【文章內(nèi)容簡介】 and Future Works .................................... 69 英文翻譯 .......................................................... 70 摘要 ................................................................ 70 ............................................................ 71 .................................................... 71 ...................................................... 72 .............................................. 73 ......................................... 74 .................................................. 75 ........................................... 76 ......................................... 77 ...................................................... 78 結(jié) 論 與 展 望 ...................................................... 80 致謝 ................................................................... V 81 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 1章 緒論 21 世紀以來，隨著世界能源危機的加劇，太陽能作為地球上最普遍最清潔的能源，以其取之不盡、用之不竭、無污染等優(yōu)點，受到人類的重視。在人類生活中 ，太陽能光伏的應(yīng)用非常的廣泛，尤其在城市建設(shè)中對城市照明也大力的推廣了太陽能光伏的應(yīng)用。目前，國選題背景及意義 選題背景 進入 21 世紀的人類面臨的三大主要問題是能源、環(huán)境和經(jīng)濟。能源和經(jīng)濟問題日益成為制約社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，人類當(dāng)前所使用的礦物能源日趨耗盡，環(huán)境污染日益嚴重，在嚴峻的能源替代形勢和人類生態(tài)環(huán)境逐漸惡化的雙重壓力下，開發(fā)新能源成為世界各國關(guān)注的焦點。開發(fā)可再生而且不污染環(huán)境的清 2250年 2200年 2150年 2100年 2050年 2020年 太陽能石油天燃氣煤鈾 圖 11 能源對比圖 潔能源的任務(wù)已經(jīng)迫在眉睫。眾所周知，太陽能是取之不盡，用之不竭的 1 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 可再生能源。從而太陽能光伏發(fā)電越來越受到人類青睞。如圖 11所示。 太陽能是太陽內(nèi)部連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量，太陽能資源從根本上講就是太陽的輻射能。在人類對未知世界的不斷求索的過程中，我們開始發(fā)現(xiàn)太陽輻射能不僅具有含量巨大的特點，其總量相當(dāng)于現(xiàn)在人類所利用的能源的一萬多倍，太陽能到達地面的能量高達 80 萬 KW/s，假如把地球表面 %的太陽能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)變率 5%，每年發(fā)電量可達 (1 012)KWh，相當(dāng)于目前世界上能耗的 40 倍；而且，太陽能發(fā)電具有充分的清潔性、絕對的安全性、資源的相對廣泛性、充足性和長壽命以及免維護性等其它常規(guī)能源所不具備的優(yōu)點，可謂是人類的生活寶庫，是我們?nèi)≈槐M的能量的源泉，因此光伏能源被認為是二十一世紀最重要的新能源。 LED 是 Light Emitting Diode（發(fā)光二極管）的縮寫，半導(dǎo)體發(fā)光二極管（ LED）是新型的發(fā)光體， LED 光源具有低電壓驅(qū)動、節(jié)能、長壽命、安全、響應(yīng)快、體積小 、高亮度、低熱量、色彩豐富、可視距離遠、耐振動、符合環(huán)保要求等系列獨特優(yōu)點， LED 光源比白熾燈節(jié)電 87%、比熒光燈節(jié)電 50%，而壽命比白熾燈長 2030 倍、比熒光燈長 10 倍。其已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于指示燈、信號燈、儀表顯示、車載光源等場合。 LED 的光譜幾乎全部集中于可見光頻段，所以發(fā)光效率高，一般人都認為，節(jié)能燈可節(jié)能 4/5 是偉大的創(chuàng)舉，但 LED 比節(jié)能燈還要節(jié)能 1/4， LED 在照明工程中的運用也已非常普遍，過去 10 年來， LED 在顏色種類、亮度和功率都發(fā)生了極大的變化。 LED 以其令人驚嘆的應(yīng)用在城 市室內(nèi)外照明中發(fā)揮著傳統(tǒng)光源無可比擬的作用。 LED 壽命長達約 10 萬小時，意味著每天工作十小時，可以有 27 年免維護的理論保障，低壓運行，幾乎可達到 100％的光輸出，調(diào)光時低到零輸出，可以組合出成千上萬種光色，而發(fā)光面積可以很小，能制作成１平方毫米。經(jīng)過二次光學(xué)設(shè)計，照明燈具達到理想的光強分布?？焖侔l(fā)展的 LED技術(shù)將為照明設(shè)計與應(yīng)用帶來嶄新的可能性，這是固體光源偉大的改革，被認為是節(jié)電降能耗的最佳實現(xiàn)途徑，是下一代理想的照明器件。 城市的大型化和現(xiàn)代化，迫切需要利用先進的調(diào)控管理手段來對路燈照明系統(tǒng)進行 調(diào)控。移動通訊 GPRS技術(shù)的發(fā)展為之提供了可能。由于電力通訊需要借助于高效，可靠的通信通道，將控制中心的控制命令準(zhǔn)確地傳送到為數(shù)眾多的遠方終端，并且將反映遠方設(shè)備運行情況的數(shù)據(jù)信息收集到控制中心，從而實現(xiàn)對配電設(shè)備運行參數(shù)的實時監(jiān)視與控制。目前最先進的通用分組無線業(yè)務(wù) (GPRS)無線通訊技術(shù)，集計算機、通信、機電、自動控制等多種先進技術(shù)于一體，可以實現(xiàn)對城市路燈照明設(shè)施大范圍、多區(qū)域、全大候的實時監(jiān)控和管理。通常無線網(wǎng)絡(luò)的建網(wǎng)費用在無線監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)費用中占很大的比重。采用中國移動 GPRS網(wǎng)絡(luò)這一公共無線網(wǎng) 絡(luò)作為其數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，極大地節(jié)省了系統(tǒng)的 2 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 建設(shè)費用和運維費用。 GPRS業(yè)務(wù)采用按流量計費的方法，大大的降低了數(shù)據(jù)的傳輸費用，系統(tǒng)的運營費用十分經(jīng)濟。通過移動通信無線網(wǎng)絡(luò) GPRS技術(shù)對城市路燈設(shè)施進行統(tǒng)一管理，既實現(xiàn)了實時和集中監(jiān)控，又提高了整個路燈照明系統(tǒng)的運行效率，降低了維護成本。 基于這些背景，提出了基于 GPRS 技術(shù)的太陽能 LED 路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計，它通過單片機輸出 PWM斬波控制太陽能電池板對蓄電池的充電，延長了蓄電池的壽命。用 GPRS這個無線通信技術(shù)來實現(xiàn)單片 機與 PC機的通信，遠程控制路燈開關(guān)，從而使系統(tǒng)運行的更加快捷，最終實現(xiàn)節(jié)約能源。該系統(tǒng)安全可靠，可以廣泛的運用于路燈照明系統(tǒng)。 選 題 意 義 路燈是城市照明的重要組成部分，傳統(tǒng)的路燈常采用高壓鈉燈，高壓鈉燈整體上光效低的缺點造成了能源的巨大浪費，因此，開發(fā)新型高效、節(jié)能、壽命長、顯色指數(shù)高、環(huán)保的路燈對城市照明節(jié)能具有十分重要的意義。 太陽能 LED路燈照明系統(tǒng)就是通過太陽能硅光電池板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能存儲到蓄電池中，由蓄電池為整個系統(tǒng)提供電能。太陽能 LED 路燈由太陽能電池、蓄電池、控制器 、 LED 燈及其恒流驅(qū)動電路等部分組成，與常規(guī)高壓鈉燈路燈不同的是，太陽能 LED 路燈的光源采用低壓直流供電、由 GaN 基功率型藍光 LED與黃色熒光粉合成的高效白光二極管，具有高效、安全、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、響應(yīng)速度快、顯色指數(shù)高、不需要常規(guī)能源，適應(yīng)了能源開發(fā)和環(huán)境保護的需求，不用連接公共電網(wǎng)，在安裝時不必挖掘路面或草地，無須開溝埋設(shè)電纜，需要時可以移動位置，重新安裝到另外的地點，靈活方便等獨特優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于城市道路照明。 主要研究內(nèi)容 本設(shè)計主要實現(xiàn)控制太陽能電池板對蓄電池進行充放電管理，充電 時，單片機主要完成對電池充電過程中狀態(tài)的檢測，根據(jù)蓄電池的狀態(tài)選擇充電方式，以及防止蓄電池過充。放電時，單片機處理蓄電池放電過程中的狀態(tài)檢測，當(dāng)檢測到蓄電池電量過低時，立即停止對負載供電，起到保護蓄電池的作用。同時控制 LED 路燈定時、低照度模式照明。 GPRS 數(shù)據(jù)模塊通過串口與單片機相連，單片機與 PC機的通信，實時采樣當(dāng)前電池電壓、放電電流，并顯示電壓值、電流值，當(dāng)電