毕业设计路灯控制系统设计.docx

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毕业设计路灯控制系统设计

毕业设计-路灯控制系统设计

毕业设计

题目：

路灯控制系统

专业：

班级：

学号

姓名：

指导老师：

二OO六年六月

摘要

公共照明系统广泛采用高压钠灯（highpressuresodiumlamp）或金属卤化物灯（metallichalidelamp），传统照明系统经常采用电感镇流器，照明灯具采用统一开关控制方案。

随着数字技术和网络技术的发展，公共照明数字化和网络化已经成为一种必然趋势。

节约能源、保证灯具寿命、提高照明管理水平、美化城市夜量和保证城市夜间出行安全等，已经成为对公共照明系统的一项基本要求。

本文将介绍基于镇流器的全数字公共照明系统。

该系统实现了远程单个路灯节点的任意监控，并重点介绍了系统的核心设备——组群控制器的作用、组成、工作原理是以及主要软件结构框图。

2007年6月

Abstract

Thepubliclightingsystemwidelyusesthehigh-pressuredsodiumlamporthemetalhalogenidelamp,thetraditionlightingsystemusestheinductanceballastfrequently,illuminatesthelampsandlanternstousetheunificationswitchcontrolplan.

Alongwiththedigitaltechnologyandthenetworkingdevelopment,thepubliclightingdigitizationandthenetworkalreadybecameoneinevitabletrend.Savestheenergy,theguaranteelampsandlanternslife,theenhancementilluminationmanagementlevel,beautifiesacitynightofquantityandguaranteedthecitygoesonajourneyatnightthesecurityandsoon,alreadybecametoapubliclightingsystembasicrequest.Thisarticlewillintroducebasedontheballastentiredigitalpubliclightingsystem.Thissystemindomestichasforthefirsttimerealizedthelong-distancesinglestreetlightnodewillfullymonitoring,andintroducedwithemphasisthesystemcoreequipment--groupgroupcontrolregulatorfunction,thecomposition,theprincipleofworkareaswellasthemainsoftwarearchitecturediagram.

一路灯控制的分类及特点------------------------------------------------1

二整体设计------------------------------------------------------------2

三镇流器--------------------------------------------------------------2

四组群控制件工作原理与系统组成---------------------------------------12

4.1组群控制件系统组成--------------------------------------------12

4.2GSM模块------------------------------------------------------13

4.3电力载波通信模块----------------------------------------------22

4.4双CPU通信方法与RS-485通信-----------------------------------24

4.5交流接触器控制与状态保持--------------------------------------26

4.6时钟与控制策略------------------------------------------------26

4.7软件的实现----------------------------------------------------27

五硬件设计------------------------------------------------------------29

5.1PIC16F877的特点----------------------------------------------29

5.2单片机及接口技术----------------------------------------------30

5.3DS1302的结构及工作原理---------------------------------------31

5.4MAX485--------------------------------------------------------34

结语-------------------------------------------------------------------35

致谢-------------------------------------------------------------------36

参考文献---------------------------------------------------------------37

前言

随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，对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来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。

现在再采用那些传统的手控、钟控城市照明系统的方法已不能满足要求。

如何充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。

城市道路照明自动化控制和智能化管理作为城市现代化的标志之一，它所带来的经济和社会效益是十分显著的，它的推广和实施也将是市政工程建设中的一项重要内容。

本文将介绍基于镇流器的全数字公共照明系统。

该系统实现了远程单个路灯节点的任意监控。

随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，对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来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。

现在再采用那些传统的手控、钟控城市照明系统的方法已不能满足要求。

如何充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。

城市道路照明自动化控制和智能化管理作为城市现代化的标志之一，它所带来的经济和社会效益是十分显著的，它的推广和实施也将是市政工程建设中的一项重要内容。

一路灯控制的分类及特点

（一）、路灯控制方法（技术）的分类：

目前，市场上普遍采用的路灯控制方法（技术）主要有以下三类：

1、人工干预控制；

2、时钟控制；

3、DDS独立控制技术；

（二）、各种周界防盗报警系统的技术特点

1、人工干预控制：

在道路照明设施建设之初，按照需要的照明方式施工建设以实现路灯的隔一亮一等特殊照明模式。

在需要开启/关闭路灯时派出人员操作控制开关来实现对路灯的控制。

优点：

具有一定的应变能力。

缺点：

管理难度大、安全系数低、工作量，不能检测整个线路路灯的工作状况。

2、时钟控制：

其原理是将原人工控制开关更换为时钟控制器，由此实现一般状况下的路灯自动控制。

优点：

一般状况下可免除人干预，工作量降低，成本较低；

缺点：

应变能力较差，如果将时钟控制器设置在每天19：

00开启次日08：

00关闭，则无论在任何季节以及任何气象条件与能见度的情况下都将死板的按照预定时间工作。

3、DDS独立控制技术：

其原理是在每个路灯的线路上加装控制检测器，并采用无线或有线的方式与控制主机相连再采用有线或无线的方式与控制系统连接，以此来实现对路灯的开关控制或定时开关控制。

并可实现预设的工作模式（如隔一亮一等），以及对路灯故障精确侦测并报告。

优点：

高程度自动化，高应变能力，提供多样的工作模式，并可检测路灯故障。

缺点：

造价高昂，施工难度大：

要在每盏路灯下安装独立的控制器施工难度可想而知，由此又使得工程造价过高。

本文将介绍基于镇流器的全数字公共照明系统。

该系统在国内首次实现了远程单个路灯节点的任意监控，并重点介绍了系统的核心设备——组群控制器的作用、组成、工作原理是以及主要软件结构框图。

二整体设计

在该系统中，每个路灯节点采用全数字化电子镇流器，可以实现0%、50%、80%、100%功率输出，可以随时发送路灯的电流、电压信息，并具有开路、断路和路灯老化报警功能。

每一个路灯节点内包含一个电力载波通信（PLC）模块，利用电力载波模块实现路灯节点之间以及路灯节点与组群控制器之间信息通信。

组群控制器采用双CPU结构，负责日常系统的正常运行控制，并可以随时响应上位管理计算机发出的指令。

组群控制器与照明管理计算机通过GSM/GPRS短信方式实现正常情况下的通信。

在组群控制器发生故障的情况下，照明管理计算机可以通过GSM/GPRS直接实现路灯线路的开关控制，实现系统安全双保险。

照明管理计算机采用地理信息系统（GIS）技术，实现图形化动态实时监控管理。

三镇流器

由于气体放电灯（如荧光灯、霓虹灯、卤素灯、金卤灯等）是一种负阻性电光源要使其正常稳定工作，需加一个限流装置。

这个限流装置叫做镇流器。

目前气体放电灯使用的镇流器有两种：

（1）电感式镇流器；

（2）高频交流电子镇流器。

由于电感式镇流器工作在市电频率，体积大、笨重，还需消耗大量铜和硅钢等金属材料，散热困难、效率低、有频闪，所以现在一些电光源界的科技工作者纷纷寻找新的镇流方法，而高频交流电子镇流器就是一种有效方法。

电子镇流采用高频开关变换电子线路的方法实现镇流，具有无频闪、效率高、体积小、重量轻、可调光，不使用大量铜材和硅钢材料的特点，所以自20世纪70年代以来，高频交流电子镇流器一问世，由于它的体积小、发光效率高（发光效率与工作频率关系曲线如图2所示）无频闪效应，适应供电电压范围宽、节能的一系列优点，受到了用户的欢迎。

据统计，世界上照明用电占了世界上产生的总电量的1/4，如仅将现用的200亿只灯泡中的50亿只换成节能的电子镇流灯泡，就可节省200GW的电能，从而少建几十个电站。

由于高频交流电子镇流器节能和巨大的市场潜力，进入20世纪90年代后，各种气体放电照明灯广泛采用高频电子镇流器，形成一个"绿色照明"的新兴产业。

"绿色照明"是90年代初国际上对节约电能、保护环境照明系统的形象说法。

美、英、法、日等主要发达国家和部分发展中国家先后制定了"绿色照明"的计划，并已经取得明显效果。

事实上，照明的质量和水平已成为衡量社会现代化的一个重要标志，成为人类社会可持续发展的一