灯控制系统解决方案智能路灯控制系统主要包括两部分内容：智能控制中心、智能控制系统现场控制柜。 4.1 智能控制中心 路灯管理主站系统采用BS方式，采用PC或者手机终端，可对集中器进行远程抄读和控制操作,对主控开关、灯控器进行远程控制或实时监控，对线路其它相关设备的实时监测，对路灯系统内数据进行管理，从而实现路灯工程的三遥管理、节能控制、即时故障处理、数字化信息管理等功能。
路灯节能控制系统设计及其软件实现
路灯节能控制系统设计及其软件实现 姚丹丹，王宜怀，谭碧云 (苏州大学计算机科学与技术学院，江苏 苏州 215006) 摘 要：在分析路灯巡检方法、节能模式的基础上，设计路灯节能控制系统。该系统框架总体分为3层，终端层在每盏路灯中嵌入物联网通信模块作为控制单元，实现路灯的单灯控制，中间层采用32位CodeFire 系列MCF52223芯片作为控制单元，结合MC13211实现数据传输，服务器层直接面向路灯管理者，使其通过浏览网页即可对整个城市路灯进行智能化控制。在此基础上，提出路灯节能控制系统的Web 软件设计方案。应用结果表明，该系统运行稳定、节能效果明显。 关键词：路灯管理；节能模式；Web 数据库；GPRS-ZigBee 通信 Design of Street Lamp Energy Saving Control System and Its Software Implementation YAO Dan-dan, WANG Yi-huai, TAN Bi-yun (College of Computer Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China) 【Abstract 】On the basis of analyzing the methods of monitoring, energy saving modes of street lamps, this paper designs a novel energy saving control system. This system framework is divided into three layers, including terminal layer, middle layer and server layer. In the terminal layer, in order to control a single street lamp, it puts a things communication module into the lamp as core control unit. In the middle layer, it uses the chip of 32 bit CodeFire series MCF52223 as a control unit, with the chip of MC13211, completing the transmission of data. In the server layer, street managers can control all of the city lights intelligently through visiting the Website. On this basis, the paper proposes a novel software control scheme of Web. Application results show that the system deploys into operation stably for a long time and obvious power consumption is achieved. 【Key words 】street lamp management; energy saving pattern; Web database; GPRS-ZigBee communication DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2012.03.079 计 算 机 工 程Computer Engineering 第38卷 第3期 V ol.38 No.3 2012年2月 February 2012 ·工程应用技术与实现·文章编号：1000—3428(2012)03—0240—03文献标识码：A 中图分类号：TP393 1 概述 目前路灯控制中，极少能实现利用一台计算机控制单灯及自动检测单灯故障。针对这种状况，本项目充分研究并融 合传感网络技术、 3G 通信技术及嵌入式计算机系统软硬件设计技术等应用于城市照明，开发新型智能路灯控制系统。实现利用一台计算机控制全市单灯。为节能、路灯自检、自动管理、延长路灯使用年限提供了技术基础，是现代路灯智能控制的根本解决方案。目前，市面上的路灯控制系统大部分不能实现单灯控制、路检与节能[1]。有的采用进口部件，利用电力载波通信，实际效果表明不适合中国电网，波动大、通信误差多、成本也高[2]。还有一部分采用GPRS 直接控制单灯，这种方案不可行，需要大量电信通信，成本高、效 率低。 本文系统是GPRS 到路端，ZigBee 完成单灯之间的通 信，是物联网的典型应用，成本低、效率高、稳定性好。限于篇幅，本文重点分析节能模式及节能潜力，并在硬件系统基础上，提出控制系统及节能模式的Web 软件设计方案。 2 路灯控制系统的节能模式研究 本文采用Freescale 公司的高性能32位CodeFire 系 列[3]MCF52223芯片[4]作为控制单元，结合MC13211[5]的无 线传感网络的微控制器完成数据传输，实现单灯控制。为了达到节能的目的，需要控制软件具有灵活的控制方式。本文 提出多种节能控制模式，以下简单列举2种。 (1)1/2、1/3等控制模式。在行人车辆不太多的情况下， 可以采用隔一盏、隔2盏亮灯的模式。这样，既能满足地面基本光照，又能达到节能的目的。 (2)按地球经纬度控制模式。由于地球经纬度的差异，使得各地的日出日落时间不一样，同一地方不同时间的日出日落时间也不一样。如果统一设定开关灯时间，既浪费能源，又不能达到很好的控制效果。比如说，大冶市一月中旬的日出时刻为07︰21︰00，日落时刻为17︰33︰00，七月中旬的日出时刻为05︰28︰00，日落时刻为19︰28︰00。如果统一设定开灯时刻为17︰30︰00，那么到七月份，则会造成很大的资源浪费。 基于该情况，本文提出按日出日落时间自动调整开关灯时间。将当地的日出日落时间表导入系统，设置开关灯偏移时间。这样随着季节的变动，开关灯时间会自动地随日出日落时间的变化而变化。开灯偏移量与日落时间决定了开灯时间，即开灯时刻=日落时刻+开灯偏移量；关灯偏移量与日出时间决定了关灯时间，即关灯时刻=日出时刻+关灯偏移量。 3 路灯节能控制系统的体系结构 基于B/S 的路灯控制系统框架总体分为3层，系统框架 如图1所示。基金项目：国家自然科学基金资助项目(61070169) 作者简介：姚丹丹(1985－)，女，硕士研究生，主研方向：嵌入式系统；王宜怀，教授、博士；谭碧云，硕士研究生 收稿日期：2011-04-20 E-mail ：yihuaiw@https://www.360docs.net/doc/474205466.html,