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建设节能型路灯照明智能控制论文

 论文栏目:智能控制论文   更新时间:2015-10-16 10:08   点击:

一、节能型路灯工作原理

节能型路灯主要通过系统达到实时通信,协调各个智能体与路面照度为目的,合理控制路灯的电流和电压,调节灯泡输出功率,达到灯光照度按需求供给,从而降低不必要的电能浪费情况。本次设计主要的节电方式为降压,通过自耦降压式调控装置实现节能降压的目的。自耦变压器的一、二次线圈不单单有磁联系,如果输出电压调节范围不大其容量也较小,因此所损耗的材料少,效率极高。这类产品具有结构简单、可靠性高的优点,成为节能型路灯装置首选的降压方法。本次设计使用的节能技术如下:

1.自动化稳压技术。通常来说,路灯配电系统是长线配电模式,电缆末端容易发生电压过低的情况。深夜时,电网电压明显升高,升高的电压通常达到245V-250V,过高的路灯电压会加大路灯电能损耗。本系统配备自动稳压功能,借助单灯节电控制器、区域路灯控制终端合理调节单灯电压和区域电压,单灯节电控制器能有效调节远端或近端路灯的电压,避免出现线路末端低压情况。区域路灯控制终端对区域路灯供电实施稳压调节,降低电压波动过大引发电能损耗的情况。

2.环境亮度控制技术。根据路灯节点控制器环境亮度检测信息,对路面的实际照度进行统计,根据实际照明需要合理调节路灯照度。在人流高峰期,路灯要保持在高照度状态,夜深人静时、车流量小,可适当降低路灯照度,减少电能损耗的情况。

二、节能型路灯智能控制系统的设计与实现

路灯智能控制系统是根据某个区域的功能、不同时间。室外光亮度等把调整照明结果手段进行整合,促使上述因素相互系统达到自动控制照明的目的。不管何种路灯智能控制系统,均要实施远程监控和管理,这离不开通讯网络的支持。网络通讯包括Internet、电信网络等。其中Interner具有速度快、效率高等特点,通过该网络促使分控制器接受主控制中心发布的远曾命令和管理指令,且它可以根据所需的信息数据实施及时的反馈,具体设计如下。

(一)设计合理的监控终端硬件模块选择合理的硬件方案。智能控制柜主要功能如下:①控制柜可以及时采集各方控制信号;②采用GSM无线通信系统能把有关数据上传到监控中心;③实时接收从监控中心传输的各种指令和数据并实施相对应的操作。智能控制柜的核心部位是单片机系统,电压实施整流、滤波、降压等处理后,获得<5V模拟电压输送至单片机AD转换引脚,实施AD转换后获得数字量与已设置的节点等级电压标准展开比较,达到那个节电等级,单片机采用软件控制继电器动作,从而达到控制节电等级的目的。如果检测得出电压处在205—220V之间,步入轻度节电模式;电压处在220—240V时,进入中度节电模式,若电压为240—260V则进入深度节电模式。若电压大于260V或低于205V,则不会接受降压处理。当RS-232与GSM通信模块相互连接,来达到与后台监控中心通信的目的。温度传感器能有效监测变压器的温度,若温度大于65oC,合理控制继电器的工作,促使风扇进行工作,达到降低变压器温度和保护变压器的目的。若温度<65oC时,费电在继电器控制下不接受工作。

(二)合理设置路灯节点控制器。路灯节点控制器作为路灯节能控制的基本元素,传统路灯主要采用经纬仪对相同区域或不同区域路灯的开关时间进行统一控制,这种功能单一的控制模式无法满足不同路况及环境的照明需求。采用智能控制器可以实时对单灯进行控制并采集相应的环境信息。本次设计的路灯节点控制器包括如下模块:1.测量模块。测量模块主要由环境亮度检测及电压电流测量两个部分组合而成。环境亮度检测部分主要构成成分为光感1元件,用来感应路灯周围的环境信息,从而合理控制路灯照度。电压电流部分及时监测路灯供电电源的电流电压数据,为稳定电压提供重要依据。2.控制模块。控制模块作为路灯节点控制的关键内容,根据测量模块收到的数据信息,综合上级区域发布的指令形成控制决策,完成合理控制单灯照度、调整电压、故障警报等功能。3.通讯模块。通讯模块主要负责与同个节点控制器,上级区域控制终端之间进行通信,根据区域路灯分布情况选定无线、有线或电力线载波等不同通讯方式。4.规则库及电源。规则库为控制模块形成合理决策提供相应的控制规则,电源模块为所有路灯节点控制器进行供电。

(三)设计路灯监控中心。路灯监控中心位于整个控制系统的最上层,配备监控计算机、网络交换机、GPRS收发器等设施。为确保系统的安全运行,监控计算机使用双击冗余方式进行配置,GPS时钟能接收准确的天文时钟,促使监控中心时钟与标准钟处在一致状态。本次设计采用DALLAS公司生产的时钟芯片DS1302,运用串行通信方式,这种芯片具有电池充电和切管功能,在系统掉电时也能对时钟电路进行单独供电。DS1302时钟芯片可以显示秒、分、年、月、日等信息,对<31d的月末日期实施调整。DS1302与单片机通信只需设置三条线,即:复位线、数据线、串行时钟线,数据根据每次一个字节多多字节的形式传送信息。监控中心借助网络GPRS收发器及移动网络接口与不同区域路灯控制终端实时通讯。监控中心主要配备的软件包为数据管理系统、路灯监控管理系统,路灯监控管理系统采用地理信息技术,达到良好的可视化及人机交互设计模块。

(四)智能路灯控制系统软件设计。节能控制系统通过执行相应的软件程序实现,软件设计的好坏影响着整个系统好坏,软件的优劣也关乎硬件各个部分是否可以协调工作。本次设计采用MCS-51单片机作为软件开发工具,单片机采用汇编语言实现。对单片机进行设计时,编译器可以自动完成变量的存储分配操作,编程者更加关注软件的设计,采用常用接口芯片编制通用的驱动函数,便于合理处理信号算法或移植程序,从而加快单片机系统开发速度。智能路灯节能控制软件主要包括数据管理模块、数据处理及分析模块、LED显示模块、通信模块。传感器把收集的声音信号借助A/D转换发送至单片机内。在单片机系统预先设定声音级别相对应的控制数据,并把传送的实时音频数据与设置的数据展开比较,判定该实时音频数据相对应的控制数据并输出数据,合理控制路灯的亮度,并在LED屏上显示实时声音分贝。

总之,节能型智能路灯控制系统具有成本低廉、性价比高、运行稳定等特点,能有效解决道路照度不均衡或过度照明的情况,达到最佳的节能效果。

作者:邹建效 单位:慈溪市公路建设工程指挥部

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