基于单片机智能控制路灯节能系统研制

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1、第28卷第1期上海第二丁业大学学报Vl01．28No．12011年3月JOURNALOFSHANGHAISECoNDPoLyTECHNICUNIVERSITYMar．2O11文章编号：1001—4543(2011)01—0049—05基于单片机智能控制的路灯节能系统的研制安双利，钱锐，陆翔宇，陆园(上海第二工业大学机电工程学院，上海201209)摘要：介绍了一种用单片机智能控制路灯节能系统的设计与实现。系统采用光控定时、智能传感、无线信号收发、单片机智能调压等相关技术，设计完成了一项“绿色照明项目”，不仅可以根据当地日出与日落的早晚以及当天阴雨天或晴天实际亮度的不同，自动开启或关闭路灯总开关

2、，而且还可以对各个单灯进行智能控制。本系统可广泛应用于道路与隧道照明、楼宇照明等节能控制领域以及以各种调光调压为基础的智能控制领域。关键词：智能控制；节能；绿色照明；无线信号收发中图分类号：TH一39文献标志码：AO引言目前，我国的能源现状是：能源消费量远远大于能源供应量。最新出版的能源发展报告指出，尽管资源约束并非中国经济发展的绝对障碍，但目前我们面临的资源约束比过去任何时候都更加严峻，因此节能已成为我国解决能源问题的主导性策略_1j。而调查数据表明，在城市道路照明领域，采用新型照明方法是实现节能的一项十分有效的措施【J。国内外现有的道路照明调光方式通常有部分照明灯亮灭，自耦变压器调光，可

3、控硅斩波调光和限流调光四种方式J。部分照明亮灭方式主要是利用光控、定时等方式，在后半夜关掉部分路灯，一般可以节电10％以上。但这种方式会使照明舒适度减弱，还要增加供电回路，而且不能避免后半夜电网电压的升高对路灯寿命的减损pJ。自耦变压器不能实现电压的自动精确控制，只能固定降低电压，不能升压和稳压，不能实现连续调光【oJ。可控硅斩波型调光控制装置可实时精确控制输出电压，满足照明用电的最佳值，但电压无法实现正弦波输出，有严重谐波污染，无法实现绿色环保L7j。限流调光方式是通过增大电抗值来限制流过的路灯的工作电流，不能实现电流的自动精确控制，即不能实现连续调光j。1路灯节能系统总体设计系统采用数字

4、控制调光技术，根据道路照明的实际状况，实现对路灯电压及照度的动态智能化管理，使路灯输入功率与照度要求实现最佳匹配。系统基本控制流程图如图l所示。在繁忙时段，控制各单个路灯保持较强的照度，接近午夜时分，开始自动调光，到后半夜车辆稀少时，按照行驶状况自动调光，如没有车经过时，路灯较暗，当有车开来时，其前面几个路灯由暗变亮，而车已经开过的几个路灯又自动调暗【91。通过测取城市道路车辆及行人的“时间一车辆”统计规律，获取相应的照度调整率，依此来设计单片机的控制程序，根据照度调整率，从某一时刻开始，平滑地对路灯输入电压进行动态调整。根据高压钠灯照明原理和道路照明需求，测量路灯处于节电状态时的最佳电压值

5、、电流、功率以及其节能整体效果lJ⋯。系统按照控制方式分路段总开关控制和各单个路灯智能控制。为实现全段道路路灯根据当地日出与日落的早晚、当天阴雨天或晴天实际亮度的不同而自动开启和关闭功能。系统采用光控定时器、无线微波接收稿日期：2010—11-18；修回日期：2011-02—02作者简介：安双利(1979一)，男，河北丰南人，博士，主要研究方向为机械电子工程，电子邮件：slan@meef．sspu．cn。基金项目：上海市教育委员会重点学科建设项目(No．J51802)，上海市教委优秀青年基金项目(No．egd08002)，上海第二工业大学基金项目(No．XJD208002)50上海第二工业大

6、学学报2011年第28卷发模块、单片机和数字电位器等完成设计。为实现对各单个路灯的智能控制，需要在不降低钠灯寿命的基础上，系统采用PAM无级调压方式进行控制。遗^智能拄制节电阶段路灯滴功翠保持全竟N电丘达到切换点路灯满功翠保持全亮苎时空手动符蝴合关灯墨圭／>——Y—————』———一关灯路灯浦功率保持全壳——／依次判断＼、＼．光柱、时空、手动符合丹灯要求．．．．．．．：：．．I．．．．一进行笫二天的孵明控制兰!!竺磊图1单片机智能控制路灯节能系统控制流程图Fig．1FlowchartofthecontrolsystembasedonSCM2系统功能模块的实现2．1智能调压模块该模块采用单片机

7、设计，可实现软启动、软停车功能，广泛应用于交直流电机调速，单相220VAC，380VAC变压器初级原边调压、电磁铁振动、调光、焊机、电镀等功率调节场合。由于系统需求是对单个钠灯的电压进行调制，需要的功率在220W左右，因此，本系统选取EUV-IOA—II型号。同时，针对调压工作过程中产生温升过高的现象，单独设计和选配了外置散热风扇DC612F／60×60×15和散热片SRXYF／65×65×25，其主要参数如