应用于城市支路的智慧照明控制系统的研究

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1、应用于城市支路的智慧照明控制系统的研究第1章引言随着科学技术的日新月异、绿色环保、节能低碳生活理念的广泛普及以及人们对高阶的生活品质不断追求，城市道路照明控制技术也随着科技的飞速发展变得越来越智慧化。在物联网时代异军突起的今天，智慧照明[1]（IntelligentLighting）控制技术使现代照明智慧化、节能化、人性化、艺术化、个性化的全新高度[2]。智慧照明控制技术已经被越来越多的相关从业者和使用者所青睐。LED路灯以其绿色环保照明的优点快速的渗透到传统市场，然而决定LED路灯市场的关键在于智慧照明控制技术，它将成为LED市场决战的秘密武器[3]。1.1课题研究的背景及意义近年来随着物联

2、网的兴起和智慧城市理念的提出，城市道路照明技术也得到了实质性的发展。城市道路照明技术的发展不仅有利于推动经济建设的现代化进程，而且有利于减少道路交通事故的发生、节约道路照明运营维护成本、减少不可再生能源的消耗，更重要的是符合低碳经济和可持续发展的战略，这也将进一步推动智慧城市理念的实现，因此，照明技术的发展对城市现代化和国家现代化都有着至关重要的作用。照明技术的发展从100多年前爱迪生发明白炽灯开始一直在与时俱进，尽管目前大部分国家对白炽灯已经采取了禁止使用的方针，但是它的发明对人类传统的日出而耕，日落而息的生活方式做出了巨大的贡献，因而是一项伟大的革命创举；之后出现了利用电子器件实现对白炽灯

3、的斩波调光技术，以及灯源、通信和互联网技术的不断革新发展，出现了智慧照明等新的照明技术。目前，对于智慧照明标准化发展大致可以分为六个阶段[4]：第一阶段，美国剧场技术协会（USITT）在1990年发布了标准数字接口控制调光器协议即DMX-512。该协议只能实现有限的功能，并且协议中也没有明确规定具有照明功能的指令，因而它没有实现兼容性的问题。第二阶段，针对荧光灯，实现对荧光灯控制的电子镇流器技术从而有了智能照明的初级技术。2014年国际电工委员会针对现有的电子镇流器技术做了相应的改进，主要的区别在于预留了两条控制线，为实现无线控制提供便利条件。第三阶段，电力载波控制技术简称PLC技术，其缺点在

4、于抗干扰性差、速度缓慢、功能较低，而且没有一个统一公认的照明专用功能指令集，存在互换兼容性问题。.......1.2国内外研究现状及发展趋势以校园道路为代表的城市支路道路照明中，普遍采用的是高压钠灯和陶瓷金卤灯等气体放电灯为主[9]。校园道路路灯一般从傍晚开始亮到次日清晨6点，这不仅缩短路灯的使用寿命，而且电能浪费现象严重，经常见到路面无人，路灯却在寂寞的照耀。在保证道路照明需求的前提下，可以推广使用第四代照明光源LED，其优点可以归纳为：体积小、耗电量低、使用寿命产可达10万小时、高亮度低热量、绿色环保、坚固耐用等[10]。另一方面可以对路灯采用智慧照明控制技术，实现路灯的智慧化照明。针对智

5、慧照明国内外还没有一个统一的定义，从网络结构上看，智慧照明包括使用者、网络设备和应用平台，涵盖了四个领域的技术[11]：光源技术、传感检测技术、网络技术（通信：Zigbee、（1nm=10-9m）之间，人眼所能感觉到的不同颜色是由波长不同的光产生[32]。波长按照由长到短依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种颜色。在红光和紫光两端的外面是人眼所感觉不到的光，称为不可见光。红外光就是在可见光与微波之间的电磁波，其波长范围在770nm~106nm之间。在红外光谱中，可粗略地分为近红外光谱（1~15μm）、中红外光谱（15~50μm）和远红外光谱（50~1000μm）[33]。图2

6、.1为人体辐射红外光曲线示意图。正常人体的温度在36~37℃之间，即309~310K，则人体辐射的波长可以根据公式2-1计算，代入数据求得λm的波长为9345~9375nm。由所求得的波长范围可以看出，人体辐射的光恰好在红外光的范围内。因此，人体红外辐射探测头的响应波长应该将λm包含在内，这样才能对人体进行检测。........第3章智慧照明控制系统总体方案设计.......263.1总体方案设计.........263.2数字PIR方案设计.....273.3数字PIR主要元件选取及参数.......283.4Zigbee节点总体设计方案....323.5Zigb

7、ee无线芯片CC2530......323.6本章小结.......35第4章智慧照明控制系统软硬件电路设计.....364.1数字PIR硬件电路设计.......364.1.1PIR信号调理电路.....364.1.2数模处理电路........374.2数字PIR软件设计.....384.2.1PIC单片机开发工具.........384.2.2软件功能设计流程....394.3Zigbee节