【正文】 題研究的目的及意義 路燈節(jié)能方法 傳統(tǒng)路 燈節(jié)能方法 智能路燈節(jié)能方法 第二章 住宅小區(qū)路燈設(shè)計的方案和方法 總體方案的確定 燈位的布置 燈具及光源的選擇 供配電及照明控制 第 3 章路燈節(jié)能控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 系統(tǒng)的總體方案設(shè)計 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型及功能分析 系統(tǒng)控制器的總體設(shè)計 智能控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計 第 4 章系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 控制器設(shè)計以及其外部電路 5 控制器最小控制系統(tǒng) 串行通信接口設(shè)計 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換電路 開關(guān)量 輸入 /輸出電路 第五章 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計 第六章 結(jié)論 致謝 參考文獻(xiàn) 6 第一章 緒論 課題概述 課題研究的背景 隨著我國城市的發(fā)展、經(jīng)濟的繁榮、社會的進(jìn)步和人們提高生活水平及環(huán)境質(zhì)量的要求，小區(qū)道路照明和夜景照明已經(jīng)成為小區(qū)規(guī)劃、建設(shè)和管理中的一項重要工作。這些系統(tǒng)普遍存在著難以反饋路燈運行狀態(tài)信息、難以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制等局限，基本沒有節(jié)電效果。目前，路燈照明廣泛使用高壓鈉燈，其設(shè)計壽命在 12021 小時以上，在正常情況下至少可用 3 年，但是由于超壓使用，現(xiàn)在路燈燈泡的實際壽命只有 1 年左右，有的甚至只有幾個月，造成維護(hù)和材料的浪費極大。 本文研究的智能照明系統(tǒng)是在路燈的啟停和運行過程中，通過不同的照明控制策略來調(diào)節(jié)路燈的端電壓，控制路燈的照明亮度，從而改變了路燈在不同時段的耗電量， 改善了功率因素，達(dá)到了節(jié)約電能的目的。 ，減少出力，浪費電能，嚴(yán)重時使電氣設(shè)備過熱，燒 損。而電網(wǎng)電壓低時，可能出現(xiàn)欠壓現(xiàn)象，造成燈具無法正常點亮，反而降低燈具壽命，這是這類調(diào)控裝置存在的最大安全缺陷。 從這兩類節(jié)電產(chǎn)品來看，它們各有優(yōu)缺點，之所以不能得到大量使用，是因為其本身都存在技術(shù)缺陷，可控硅 (相控 )型優(yōu)點是，可實時精確控制輸出電壓，滿足照明用電的最佳值，缺陷是電壓無法實現(xiàn)正弦波輸出，有諧波污染。智能調(diào)控裝置 能夠?qū)崿F(xiàn)燈具的軟啟動和慢斜坡控制過程。并可根據(jù)不同時段、不同燈具、不同亮度要求，每相獨立調(diào)節(jié)，允許 100%不平衡。其中為主體的的道路照明一般要求工作面上有充分的亮度、均勻、無眩光、照明器布置與周圍協(xié)調(diào)、光源顯色性好等等；環(huán)境照明則不同，主要涉及照明心理學(xué)，一般要根據(jù)景觀專業(yè)的需要設(shè)計被照射物的明暗，明暗對比是營造氣氛的一種有效手段。為了避免小區(qū)道路照明給居民內(nèi)環(huán)境引起不良的影響，要合理地選擇燈位。 供配電及照明控制 大型住宅小區(qū)內(nèi)庭院燈數(shù)較多，從一個供配點供電往往饋出管線過多，并且供電半徑過大，引起末端電壓過大，如果僅靠增加線徑來解決電壓損失過大這個問題會大大的增加投資，給甲方帶來不必要的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。(5)調(diào)節(jié)高頻逆變器供電電壓調(diào)節(jié)法等。 該系統(tǒng)由照明管理中心平臺、照明區(qū)域控制器和智能節(jié)點組成。其功率單元原理圖如下圖 3— 5 所示 : 圖 3— 5功率單元原理圖 其基本思想是 :將可變電抗變換器的一次繞組直接與路燈負(fù)載相接，在變換器中增加二次線圈，將二次線圈與功率變換器以及智能控制器連接。智能控制器在路燈中的控制作用是根據(jù)外界路面變化的聲音和光線的信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換變成我們可以測量的電流電壓信號，進(jìn)行智能控制算法運算，通過功率變換單元控制可變電抗器的電抗，從而調(diào)節(jié)路燈的明亮程度以達(dá)到節(jié)能的目的。聲音信號通過聲音傳感器變成電壓信號，電壓信號再經(jīng)過放大器送給 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器， A/D 轉(zhuǎn)換器就可以把前面送來的電壓信號轉(zhuǎn)換成，頻率脈沖信號，根據(jù) 聲音大小的不同，就可以得到不同的頻率脈沖數(shù)據(jù)，從而也就可以判別聲音的大小。 電力控制模塊是傳統(tǒng)照明控制器的核心部分，其控制信號由微處理器給定，反饋控制結(jié)果返回給主處理器。 AT89S52 內(nèi)部有 256 個字節(jié)的 RAM，地址范 圍是 00H~FFH，但實際提供給用戶使用的只有 128 個字節(jié) (00H7FH)，另 128 個字節(jié) (80HFFH)是特殊寄存器區(qū)。 串行通信接口設(shè)計 串行通信是數(shù)據(jù)通信的主要方式之一。因此本控制器也采用異步通信方式。串行口發(fā)送中斷后， TI 不會自動清 0，必須由軟件清 0。這種電平的轉(zhuǎn)換有多種方式，可以采用標(biāo)準(zhǔn)的 RS232C電平轉(zhuǎn)換器 MC1488 和 MC1489，但是 MC1488和 MC1489 是兩個獨立的驅(qū)動器和發(fā)送器芯片，而且 MC1488 驅(qū)動器需要外接正負(fù) 12V電源。 片內(nèi)轉(zhuǎn)換器設(shè)計使器件具有高速 (10us 轉(zhuǎn)換時間 )、高精度 (12 位分辨率、 最大177。該器件的典型動態(tài)阻抗為 。為了把控制信號由數(shù)字量轉(zhuǎn)換成符合觸發(fā)控制模塊需要的模擬電壓信號，設(shè)計了 D/A 轉(zhuǎn)換電路，如圖 48 所示。圖中 R35 為限流電阻，取值為 2KΩ。 31 第五章 軟件結(jié)構(gòu) 設(shè)計 該控制軟件主要所要完成的任務(wù)就是系統(tǒng)初始化，定時對信號采樣，對采樣結(jié)果分析和輸出控制信號。 for(。 if(flog==1) { TR1=0。 s=S/10。 CLR MOV A,R1 MOV R3,08H LCALL CUSO MOV A,RO MOV R3,04H LCALL CUSO SETB 。在現(xiàn)在社會中，注重節(jié)能，這也就是為什么實行小區(qū)的智能化照明，它可以有效的分配電能，最優(yōu)化的實現(xiàn)能源的利用，相應(yīng)現(xiàn)在社會“低碳化”生活的要求。對路面進(jìn)行有針對性的研究，節(jié)能不僅僅是靠改變電壓，還與路燈的設(shè)計和路面情況有很大的關(guān)系，既要保證人的照明視力，也要節(jié)約電能。這些在我以后的工作和生活中將是我所要努力做到的。通過一同的研究和探討，他們?yōu)槲艺撐牡耐瓿商岢隽嗽S多寶貴建議，我從中得到了很多有益的啟發(fā)。 37 致謝 首先感謝我尊敬的老師， 本論文是在他的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷下完成的。智能 照明 控制系統(tǒng)使用方便，制造成本合理，維護(hù)較容易。 CUSO: LOOP: RLC A MOV ,C NOP 35 SETB NOP CLR MOV R4,A MOV A,R3 DEC A MOV R3,A MOV A,R4 JNZ LOOP RET pragma ENDASM For(dtime=1。 if(S=20) R1=220。 if(i10) { A[i]=A。 TL1=1。軟件結(jié)構(gòu)圖如下圖 51 所示 : 圖 51 軟件結(jié)構(gòu)圖 由圖中我們可以很清楚的看到數(shù)據(jù)的流向以及主要的一些程序，主程序和定時中斷程序，主程序又包括數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)處理子程序還有延遲程序。開關(guān)量輸出電路原理圖如圖 4— 10 所示。只需要通過 3 跟串行總線就可以完成 10 位數(shù)據(jù)的串行輸入，易于和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的微處理器或微控制器接口 。 TL431的 3 個引腳分別為 :陰極 (CATHODE)、陽極 (ANODE)和參考端 (REF) SV精密電壓基準(zhǔn)電路原理圖如圖 3 一 7 所示。 在本系統(tǒng)中，為了防止工業(yè)現(xiàn)場的干擾，采用了光電隔離電路切斷了處理器與模擬量輸入通道 (包括傳感器、信號調(diào)理電路和 A/D 轉(zhuǎn)換電路 )之間的電氣聯(lián)系。 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換電路 TLC2543 是 CMOS、 12 位開關(guān)電容逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器。 RI 二 1 表示一幀數(shù)據(jù)接收結(jié)束，并己裝入接收SBUF 中，要求 CPU 響應(yīng)中斷，取走數(shù)據(jù)。寄存器 SCON既可以字節(jié)尋址也可以位尋址，其格式如表 41 所示： 表 3一 1狀態(tài)控制寄存器的位地址和位功能 位地址 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 位功能 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 各位的功能如下 :SMO、 SMI 是串行口工作方式選擇位，共有 0~3 共四種工作方式。 AT89552 中的串行口是一個全雙工的異步串行通信接口，可以同時進(jìn)行接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)中定時器TO 用來計時，定時器 Tl 用來做波特率發(fā)生器。其中電流和功率信息還被用作電纜監(jiān)測的輔助信息。使被控對象的兩端電壓可以分時段得到相應(yīng)的電壓，其系統(tǒng)硬件電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如下圖 3 一 1 所示： 21 圖 4— 1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 智能控制系統(tǒng)硬件主要由聲學(xué)傳感器、光學(xué)傳感器、信號變送器、微處理 器、A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器等組成。并且微處理器在數(shù)控照明調(diào)光控制中，要使用專用的電子鎮(zhèn)流器來對路燈進(jìn)行控制，另外，作為一個完備的電氣控制 系統(tǒng)，還應(yīng)具有友好的人機交互界面、現(xiàn)場總線通信等功能。其智能控制器控制流程圖如圖 3 — 6 所示。照明區(qū)域控制器負(fù)責(zé)所轄路段的智能化照明控制、解析執(zhí)行管理中心指令和采集上報運行數(shù)據(jù)。控制范圍大小的實現(xiàn)方法又可以分為現(xiàn)場總線控制和計算機網(wǎng)絡(luò)調(diào)光控制兩大類。小區(qū)主干道照明、支路照明、綠化景觀照明可采用單獨回路供電，這樣就可以根據(jù)不同的需要，對主干道上和部分路燈及綠化景觀內(nèi)的路燈實行單獨控制，既節(jié)約電能，又滿足不同節(jié)目亮燈的需求。庭院燈外觀好而且形式多樣，能很好 14 地與小區(qū)建筑風(fēng)格統(tǒng)一，所以道路照明燈具一般采用庭院燈，燈高控制在 ~4m之間。講通俗一點，一般道路照明要求亮度均勻，而環(huán)境照明則要求亮暗區(qū)分明顯，一般一個小區(qū)都有一、二處亮點，當(dāng)亮點的亮度為普通 區(qū)域亮度的三倍左右時可以創(chuàng)造最佳的效果。同一個裝置可以帶不同類型光源負(fù)載 ，還可以獨立調(diào)節(jié)每相的輸出電壓。該過程可減少 40%的啟動電流沖擊，有效提高光源壽命。 智能路燈節(jié)能方法 10 智能照明調(diào)控裝置工作原理，采用微電腦控制系統(tǒng)，實時采集輸出、輸入電壓信號與