路灯节能的控制系统设计分析

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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

基于传感网的智能路灯节能控制系统

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.wendangku.net/doc/3a12840209.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。

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

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

园区路灯节能改造方案

园区路灯节能方案 第一部分：传统路灯照明系统所存在问题 一、传统路灯照明系统存在的问题 A、传统电感镇流器存在的问题 ·自身功耗大、线路电流大。 ·供电线路负荷大。 ·工频闪烁，并伴有音频噪音。 ·适应电源电压范围窄。 ·启动慢，灯泡寿命短。 ·缺少必要的自身保护功能，存在安全隐患。 B、传统设计存在的问题 1：传统设计以最高峰时段的道路要求作为道路照明设计的标准，当高峰过后还要以高峰时段的实际耗能来消耗电力！我公司照明智 能节能控制系统可实现功率在50%-100%智能调节，可以大大地降低 能耗。 2：考虑到光源的光衰，在设计初期，设计师就将原有的设计 数值做20%-40%的增加，新灯在开始使用时，消耗的功率大于其标称值。我公司照明智能节能控制方案可通过智能控制系统，根据灯的 使用年限控制实际需要的功率，节约了能源、延长了灯的使用寿命。 3：光源的光衰是可以延缓的，只要使用和照明智能节能控制系

统相配套的电子镇流器就可以避免电极的过度腐蚀问题，减少电极 物质的飞溅避免电弧管内壁被飞溅物质击伤变黑保持光源的发光效率。 第二部分：照明智能节能控制系统 本案节能控制系统各部分硬件电路，采用先进的有源功率因数(PFC)校正技术及电子滤波(EF)措施，可使系统功率因数(PF)大于99%， 有效减少了线路电流，从而降低了整个供电线路的负荷与损耗，对 电网几乎无不良影响。 内置智能控制电路，不仅完成点火、低功率启动、恒功率控制 等基本操作，还可以完成输出过电流、过电压、开路、短路等保护。同时可以完成50%～100%定时调光工作。 照明智能节能控制系统特点： ·高效节能：最高节约能源30%以上 ·延长灯泡寿命：将灯泡有效寿命延长2-3倍 ·定时调光：输出功率调节范围50-100% ·多种保护：具有短路、开路、过流、热灯启动等保护功 能 ·质量可靠：产品采用高性能、长寿命元件，使产品可长 期稳定可靠工作 ·适用广泛：可用于道路、体育场、广场、商场、大厅、 广告牌等场合照明

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

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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

浅谈城市路灯照明的节能

浅谈城市路灯照明的节能 本文从路灯照明工程的实际出发,分别从路灯设计、降压、绿色照明等节能途径和方式,就如何以科学的实现道路照明的节能,阐述几点体会。 标签：路灯系统设计绿色照明 0 引言 城市照明是城市基础设施的一个重要组成部分,不仅为亮化城市、美化环境发挥积极作用,还为交通安全、社会治安提供了有力保障,同时在提升城市档次、提高城市形象、改善城市环境发挥了极其重要的作用,但是城市照明也给财政的经费带来很大的负担。 近年来,我国的城市道路照明发展迅速,1999年全国安装300万盏路灯,目前已经达到约一亿盏,安装功率达到二点五千万千瓦,一年的耗电量约为590亿度,这个数字是比较庞大的,有相当大的节能潜力。以鹤壁新区现有路灯为例,2009年路灯系统电费就达到400万元。面对能源与环境危机,各国都在努力实施“节能减排”工程,抓好城市照明用电的节约,成了节能工作不可忽视的一个环节。从路灯照明的实际出发如何科学的节能成为路灯行业很重要的一个问题。笔者以我们在实际道路照明节能工作方面的一些认识,应从以下几方面采取节能。 1 合理的灯具选择及布置 根据建设部行业标准CJJ45-2006《城市道路照明设计标准》以及我们的实践经验、实际情况,严格按照设计标准的要求进行合理选择路灯的布置模式、路灯的间距、高度等,同时要求合理选择照度标准和功率密度值,确定合适的光源,以实现合理的照度,避免或减少路灯设计的盲目性,从而达到路灯的节能。 2 稳压降压调光节能 在道路照明工程中,照度受电网电压影响,而电网电压受负荷影响,在负荷高峰时电压偏低,在负荷低谷时电压偏高。而傍晚为道路交通量高峰,此时电网电压低,光源光通量低,路面照度低;接近午夜时为道路交通量低谷,此时电网负荷是低谷,而电网电压偏高,光源发出的光通量高,路面照度高。这种不合理现象,造成既影响交通安全,又严重浪费能源和资金的现象,将智能光源稳压降压调光装置安装在路灯的控制端,在电压波动较大时,人流较小的后半夜,采用该装置在合适的照度情况下,降低较高的电压,达到节能。 3 半夜灯方式 半夜灯节能方式为最早也是最有效的节能方式,半夜灯是指在照度较高的街道或城乡结合部街道的路灯,由于后半夜人流量、车流量较少,亮度不需要太高的

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

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.wendangku.net/doc/3a12840209.html,

智能路灯控制系统..

前言 近年来，随着中国国力的逐渐增强，发展的日新月异，我国的电力能源十分紧张，所以，环保节能逐渐成为当今社会的主题。各种节能设备、节能家电应运而生，在照明领域运用节能方法来节约电能也已经为人们所接受[1]。 目前，路灯照明系统的传统节能方法主要有两种，一是光源节能方法，另一种是控制节能方法。控制节能方法主要采用人工控制节能、时控控制节能、光控控制节能和节能器控制节能等方法来进行节能。在控制节能方法中，运用智能控制节能方法能在节省人工的基础上做到节约资源，避免浪费。 对普通路灯进行智能照明改造后，可大幅度降低路灯的电耗，有效提高节能率。仅以广州中国科学院软件应用技术研究所在南沙逸晖路的改造工程为例，共有十八盏灯，智能路灯在LED灯的基础上进行了改造，增加了来车检测模式和时间控制模式对照明设备进行控制。通过一年的最终检测结果显示：节能率高达78.73%，年节省费用达到6044.4元，相当于年均节省9.93吨标准煤，年均二氧化碳排放量减少24.75吨。试想，偌大的中国千千万万的路灯，如果其中半数以上都能运用这项技术，那么可节约的能源将是难以估量的。 为响应节能环保口号的号召，本次所做的课程设计就是一个能根据外部光线强弱通过光敏开关控制路灯点亮或者熄灭的一个电子产品。目前，有关智能路灯控制的产品已经非常多，自己也深知设计的这个电子产品有许多的不足，但能首次设计自己的产品，并能做到在实现相同功能的基础上节约成本，这是非常有意义的，不仅提高自己的动手能力，还丰富了课余生活。

1.总体设计方案 图1 智能路灯控制系统框图 智能路灯控制系统由西门子S7-200系列PLC，总开关，光敏电阻及输出系统（也就是路灯）构成。该节能控制系统根据路灯工作环境的光线强弱通过光敏开关自动控制路灯的开或关，从而对路灯进行节能控制，智能路灯控制系统框图如图1所示。 2.单元模块设计 2.1 PLC概述 2.1.1 PLC的基本信息 PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程[2]。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 2.1.2 PLC介绍 ⑴PLC的基本概念 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller, PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC[3]。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。PLC自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国、日本、德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。