多普勒路灯智能控制器及其应用方案研究_辛红伟
定稿日期：２００７－０８－２４
作者简介：辛红伟（１９８１－），男，吉林人，硕士研究生。研
究方向为无线传感网及智能仪表。
１
引言
目前，国内路灯的利用率普遍不高，大体上存在
两方面的问题：一是当路上没有行人时，路灯仍然开着，浪费着大量的能源；二是很多地方在深夜都会关闭路灯，给此时出行的人们带来了很大的不便。调查表明，夜间无照明地区的犯罪率要比有照明地区高出很多［１］。针对上述问题，设计了一种新型基于多普勒探测和单片机控制的智能路灯控制器。应用该控制器，只有在路上有行人或车辆通过时路灯才点亮，并且可以根据车辆通过的速度智能地打开前方一定数量的路灯。在提高路灯利用率的同时，又满足了夜间行人在任何时间出行时都有路灯照明。在此，介绍了以多普勒探测器和微控制器为主的路灯智能控制器，并研究了该控制器在工程上的应用方案。
２
智能控制器
图１示出智能控制器工作框图。它主要由传感器模块、多普勒信号处理电路模块及微控制器决策控制电路模块组成。传感器模块负责多普勒信号的采集；多普勒信号处理模块对多普勒频移信号进行放大、整形，同时产生中断信号，以唤醒休眠的单片机响应该信号作出智能控制；微控制器决策控制电路模块主要由单片机构成，用以对路灯进行开关控
制，并进行控制器间的通信。
多普勒探测器是一种无线探测器，它通过发射天线发出一定频率的电磁波，遇到物体后会反射回来，
接收天线将接收到的回波送到混频器与发射频率进行混频，以得到差频信号。该差频信号与物体相对于探测器的径向速度成正比［２］。图２示出多普勒探测器的工作原理图。
与物体径向运动速度成正比的多普勒频移信号的等式为：ＩＦ＝２ｖｆｔＣ
ｃｏｓ（Ｑ）（１）
式中
ｖ———目标速度Ｃ———光速，Ｃ＝３×１０８ｍ／ｓｆｔ———
发射频率，该电路的ｆｔ＝１０．５２５ＧＨｚＱ——
—物体移动方向与传感器定向方向间的角度，通过调天线方向，这里Ｑ＝９０°
设计中，探测器采用工作频率为１０．５２５ＧＨｚ的
多普勒路灯智能控制器及其应用方案研究
辛红伟１，唐慧强１，彭树生２
（１．南京信息工程大学，江苏南京２１００４４；２．南京理工大学，江苏南京２１００９４）
摘要：设计了一种新型应用多普勒效应进行探测并进行智能控制的路灯控制器。给出了具体的硬件构成电路及
软件框图，并对其在工程上的具体应用方案进行了研究和设计。该控制器的设计重点是对多普勒信号的处理及微控制器的智能控制，文中对此进行了详细的阐述。
关键词：控制器；路灯；智能化；控制；多普勒效应中图分类号：ＴＭ５７１
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００－１００Ｘ（２００７）１０－００３１－０３
ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｂａｓｅｄｏｎＤｏｐｐｌｅｒｆｏｒＲｏａｄＬａｍｐ
ａｎｄＩｔｓＳｃｈｅｍｅＳｔｕｄｙ
ＸＩＮＨｏｎｇ－ｗｅｉ，ＴＡＮＧＨｕｉ－ｑｉａｎｇ，ＰＥＮＧＳｈｕ－ｓｈｅｎｇ
（１．ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００４４，Ｃｈｉｎａ；
２．ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｒｏａｄｌａｍｐｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｂａｓｅｄｏｎｄｏｐｐｌｅｒａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｈａｒｄｗａｒｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｂｌｏｃｋａｒｅｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅｎｔｈｅａｐｐｌｙｉｎｇｓｃｈｅｍｅｉｎｐｒｏｊｅｃｔｉｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｉｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｆｏｒｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｗｉｔｈＭＣＵｗｈｉｃｈｉｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：
ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｒｏａｄｌａｍｐ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ；ｃｏｎｔｒｏｌ；ｄｏｐｐｌｅｒｅｆｆｅｃｔ图１
智能控制器工作框图
图２
多普勒探测器的工作原理图
３１
ＶＭＤ－１模块。
该模块直接输出ＩＦ，其输出强度与发射能量的反射强度有关，一般在毫伏级。模块的工作电压为５Ｖ，向外部提供Ｕｃｃ（＋５Ｖ），ＩＦ和ＧＮＤ３个引脚。
多普勒频移信号处理电路主要由运算放大器ＬＭ２２４和可重触发单稳态触发器ＨＣ１２３构成。ＬＭ２２４用作对微弱的ＩＦ信号进行两级放大和信号整形，以输出与ＩＦ同频的方波数字信号，即整形多普勒信号ＨＺ。ＨＣ１２３用作伴随ＨＺ信号的输出产生持续的高电平中断信号ＩＮＴ，以使后端单片机从休眠态状态醒来，并对ＨＺ信号进行相应处理。图３示出信号处理过程示意图。
单片机决策控制电路是该智能控制器的核心。
单片机在此主要有两个作用：一是对路灯进行开关控制；二是负责与其他智能控制器通信。开机上电后，单片机对各个寄存器及管脚进行设置，打开外中断和串口中断后进入休眠的低功耗状态。两个事件可以唤醒单片机进行工作：一是ＩＮＴ信号，即多普勒探测到有行人或车辆通过时，单片机醒来后启动计数器０对ＨＺ信号在一定时间内进行计数，从而得到相应的物体运动速度，单片机以此为依据，按智能控制策略产生控制方案，以控制相应的路灯点亮或关闭。当所要点亮的灯超出该控制器所管辖的路灯范围时，单片机通过串口与其他智能控制器通信，以控制其他智能控制器所管辖的路灯。另一个唤醒单片机的信号是串口中断，该信号是由其他控制器发过来的，是其他的灯为了要控制该模块所管辖内的灯所发出的。单片机按控制命令进行相应的控制。单片机在此采用ＭＩＣＲＯＣＨＩＰ的ＰＩＣ１６Ｆ８７７［３］。图４示出主程序及中断子程序的软件流程图。图５示出智能路灯控制器的结构原理框图。它由探测模块、信号处理模块和单片机控制模块共同构成。探测器采用
ＶＭＤ－１模块，
其输出ＩＦ作为该电路的输入。在制板时，信号处理电路与模块输出的连接要尽可能的短，以减小环境对弱电信号的干扰。该控制器对外提供了通信与控制接口，分别用以探测器之间的串行通信和控制所管辖路灯的继电器开关。该电路中一个智能控制器就可直接控制８盏路灯，但实际应用中一般只控制到２￣３盏路灯。该智能控制器提供的是串行通信的通用接口，在实际应用中只要接入相应的串行通信模块，如ＲＳ４８５、红外、电力载波等即可工作，这给工程应用，带来了很大的方便。
３
工程应用方案研究
这里设计的智能控制器一台可直接控制多达
８个路灯。理论上，
通过串行通信进行间接控制的路灯个数没有上限。为了说明控制器在工程中的应
用，这里采用一个控制器直接控制一盏路灯的方式。即每一个路灯杆上放置一个智能控制器，其多普勒探测定向天线的主瓣波束指向本侧道路的来车方向，工作时定向发射电磁波，当有车或行人接近时，多普勒探测器会产生与速度成正比的ＩＦ信号。该信号经过处理传送到单片机中，单片机按行动物体速度的大小控制一定数目的后续路灯点亮，当物体运动速度较快时，多点亮后面的几盏路灯；当物体运动速度较慢时，少点亮几盏；当车通过后或平时路上没有车辆或行人时，单片机控制路灯关闭，仅在有车或行人通过的一小段时间里点亮灯。这样，既可大大节约能源，又能大大减少灯的点亮时长，从而延长灯的寿命。
设两盏路灯的间距为３０ｍ，当一行人骑自行车
图４
主程序及中断子程序的软件流程图
图５智能路灯控制器的结构原理框图
图３信号处理过程示意图（１０ｋｍ／ｈ
）
３２
（上接第１７页）
代入各参数可求得ＲＢ＝８００Ω，ＲＡ＝５００Ω
。４
实验测试结果
系统采用并联１０个恒流驱动电路驱动的
２５０ｍＡ功率ＬＥＤ作为负载测试时，
从示波器观察到电源电压的纹波小于２００ｍＶ；用钳型表测试总输出电流为２．５Ａ，各ＬＥＤ输出电流的误差小于１．５％；ｎｐｎ型Ｄ８８０晶体管的温升小于１０℃。由此数据可见，电路已达到了预定的设计指标。
参考文献
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方佩敏．ＰＯＳＣＡＰ在ＤＣ／ＤＣ转换器中的应用［Ｊ］．今日电子，２００６，（１６４）：５４～６０．
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速度范围／ｋｍ／ｈ多普勒频率范围／Ｈｚ控制方案／盏
０．２～３４～５８２３～６５８～１１７３６～１２１１７～２３３４１２～２５２３３～４８６６２５～４５４８６～８７５１２
４５～６５８７５～１２６４２０６５～８５１２６４～１６５３２５８５～１０５１６５３～２０４２３０１０５～１２５２０４２～２４３１３５
＞１２５
＞２４３１４０（
同时产生报警信号）
表１
通用的路灯控制方案
以１０ｋｍ／ｈ的速度接近时，由多普勒等式可知，探测器会产生１９５Ｈｚ的多普勒信号。此时，单片机控制自己所管辖的路灯打开，并用串行通信通知后面的３盏路灯开启。这样，行人前方３０×（４－１）＝９０ｍ内的路灯是点亮的，而且该距离同样能使行人前方的视线很好。根据试验，当行人和车辆前方３０ｓ内要通过的路段视线良好时，不会对其运行产生很大的影响。由此在智能控制器内设定了一套表１所示的工程应用控制方案。该方案既保证了慢速行人经过时有足够的照明且又节约能源，又保证了高速车辆通过时有足够远的视线。智能控制器设有通用串行接口，若需要可接报警设备，在该控制方案中，当车速高于１２５ｋｍ／ｈ以上时，则会立即报警。报警方式亦有多种，如通过ＧＳＭ网络短信报警等。
各系统模块被固定在相邻或相隔的路灯杆上。它们之间是通过串行接口模块ＲＳ４８５进行通信的。通信的主要内容是传递和实现由前端向后端输出路灯的控制方案，以及传递后端对前端路灯什么时候关闭的信号。例如，车速为８０ｋｍ／ｈ，按此时的控制方案要连续开启后端的２５盏灯，前端的控制器开启直接控制的路灯后就向后端传递一个控制２５－１＝２４盏灯开的信号，后端的灯在接到这一信号后一边执行它所控制的灯打开，一边把这个信号接着向后端传递。当后端的系统检测到车辆已通过该灯所在的位置时，便向前端的灯传递一个标志信号，若没有其他的车辆要通过，则前端智能控制器在接到该标志信号后就关闭路灯；若前端路灯开启路灯后在很长时间内没有收到标志信号，同样也要把路灯关闭，以防止车辆中途转弯或调头带来的误操作。马路两侧相对应的路灯要求同时开启或关闭，该方案对它们间的通信可采取无线传感网络，以避免架线横跨马路的不便。
表１只给出了一种在城郊公路通用的路灯控制方案。在具体工程应用中，可根据道路及车辆的情况设定不同的控制方案。如在高速公路上，可整体提高车速的控制范围，当速度低于一定程度时，给出报警信号等。
４
结束语
多普勒效应在探测物体及其运动速度上的应用，以及与单片机的智能处理相结合是设计的基础。该新型路灯智能控制器相对于以往的路灯控制方法有两大优点：一是，只有在路上有行人或车辆通过时，才开启路灯；二是根据不同的通过速度，智能地打开一定距离内的路灯，这样既可节约宝贵的电能源，同时又能为行人、车辆提供充分的照明服务。对于解决当前我国的路灯照明问题，以及节能减排有着重要的意义。
参考文献
［１］杨本文，郑旭东．城市路灯照明节能方案及运行管理［Ｊ］．湖北电力，２００６，３０（４）：６１￣６２．
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多普勒路灯智能控制器及其应用方案研究
３３
智能照明控制系统说明
深圳市南山智园智能化系统工程项目 智能照明控制系统 2014年6月12日 深圳市合广测控技术有限公司
1、系统概述 1.1、智能照明系统建设的目的和意义 （1）良好的节能效果带来可观的经济效益 采用智能照明控制系统的主要目的是节约能源，智能照明控制系统借助各种不同的预设置控制方式和控制元件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。此外，智能照明控制系统中对荧光灯等进行调光控制，由于荧光灯采用了有源滤波技术的可调光电子镇流器，降低了谐波的含量，提高了功率因数，降低了低压无功损耗。 （2）通过软启技术延长灯具寿命 无论是热辐射光源，还是气体放电光源，电网电压的波动是光源损坏的一个主要原因。因此，有效地抑制电网电压的波动可以延长光源的寿命。智能照明控制系统能成功地抑制电网的浪涌电压，同时还具备了电压限定和轭流滤波等功能，避免过电压和欠电压对光源的损害。采用软启动和软关断技术，避免了冲击电流对光源的损害。通过上述方法，光源的寿命通常可延长2～3倍。 （3）改善工作、生活环境，提高工作效率、提升生活档次 良好的工作环境是提高工作效率的一个必要条件。良好的设计，合理地选用光源、灯具及优良的照明控制系统，都能提高照明质量。 智能照控制系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具，可以有效地控制各房间内整体的照度值，从而提高照度均匀性。同时，这种控制方式内所采用的电气元件也解决了频闪效应，不会使人产生不舒适、头昏脑胀、眼睛疲劳的感觉。 （4）实现多种照明效果 多种照明控制方式，可以使同一建筑物具备多种艺术效果，为建筑增色不少。现代建筑物中，照明不单纯地为满足人们视觉上的明暗效果，更应具备多种的控制方案，使建筑物更加生动，艺术性更强，给人丰富的视觉效果和美感。以某工程为例，建筑物内的展厅、报告厅、会议室等，如果配以智能照明控制系统，按其不同时间、不同用途、不同的效果，采用相应的预设置场景进行控制，可以达到丰富的艺术效果。 （5）提高管理效率减少维护成本
模拟路灯控制系统的毕业论文
模拟路灯控制系统的毕业论文
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中文摘要 本作品是具有自动化程度高、运行可靠、使用维护方便的照明控制系统，为城市路灯现代化提供了一些参考方案。系统采用STC单片机为核心的最小系统板，设计了模拟路灯控制系统。控制系统采用定时器设定时钟功能，设定、显示开关灯时间；用了基于555为核心的红外传感器检测物体的定位。路灯单元控制系统采用恒流源供电，具有输出功率调整功能，并能定时调整功率。阐述了基于单片机模拟路灯控制系统实现的设计思想、方法及过程。该模拟控制系统，能有效的节约能源，减少照灯具的损耗。 城市亮化随之被政府所重视，既而大量的资金投入进行建设和改造中去，使得我们的城市夜晚变得灯火辉煌，绚丽多彩，但同时，诸多问题也随之而来：能耗的逐年攀升，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，带来人员不足的问题，使得路灯故障时不能得到及时的修复以致造成人民生活的不便；维护费用也随之增加，社会成本过高，电费支出过多，财政承担相对困难，给政府带来了相对大的压力；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，因此他们迫切的想解决此问题，故针对这种情况我们设计并制作了这一节能智能型的模拟路灯控制系统，其主要价值在于能更好的节能与监测，在很多方面给人们带来了方便，给维护人员降低了难度。 在白天模式的时候，还能根据环境明暗的变化控制路灯的开启和关闭路灯，在夜晚模式的情况下，根据交通路面情况自动开关灯。当灯出现故障不亮时，能够检测并且通过声光系统报警，显示器上显示故障灯的编号。自制的单元控制器中的LED灯恒流驱动电源，在多数情况下，具有系统稳定，功耗低等特点。 以STC89C51RC为核心，利用时钟控制LED灯的开关时间段，通过红外感应模块将物体运动的信号通过555的TTL高低电平输入单片机，并通过三红外线输入的情况判断物体运行方向，再控制LED灯的开关情况。并完成四方面的功能：时间设定功能，环境明暗判断，独立控制功能，交通条件控制功能。显示部分用LCD 液晶显示，要求能显示实时时间以及对路灯设置的开关灯时。 关键词：STC89C51单片机，红外传感器，1602液晶显示器，DS1302 NE555
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
基于模拟路灯控制系统的设计毕业论文说明书
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基于单片机的智能路灯控制系统的设计说明
基于单片机的智能路灯控制系统的设计 摘要：随着社会进步，需求和单片机应用领域的不断扩展，各类智能产品、控制系统都是以单片机技术为核心来进行开发设计。本系统采用MSC-51系列单片机AT89C51和相关的光电检测设备设计路灯控制器， 关键词：路灯；单片机技术；控制 如今，路灯已经是城市道路景观的一个重要部分，已经成为城市照明系统中不可缺少和不可分割的一部分，成为了市民出行和城市美化、亮化的一个基本要求。随着社会文明的不断发展，城市照明已不仅局限于街道的照明，而且发展成了了城市景观等装饰性照明的综合市政工程。社会对亮灯率、开关灯的准确率、故障检测的实时性和维修的及时性要求不断提高。 随着社会经济的不断发展，能源短缺已经日益制约着经济发展的严重障碍，其中电力短缺已成为制约国民经济的突出矛盾。我国目前的市场上有多种路灯节能控制产品，能达到一定的节能效果，但就功能和效果上还不能尽如人意，主要有以下几种情况：第一种，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，则会对灯具造成损坏，相对来说稳压效果较差；第二种是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，不足之处是元器件较容易发热损坏。而为了更好的达到控制的目的，现在国外都开始采用智能控制方式，如光控、声控、时控等，国外甚至开始采用太阳能供能光控方式来控制路灯，基本可以达到完全自给自
足的效果。而本文中研究的就是光控路灯的控制器设计。 1.设计题目 智能路灯亮灭控制系统设计 2.设计容 设计一套路灯亮灭控制系统,以MCS-51系列单片机为核心完成测控任务,当日照亮度超过阈值,控制灯灭;反之,则控制灯亮。并且要求阈值可调。 3.方案总体设计与论证 本次课程设计课题是《智能路灯亮灭控制系统设计》。此课题要求以路灯控制器为对象，完成硬件系统和软件程序的设计，实现以光线强弱方式来控制路灯的亮灭功能，属于软硬件相结合的题目。其中硬件电路部分主要包括以下几个部分：单片机最小系统、路灯控制电路部分、光电检测电路部分；软件部分主要包括二个电子软件Altium designer、 Keil-C51软件和路灯控制、光电检测两个程序模块。工作原理如下图所示： 工作原理图 硬件电路设计由6个部分组成：信号采集放大电路，A/D
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
模拟路灯控制系统附硬件图及c程序
摘要 本文介绍了一个模拟路灯控制系统的应用方案，用以实现模拟路灯的智能控制。本方案以宏晶公司的MCU芯片STC12C5410AD为核心，加以简单的外围电路，实现了模拟路灯控制系统所要求的全部技术内容。STC单片机在最近几年应用越来越广泛，因其抗干扰能力强、稳定性好，性价比高，因此是低成本路灯控制解决方案的首选。该控制系统除了选用廉价的单片机芯片，还采用了廉价的红外对射传感器，大大降低了系统成本。整个系统的电路简单，结构紧凑,电源驱动仅采用变压器与三端稳压器相结合，附加少许滤波电容便实现了稳定的电源输出。经过多次测试，证实该系统能长时间稳定工作，完全满足设计要求指标。 关键词：模拟控制；LED照明；单片机
ABSTRACT This paper introduces a simulation control system application scheme street, to simulate the street lamp of intelligent control. This plan to macro crystal company MCU, STC12C5410AD as the core, to chip the periphery of the simple circuit, realize the simulation street lamp control system all of the requested technology content. STC SCM in recent years more and more wide application, because of its strong anti-interference ability, good stability, high performance/price ratio, and so is the low cost street lamp control solutions of choice. The control system in addition to choose cheap single-chip microcomputer chip, also adopted the cheap infrared mutual illuminate sensor, and greatly reduce the cost of system. The whole system of the circuit is simple, compact structure, power drive only used three transformer and the regulators, and the combination of a few additional filter capacitance will realize the stable power output. After many test, and confirm that the system can work stably for a long time, fully meet the design requirements index. Keywords: Simulate controlling; LED lighting; Single-chip microcomputer
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
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 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 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头，对应着四个档位，每个档位对应着相应的路灯电压。由于电力传输中有谐波干扰造成电力不稳，要时刻检测路灯的电量，以电量芯片ATT7028检测出电流或者电压过高或者过低，将得到的信息传给AT89C51单片机，单片机同时与铁电存储器的信息相比较，如果发现电流或者电压过高或者过低，单片机马上做出调整，适当地降低或者升高电压，以实现对路灯过载、过压等各种功能进行控制，用电力载波通信技术将现场情况传送至监控室。原理框图如图1所示。
基于单片机模拟路灯控制系统
基于51单片机的模拟路灯控制系统1. 系统设计 1.1 设计要求 一、任务（来自原题） 设计并制作一套模拟路灯控制系统。控制系统结构如图1所示，路灯布置如图2所示。 图1 路灯控制系统示意图 .. .专业. .
图2 路灯布置示意图（单位：cm） 二、设计要求+ 1．基本要求 （1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。 （2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 （3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：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（见图2），灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。 （4）支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。 .. .专业. .
（5）当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。 2．发挥部分 （1）自制单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。 （2）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%围设定并调节，调节误差≤2%。 （3）性价比高，工作稳定，符合电磁兼容（EMC）方面的要求，无对外干扰或干扰小。 1.2 总体设计方案 1.2.1 功能分解及设计思路 本模拟路灯控制系统的设计方案要实现的主要功能主要分解为以下五个方面： 一是时钟功能及定时开关灯。 二是根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 三是根据交通情况自动调节亮灯状态：当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。 四声光报警功能，当路灯出现故障时而不亮时，控制器发出信号，并显示有故障路灯的地址编号。 五是根据绿色节能照明要求，采用恒流源驱动LED路灯发亮且能调光，路灯驱动电源输出功率能在20%～100%围设定并调节，调节误差≤2%。 以上功能的实现，都是以单片机为核心，在单片机系统实现的输入输出和显示功能的基础上，由单片机的置逻辑和运算功能，加上一定的外围电路.. .专业. .
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
智能路灯控制系统介绍
智能路灯控制系统介绍
扬州灿阳电子科技有限公司· 一、方案概述 路灯照明是人们日常生活中必不可少的公共设施，传统的LED节能已经不能满足大范围节电的需求；而人工控制、路灯巡查同时也是一项需要耗费大量人力物力的工作。更有效率的管理手段和节能方案已经成为管理部门关注的焦点。 智能路灯管理系统，对路灯公共照明实行统一管理，达到照明远程监测、智能管控、节能降耗的“三位一体”的成效。为合理安排照明亮度和节约电能提供了系统的解决方案。 二、方案功能 控制功能 ---- 远程开关、调光、策略控制（定时开关、组控、线控） 查询功能 ---- 电压、电流、功率、功率因数、电量、开关状态 报警功能 ---- 路灯 / 隧道灯故障报警、通信失败告警 报表功能 ---- 能耗及亮灯率分析报表 存储功能 ---- 系统运行历史记录
运维功能 ---- 日常参数设置、GIS信息显示（地图显示单灯信息） 手机APP ---- 配套手机APP可移动管理控制 三、系统价值 1、绿色节能：自动化控制策略化管理，可按需进行智能控制，通过调光及隔灯点亮达到二次节能；减少光污染、减少碳排放量的同时节省电费。 2、延长灯具寿命：采用后半夜实行隔盏亮灯方法降低亮灯密度；减少了开灯时间从而延长的灯具寿命。 3、减少人工成本：由于系统具有自动报警、查询、定位、亮灯率分析等功能，维护人员不必巡检，只需要在电脑旁值班，实现真正意义上的“值班等待报警”，真正减少人工。 4、快速故障反应：采用路灯单灯控制系统后，由系统对全市范围内城市照明的每一盏路灯的开关操作实现自动控制，与此同时，由计算机对每一盏路灯的状态进行高效快速巡测，调度人员可以在故障发生后及时了解故障的地点和状态，为快速、及时修复提供了强有力的保障。路灯维护及时，可以极大地减少对照明管理部门的投诉、减少道路交通事故的发生，有利于城市的治安，产生极大的社会效益，从而进一步提高城市的形象。
基于单片机模拟路灯控制系统
基于51单片机的模拟路灯控制系统 1. 系统设计 1.1 设计要求 一、任务（来自原题） 设计并制作一套模拟路灯控制系统。控制系统结构如图1所示，路灯布置如图2所示。 图1 路灯控制系统示意图
图2 路灯布置示意图（单位：cm） 二、设计要求+ 1．基本要求 （1）支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，并控制整条支路按时开灯和关灯。 （2）支路控制器应能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 （3）支路控制器应能根据交通情况自动调节亮灯状态：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（见图2），灯1亮；当物体M到达B点时，灯1灭，灯2亮；若物体M由右至左移动时，则亮灯次序与上相反。 （4）支路控制器能分别独立控制每只路灯的开灯和关灯时间。 （5）当路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器应发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。 2．发挥部分
（1）自制单元控制器中的LED灯恒流驱动电源。 （2）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%。 （3）性价比高，工作稳定，符合电磁兼容（EMC）方面的要求，无对外干扰或干扰小。 1.2 总体设计方案 1.2.1 功能分解及设计思路 本模拟路灯控制系统的设计方案要实现的主要功能主要分解为以下五个方面： 一是时钟功能及定时开关灯。 二是根据环境明暗变化，自动开灯和关灯。 三是根据交通情况自动调节亮灯状态：当汽车靠近路灯时，路灯能自动点亮；当汽车远离时，路灯自动熄灭。 四声光报警功能，当路灯出现故障时而不亮时，控制器发出信号，并显示有故障路灯的地址编号。 五是根据绿色节能照明要求，采用恒流源驱动LED路灯发亮且能调光，路灯驱动电源输出功率能在20%～100%范围内设定并调节，调节误差≤2%。 以上功能的实现，都是以单片机为核心，在单片机系统实现的输入输出和显示功能的基础上，由单片机的内置逻辑和运算功能，加上一定的外围电路得以实现。针对以上的五个功能，采用模块化的设计思想，以下分别叙述之。 1.2.2 方案论证与比较 1.2.2.1 时钟功能及定时开关机。 方案一：采用专用时钟芯片。
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；
模拟路灯控制系统的设计
摘要 路灯照明对人们的日常生活有着很重要的作用，路灯照明系统的好坏直接影响到人们夜晚出行的安全。中国的路灯控制系统老旧，效率低，浪费能源过多。路灯系统控制方式落后，无法远程控制开关灯时间，缺乏设备故障检测和报警系统。急需升级改善。单片机拥有卓越的控制能力，已经广泛应用在很多领域。基于单片机的智能路灯控制系统可以改变中国路灯现状，使得路灯的管理变得简单、可靠，能节约更多的电能，能使人们更加安全的出行，减少因路灯控制系统不完善而引起的交通事故。因此，设计一款智能路灯控制系统具有非常重要的意义。 文章介绍了模拟路灯控制系统的两大组成部分，即硬件系统和软件系统。硬件系统以AT89S52单片机为主控芯片，由实时时钟芯片DS1302产生实时系统时间，由LCD1602液晶显示屏显示菜单、提示和实时时间等信息，使用独立式键盘调整切换功能菜单、设置开关灯时间等，采用光敏电阻检测环境的明暗情况，使用反射型红外光电传感器检测交通情况，配合蜂鸣器和LED灯实现故障报警。软件系统包含系统监控程序模块、显示程序模块、键盘程序模块、实时时钟程序模块，环境检测程序模块、报警程序模块、交通检测程序模块，设定路灯开关时间程序模块等。 通过在proteus软件中模拟仿真调试，实现了课题规定的功能和性能指标要求，设计成果具有一定的推广应用价值。 关键词：路灯控制；AT89S52；DS1302；LCD1602
ABSTRACT Street lighting has a quite significant impact on people's daily life, the quality of the street lamp lighting system directly affects the safety of people at night. In china，street lamp control system is old-style, low efficiency and waste too much energy.The mode of streetlight control system is backward, it can’t remotely control switch lights in time, and lack equipment in fault detection and alarm system, which is badly in need of upgrading. MCU has excellent control ability, which has been widely used in many fields. Based on MCU intelligent lighting control system can change the status of Chinese street lighting, the street lamp management becomes simple and reliable, which can save more energy, make people more safe travel and reduce traffic accidents caused by defective street lamp control system . Therefore, it is great crucial to design a intelligent street lamp control system. This paper introduces the two components of the analog street lamp control system, namely the hardware system and the software system. The main control chip of hardware system is the AT89S52 microcontroller , real-time system time is produced by the real-time clock chip DS1302 , the information of menu,prompt and real time is displayed on the LCD1602 , hardware system use a separate keyboard to adjust or switch function menu and set the time switch lights, photosensitive resistance to measure the brightness of environment, and the reflection type infrared photoelectric sensor to detect traffic situation, with the buzzer and LED lamp realizes fault alarm. Software system includes system monitor module, display module, keyboard module, real-time clock module, environment detection program module, alarm module program, traffic detection program module, set the street lamp switch time program module and so on. By simulating and debugging in Proteus Software, the function and performance requirement of the project are achieved, and the design result has certain application value. Key words: street lamp control; at89s52; ds1302; lcd1602
智能照明控制系统说明
一、智能照明控制系统说明 1、设计依据 l 智能化系统招标书 l 《民用电气设计规范》 JGJ/T16－92 l 《建筑电气安装工程质量检验评定标准》 GYJ1253－88 l 《民用建筑照明标准规范》 GBJ133－90 l 《智能建筑评估标准》 DG/TJ08－602－2001 J10105－2001 2、设计原则 可行性和适应性 保证技术上的可行性和系统的可适应性 实用性和经济性 贯彻全面应用，坚持实用、经济的原则 先进性和成熟性 既要采用先进的理念、技术和方法，又要注意结构、设备的相对成熟。不但能反映当今的先进水平，而且具有发展潜力，能够适应未来若干年内的发展。 开放性和标准性 为了满足所选用的技术和设备的协同运行能力、系统投资的长期效应以及系统功能不断发展的需求。必须追求系统的开放性和标准性。 可靠性和稳定性
在考虑技术新进和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。 可扩展性和易维护性 为了适应系统变化的需要，必须充分考虑以最简洁的方法，最低的投资，实现系统的扩展和维护。 3、方案说明 （1）C-Bus系统结构 C-Bus系统分为一个主网（Local Network）和数个一级子网（Network），主网与子网之间采用UTP-5线缆连接网络桥。 在设计时，主网和子网都有冗余。 （2）系统功能 1. 根据季节、作息时间、照度变化等对照明系统进行自动化管理。 2. 在监控计算机上用图形模拟创新基地内实际照明回路的开关状态，值班人员可根据需要用鼠标点击图形来控制回路的开关。