【正文】 的核心設(shè)備 —— 組群控制器的作用、組成、工作原理是以及主要軟件結(jié)構(gòu)框圖。 缺點：造價高昂，施工難度大：要在每盞路燈下安裝獨立的控制器施工難度可想而知，由此又使得工程造價過高。并可實現(xiàn)預(yù)設(shè)的工作模式（如隔一亮一等），以及對路燈故障精確偵測并報告。 優(yōu)點：一般狀況下可免除人干預(yù)，工作量降低，成本較低； 缺點：應(yīng)變能力較差，如果將時鐘控制器設(shè)置在每天 19： 00開啟次日 08： 00關(guān)閉，則無論在任何季節(jié)以及任何氣象條件與能見度的情況下都將死板的按照預(yù)定時間工作。 缺點：管理難度大、安全系數(shù)低、工作量，不能檢測整個線路路燈的工作狀 況。在需要開啟 /關(guān)閉路燈時派出人員操作控制開關(guān)來實現(xiàn)對路燈的控制。城市道路照明自動化控制和智能化管理作為城市現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，它所帶來的經(jīng)濟(jì)和社會效益是十分顯著的，它的推廣和實施也將是市政工程建設(shè)中的一項重要 內(nèi)容。現(xiàn)在再采用那些傳統(tǒng)的手控、鐘控城市照明系統(tǒng)的方法已不能滿足要求。該系統(tǒng) 實現(xiàn)了 遠(yuǎn)程單個路燈節(jié)點的任意監(jiān)控 。城市道路照明自動化控制和智能化管理作為城市現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，它所帶來的經(jīng)濟(jì)和社會效益是十分顯著的，它的推廣和實施也將是市政工程建設(shè)中的一項重要內(nèi)容。現(xiàn)在再采用那些傳統(tǒng)的手控、鐘控城市照明系統(tǒng)的方法已不能滿足要求。該系統(tǒng) 實現(xiàn)了遠(yuǎn)程單個路燈節(jié)點的任意監(jiān)控，并重點介紹了系統(tǒng)的核心設(shè)備 —— 組群控制 器的作用、組成、工作原理是以及主要軟件結(jié)構(gòu)框圖。節(jié)約能源、保證燈具壽命、提高照明 管理 水平、美化城市夜量和保證城市夜間出行安全等，已經(jīng)成為對公共照明系統(tǒng)的一項基本要求 。第 1 頁 畢業(yè)設(shè)計 題 目 ： 路燈控制系統(tǒng) 專 業(yè) ： 班 級 ： 學(xué) 號 姓 名： 指導(dǎo)老師： 第 2 頁 二 OO 六 年 六 月 第 3 頁 摘 要 公共照明系統(tǒng)廣泛采用高壓鈉燈（ high pressure sodium lamp）或金屬鹵化物燈（ metallic halide lamp）， 傳統(tǒng)照明系統(tǒng)經(jīng)常采用電感鎮(zhèn)流器，照明燈具采用統(tǒng)一開關(guān)控制方案。 隨著數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，公共照明數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為一種必然趨勢。 本文將介紹基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字公共照明系統(tǒng)。 2022 年 6 月 第 4 頁 Abstract The public lighting system widely uses the highpressured sodium lamp or the metal halogenide lamp, the tradition lighting system uses the inductance ballast frequently, illuminates the lamps and lanterns to use the unification switch control plan. Along with the digital technology and the working development, the public lighting digitization and the work already became one inevitable the energy, the guarantee lamps and lanterns life, the enhancement illumination management level, beautifies a city night of quantity and guaranteed the city goes on a journey at night the security and so on, already became to a public lighting system basic request. This article will introduce based on the ballast entire digital public lighting system in domestic has for the first time realized the longdistance single street light node willfully monitoring, and introduced with emphasis the system core equipment group group control regulator function, the position, the principle of work are as well as the main software architecture diagram. 第 5 頁 目 錄 一 路燈控制的分類及特點 1 二 整體設(shè)計 2 三 鎮(zhèn)流器 2 四 組群控制件工作原理與系統(tǒng)組成 12 組群控制件系統(tǒng)組成 12 GSM模塊 13 電力載波通信模塊 22 雙 CPU通信方法與 RS485通信 24 交流接觸器控制與狀態(tài)保持 26 時鐘與控制策略 26 軟件的實現(xiàn) 27 五 硬件設(shè)計 29 PIC16F877 的特點 29 單片機(jī)及接口技術(shù) 30 DS1302 的結(jié)構(gòu)及工作原理 31 MAX48534 結(jié)語 35 致謝 36 參考文獻(xiàn) 37 第 6 頁 前 言 隨著時代的發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快，對城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越來越突出，節(jié)電節(jié)能、綠色照明的要求越來越迫切，越來越高。如何充分利用高科技手段解決上述矛盾也就成為當(dāng)前照明控制領(lǐng)域一個新的和緊要的課題。 本文將介紹基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字公共照明系統(tǒng)。 第 1 頁 隨著時代的發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快，對城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越來越突出，節(jié)電節(jié)能、綠色照明的要求越來越迫切，越來越高。如何充分利用高科技手段解決上述矛盾也就成為當(dāng)前照明控制領(lǐng)域一個新的和緊要的課題。 一 路燈控制的分類及特點 （ 一 ） 、路燈控制方法（技術(shù)）的分類： 目前，市場上普遍采用的路燈控制方法（技術(shù)）主要有以下三類： 人工干預(yù)控制； 時鐘控制； DDS獨立控制技術(shù)； （ 二 ） 、各種周界防盜報警系統(tǒng)的技術(shù)特點 人工干預(yù)控制： 在道路照明設(shè)施建設(shè)之初，按照需要的照明方式施工建設(shè)以實現(xiàn)路燈的隔一亮一等特殊照明模式。 優(yōu)點：具有一定的應(yīng)變能力。 時鐘控制： 其原理是將原人工控制開關(guān)更換為時鐘控制器，由此實現(xiàn)一般狀況下的路燈自動控制。 第 2 頁 DDS獨立控制技術(shù)： 其原理是在每個路燈的線路上加裝控制檢測器，并采用無線或有線的方式與控制主機(jī)相連再采用有線或無線的方式與控制系統(tǒng)連接，以此來實現(xiàn)對路燈的開關(guān)控制或定時開 關(guān)控制。 優(yōu)點：高程度自動化，高應(yīng)變能力，提供多樣的工作模式，并可檢測路燈故障。 本文將介紹基于鎮(zhèn)流器的全數(shù)字公共照明系統(tǒng)。 二 整體設(shè)計 在該系統(tǒng)中，每個路燈節(jié)點采用全數(shù)字化電子鎮(zhèn)流器，可以實現(xiàn) 0%、 50%、80%、 100%功率輸出，可以隨時發(fā)送路燈的電流、電壓信息，并具有開路、斷路和路燈老化報警功能。組群控制器采用雙 CPU結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)日常系統(tǒng)的正常運(yùn)行控制，并可以隨時響應(yīng)上位 管理 計算機(jī) 發(fā)出的指令。在組群控制器發(fā)生故障的情況下，照明 管理 計算機(jī) 可以通過 GSM/GPRS直接實現(xiàn)路燈線路的開關(guān)控制，實現(xiàn)系統(tǒng)安全雙保險。 三 鎮(zhèn)流器 由于氣體放電燈（如熒光燈、霓虹燈、鹵素?zé)?、金鹵燈等）是一種負(fù)阻性電光源要使其正常穩(wěn)定工作，需加一個限流裝置。目前氣體放電燈使用 的鎮(zhèn)流器有兩種：（ 1）電感式鎮(zhèn)流器；（ 2）高頻交流電子鎮(zhèn)流器。電子鎮(zhèn)流采用高頻開關(guān)變換電子線路的方法實現(xiàn)鎮(zhèn)流，具有無頻閃、效率高、體積小、重量輕、可調(diào)光，不使用大量銅材和硅鋼材料的特點，所以自 20世紀(jì) 70年代以來，高頻交流電子鎮(zhèn)流器一問世，由于它的體積小、發(fā)光效率高（發(fā)光效率與工作頻率關(guān)系曲線如圖 2 所示）無頻閃效 應(yīng)，適應(yīng)供電電壓范圍寬、節(jié)能的一系列優(yōu)點，受到了用戶的歡迎。由于高頻交流電子鎮(zhèn)流器節(jié)能和巨大的市場潛力，進(jìn)入 20世紀(jì) 90年代后，各種氣體放電照明燈廣泛采用高頻電子鎮(zhèn)流器，形成一個 綠色照明 的新興產(chǎn)業(yè)。美、英、法、日等主要發(fā)達(dá)國家和部分發(fā)展中國家先后制定了 綠色照明 的計劃，并已 經(jīng)取得明顯效果。目前，我國已成為照明器具的生產(chǎn)大國，現(xiàn)有照明器具生產(chǎn)企業(yè) 1000 家，電光源產(chǎn)品有 60多個門類 3500多個品種規(guī)格，燈具產(chǎn)品 30多個門類 500多個品種規(guī)格。目前，熒光燈、稀土三色緊湊型熒光燈已生產(chǎn)出適合家用的 H、雙 H、 O、 D、雙 D、 SL型等多種產(chǎn)品。 2022年，按每戶僅用一只節(jié)能燈計算，全國 4億只節(jié) 能燈就可節(jié)電 2022萬千瓦電力，投資只需 120億元，而要生產(chǎn) 2022萬千瓦的電力，即需投資 500億元。目前，世界上一些著名的大專院校、科研院所、公司都投入了較大的力量進(jìn)行高頻交流電子鎮(zhèn)流器的科研開發(fā)、生產(chǎn)。同時，國內(nèi)一些著名科研院所、大學(xué)也投入了較大力量進(jìn)行科研開發(fā)。勿容置疑的是我國是世界上電子鎮(zhèn)流器的 第 4 頁 一個生產(chǎn)大國，我國有較多的公司、企業(yè)從事這種 綠色電光源 產(chǎn)品的生產(chǎn)。由于高頻交流電子鎮(zhèn)流器要求體積小、造價低，并且對電磁輻射干擾、輸入功率因數(shù)、波峰因數(shù)、可靠性等技術(shù)指標(biāo)嚴(yán)格，所以要做出一個滿足高性能、低價格、體積小、低電磁輻射干擾，使用安全可靠的高頻交流電子鎮(zhèn)流器并非件易事，所以往往讓人感到：看似簡單的一個電子產(chǎn)品，但是技術(shù)含量很高，是一個涉及電路拓?fù)?、高頻電子變換、諧振開關(guān)（ ZVS、 ZCS）、 LC串并聯(lián)諧振、功率因數(shù)校正、電磁干擾抑制（ EMC、 EMI）、信號傳感、采集和控制、電子元器件、電光源器件等電力電子技術(shù)的方方面面。實踐證明，要做出一只高性能的高頻交流電子鎮(zhèn)流器，還需對它的負(fù)載 燈的技術(shù)特性、燈對電源的技術(shù)要求有所了解，否則要做出高性能的高頻交流電子鎮(zhèn)流器是不現(xiàn)實的。 二、常用高頻交流電子鎮(zhèn)流器電路與改進(jìn) （一）單級半橋諧振式 由于半橋諧振式逆變電路工作可靠，對開關(guān)管耐壓要求較低，所以采用半橋諧振式逆變電路為燈負(fù)載供電的功率變換電路使用最為廣泛。 這是一個典型的、自激振蕩、自啟動的 LC串聯(lián)諧振半橋逆變的高 頻交流電子鎮(zhèn)流器電路，諧振主要由 L、 C C4完成，利用諧振時 C4上的高頻電壓點亮燈負(fù)載，當(dāng)燈負(fù)載電流發(fā)生變化時，會影響諧振回路 Q值，從而影響諧振電容 C4上的諧振電壓，來實現(xiàn)穩(wěn)定燈負(fù)載電流的作用。 但這種電路存在以下缺點：（ 1）無燈絲預(yù)熱功能，易產(chǎn)生燈絲電極濺射作用，而降低燈絲的使用壽命，使用時間一長易造成燈管一端發(fā)黑的現(xiàn)象；（ 2）由于采用市電整流后直接給半橋逆變級供電，所以會產(chǎn)生很強(qiáng)的高次諧波干擾，降低交 流市電輸入側(cè)的功率因數(shù)，并降低電源供電效率 ,采用這種電路的高頻交流電子鎮(zhèn)流器大量使用時，會造成三相四線供電電網(wǎng)的地電位偏移，因而造成用電設(shè)備的損壞；（ 3）由于半橋逆變級工作在高頻開關(guān)逆變狀態(tài)，所以產(chǎn)生的高次諧波，會產(chǎn)生相應(yīng)的電磁幅射干擾，影響其它用電設(shè)備的正常工作；（ 4）由于電路沒有設(shè)保護(hù)電路，所以一旦市電電源供電發(fā)生故障（如電網(wǎng)電壓升高過多）或燈負(fù)載發(fā)生破裂等故障時，易造成電路損壞，嚴(yán)重時還會發(fā)生火災(zāi)事故。它主要在普通的單級諧振高頻交流電子鎮(zhèn)流器的基礎(chǔ)上，再加了一級有源功率因數(shù)校正（ APFC）電路，用以進(jìn)行交流市電輸入整流濾波的功率因數(shù)校正，并限制高次諧波成分，從而達(dá)到減小電磁幅射干擾，提高輸入側(cè)功率因數(shù)的目的。有源功率因數(shù)校正按電路構(gòu)成可分為：降壓式、升 /降壓式、反激式、升壓式等幾種。按功率因數(shù)校正電路中電感電流的工作方式又可分為：電流連續(xù)型（ CCM）、電流不連續(xù)型（ DCM）。由于 DCM型 APFC電路簡單，開關(guān)管應(yīng)力小的優(yōu)點，所以在電子鎮(zhèn)流器中應(yīng)用廣泛。 (三 )無源功率因數(shù)校正 針對兩級式有源功率因數(shù)校正電路的缺點，人們又試圖探討用無源功率因數(shù)校正 第 6 頁 的方法來提高高頻交流電子鎮(zhèn)流器的性能，如經(jīng)常提到的有采用三只二極管和二只電容器的逐流電路的無源功率因數(shù)校正和高頻復(fù)合能量反饋等方法，雖然在理論分析上可行，并有相應(yīng)的實驗結(jié)果、結(jié)論，但是至今未見廣泛使用。 （四）常用高頻交流