智能路灯节能控制系统的研究

【摘要】：随着城市规模的不断扩大,道路照明作为城市基础建设之一同样也得到了快速发展,不仅表现为路灯数量的增多,更体现在路灯安装范围的不断扩大。合理而有效的道路照明,既能够保证居民夜间出行的安全,又能够达到节能减排的目的。 我国城市路灯目前的的管理模式主要靠工作人员不断巡查来发现、解决路灯的故障,需要耗费很大的人力物力。针对这一问题本系统提出了应用ZigBee技术和GPRS相结合的无线路灯控制方式,文章分析对比了三种不同的ZigBee网络拓扑结构的特点,确定了网状网的拓扑结构,介绍了无线通讯系统ZigBee子站的分布情况,保证短距离无线通讯网络能够覆盖每个路灯节点且不会造成网络资源的浪费。 针对目前城市路灯“全夜灯,恒照度”的应用现状,文章提出了结合照度传感器进行分时控制的路灯控制模式,并在后半夜道路行驶车辆较少的情况下结合雷达测速仪对路灯进行单灯控制。具体的控制模式为使用道路现有的雷达测速仪来检测车辆的行驶信号,当没有车辆行驶时使路灯工作在较暗的工作状态,当检测到车辆的行驶信号,随着车辆的行驶控制车辆前方的路灯逐盏变亮,而车辆行驶后方的路灯在车辆行驶过后经过一段时间的延迟自动变暗。关于延迟时间采用模糊控制算法,将雷达测速仪采集的速度信号送入智能控制器经模糊化处理得到延迟时间。另外,系统考虑到了车辆的实际行驶路线不可能是直线行驶,因此在十字路口安装了红外测距装置,以此为依据来判断车辆的行驶方向。 因此本路灯智能控制系统能够对路灯进行有效的单灯控制,既保证了道路照明的需要,又达到了节约能源的效果。在经济快速发展,能源供应紧张的今天,该路灯智能控制系统有着非常广阔的应用前景。 【关键词】：路灯照明控制 模糊控制算法 ZigBee技术 雷达测速仪 PWM
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM923.5;TP273
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 引言10-11
• 1.1.1 课题研究背景10
• 1.1.2 课题研究的目的及意义10-11
• 1.2 课题研究的国内外现状11-12
• 1.2.1 国外研究现状11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 论文的主要研究内容12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 第二章 智能路灯节能控制系统的总体设计14-18
• 2.1 传统路灯节能控制方法14-15
• 2.1.1 改进路灯装置节能的方法14-15
• 2.1.2 控制方式节能15
• 2.2 智能路灯节能方案概述15-16
• 2.3 智能路灯控制系统结构设计16-17
• 2.3.1 无线通信部分的设计16-17
• 2.3.2 智能控制终端17
• 2.4 本章小结17-18
• 第三章 智能路灯节能系统的无线通讯研究18-29
• 3.1 ZigBee概述18-21
• 3.1.1 ZigBee设备类型及网络拓扑结构18-19
• 3.1.2 ZigBee协议的体系结构19-20
• 3.1.3 ZigBee路由20-21
• 3.1.4 网络层路由算法21
• 3.2 GPRS的相关技术21-23
• 3.2.1 GPRS网络的总体结构22
• 3.2.2 GPRS协议22-23
• 3.3 路灯节能控制系统的无线通信设计23-28
• 3.3.1 系统的构成23-26
• 3.3.2 路灯节点的构成26
• 3.3.3 ZigBee和GPRS的网关设计26-28
• 3.4 本章小结28-29
• 第四章 智能路灯节能系统的硬件设计29-43
• 4.1 系统硬件总体规划29-30
• 4.1.1 道路雷达测速仪的分布情况29
• 4.1.2 红外测距装置的分布29-30
• 4.1.3 硬件结构设计30
• 4.2 智能控制器的选型30-32
• 4.2.1 ZigBee芯片CC2430简介31
• 4.2.2 选择CC2430的优势31-32
• 4.3 雷达测速仪的选型32-36
• 4.3.1 雷达测速概述32-33
• 4.3.2 几种测速技术的对比33-34
• 4.3.3 雷达测速仪的选型34-35
• 4.3.4 雷达测速仪与智能控制器之间的电路连接35-36
• 4.4 光信号的采集与检测设计36-38
• 4.4.1 光照传感器的检测原理36
• 4.4.2 检测装置及选型36-38
• 4.5 红外测距电路的设计38-39
• 4.5.1 红外测距的原理38
• 4.5.2 红外测距电路的设计38-39
• 4.6 LED调光电路的设计39-42
• 4.6.1 LED的调光方式39-40
• 4.6.2 LED调光驱动电路的设计40-42
• 4.7 本章小结42-43
• 第五章 智能控制算法及系统的软件设计43-53
• 5.1 智能控制算法设计43-48
• 5.1.1 智能控制算法的选择43-44
• 5.1.2 基于模糊控制算法的智能控制程序设计44-48
• 5.2 系统的软件设计48-52
• 5.2.1 系统的主程序设计48-49
• 5.2.2 无线通信部分的软件设计49-51
• 5.2.3 PWM输出的软件设计51-52
• 5.3 本章小结52-53
• 第六章 总结与展望53-55
• 6.1 工作总结53
• 6.2 工作展望53-55
• 参考文献55-58
• 发表论文和科研情况说明58-59
• 致谢59

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