基于can总线的道路照明控制系统设计与实现

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1、基于CAN总线的道路照明控制系统设计与实现(第1页)来源：同济大学电子与信息工程学院，上海作者：高磊，余有灵，张志明 浏览：816人次发布：2012-03-20注：其他网站转载须注明出处，转载而不注明出处者，一经查实，将追究其法律责任　　传统城市道路照明系统对回路实现整体控制，只能实现回路路灯整体开关，不能对回路中的单个路灯进行单点控制，且灵活性差。为实现路灯节能降耗，提出了一种基于CAN总线的道路照明控制系统的设计与实现方法，采用智能化控制策略对传统路灯照明系统进行改进，使用英飞凌16位单片机对车辆通过信息进行采集和

2、处理，预先调整路灯亮度。论述了系统子节点路灯控制器和主节点回路控制器的工作原理和硬件设计方案，并介绍了该系统的软件结构框图，经实验证明了该方案的有效性。　　近年来随着国内城市化进程的快速发展，道路照明设施的规模和数量迅速扩大，道路照明耗电迅速上升，且存在较严重的用电浪费现象。传统的城市道路照明系统一般由专用的回路箱对回路中的高压钠灯统一控制，实现回路内整体开关，不能对回路中的单个路灯进行单点控制，灵活性较差，同时钠灯供电电压高，耗电量大且需要配备镇流器，不同时段下城市用电负荷的变化也会影响高压钠灯的使用寿命，因此还需要

3、对回路电压进行调整。此外，由于缺乏有效的监测手段，不能根据路面实际状况进行“按需照明”。如今，在对道路照明的质量标准提出要求的同时，如何有效降低能源消耗也成为了新的研究方向[1]。目前部分地区为节能降耗，实行“半夜灯”制度，通过采取“亮一隔一”的方式关闭部分路灯，但是破坏了路面照度均匀度，对于交通安全和社会治安十分不利。为了有效实现回路内单点控制，并且提高数据传输的实时性和可靠性，采用CAN总线进行报文传输，以LED光源代替高压钠灯，实现串行通信网络中的分布式控制，摆脱了传统RS485总线主站轮询的通信方式，并且有效节

4、约能源。在控制策略上同时综合考虑时间、路段、环境照度和交通流量等场景因素，按照预设的TPO控制策略[2]，最大限度实现信息交互。　　1道路照明控制系统　　基于CAN总线的道路照明控制系统的组成原理图如图1所示。该系统主要由底层CAN节点控制器部分和计算机监控部分组成，节点控制器分为子节点路灯控制器(RTU)和主节点回路控制器(LTU)，底层总线采用普通双绞线作为通信介质。在传感器模块中，各节点上配置磁传感器(或压力传感器)用于检测车辆信息，照度传感器采集照度信息。同时回路定时采集电流、电压、功率因数等电参数，各节点LE

5、D调光电路可设定多个等级的路灯亮度。通过CAN总线实现路灯子节点之间，以及子节点与主节点之间的信息通信。　　计算机监控部分负责控制策略的调整。主节点回路控制器向计算机监控部分上传状态参数，存储到数据库中，计算机比对正常数据，对回路中的异常情况进行判断，确定异常位置，向主节点发送控制指令。系统　　功能:　　①监控交通流量和天气情况;　　②单灯故障检测;　　③监控电能消耗;　　④控制电流实现单灯调光;　　⑤在确保功效的前提下，合理调整亮灯数量和　　时间。　　2车辆信息控制的工作原理　　主节点按照TPO(timeplaceo

6、ccasion)控制策略，对多种策略进行融合，以LED灯为控制对象。主要的控制策略包括:　　①分时段时间控制。针对不同时段的照明需求，采用等级化照明亮度，在夜晚繁忙时段控制所有路灯保持高亮，在接近午夜时因车流量稀少，调整路灯为较低亮度，为近一步实现智能照明，还可以开启车辆信息　　控制模式，检测车辆通过信息调整亮度;　　②环境参数控制。根据光照、交通流量等实际的环境参数调整照明控制，以获得更好的照明质量和节电效果，例如在天气不佳、能见度较低的情况下提前开启路灯，或者监测到车辆流量在某一时段内突变(激增)，及时调整路灯为高

7、亮以应急。　　③组群控制[1]。处于同一照明回路中的不同路灯，由于所处的位置不同，对其照明亮度的需求可能也不同，利用LED单灯控制的特点，可以指定回路中的某些子节点组成组群，实现不同的场景控制。例如某些节点仅使用时间控制策略，某些节点使用车辆信息控制策略，而对关键路段的子节点(例如警示灯、景观灯)则不调整，始终保持高亮。　　④车辆信息控制。车辆信息控制策略与传统照明策略相比，更好地体现出“按需照明”的特点，主动感知道路上的车辆情况，调整当前路段亮度，并引入对下一路段照明需求的预判机制，在车辆未行至前，提前调整路灯亮度为

8、高亮。　　本文重点介绍车辆信息控制策略的实现方式，该方式依据车辆大致位置和行进方向进行闭环控制，可以对前方路段进行照度调节。系统主节点回路控制器首先请求各子节点车辆通过信息，并对车辆信息进行综合，判断当前回路中哪些节点位置有车辆通过，在该位置和车辆行驶的下一路段位置处，请求路灯亮度信息，判断子节点的路灯亮度是否为高亮状态，对亮度为