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2022《基于人体感应的智能路灯控制管理系统的设计》文献概要+开题报告7000字doc

时间：2023-09-29 16:06:26   作者: 隧道照明方案

  2022《基于人体感应的智能路灯控制管理系统的设计》文献概要+开题报告7000字.doc

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  PAGE 9 第1章 文献概要 1.1 现状分析 在快速地发展现代城市，减少不必要的能源消耗就从另一方面代表着环境的改善和经济的效果与利益的提升。随着科学技术的快速地发展和人民生活的逐步的提升，照明在人们的日常生活当中，地位逐渐重要。随着汽车逐渐普及，交通事故也频频发生。介于晚上更是交通事故的多发时段，因此夜晚道路照明的要求也逐渐提高。从日落到日出，路面上的运行的车辆也随时间一直在变化，如果仍采用夜晚路灯保持常开状态这种传统的照明方式，虽然给行人的照明带来了便利，但是在无人时段同时也造成了能源的浪费。在国内，我们没足够的节能意识。马路上没人的时候，路灯也开着的现象都会存在；而且，路灯的开关由时间自动控制，有时候控制路灯的设备失灵，造成天黑有路人经过时没开灯，或者白天也开灯，这就造成了大量的能源浪费。对于以上的各种浪费能源的原因，政府部门就应该把提高路灯用电效率和提高路灯管理能力当成主要的措施，所以路灯智能控制管理系统的设计就是重要的手段。 1.2现有路灯控制管理系统的缺点不足 现有的路灯控制管理系统大多数是根据时间来控制路灯的开和关的，这样的控制管理系统对于时令以及天气等外因来说都不会对路灯的控制产生一定的影响，但是这样会带来不少的电能浪费，就夏天来说，白昼时间会较长，假如设定晚上18时将路灯开启，到早上6时将路灯熄灭，而真实的情况是在早上6时前的一个小时左右天已经亮了，而太阳下山也是在18时之后的一个小时左右，这样就会白白浪费两个小时所花在路灯上的电能，城市乡村的路灯基数又如此之大，电能浪费的程度可想而知。 在时间控制方面的缺陷只是其一，传统路灯控制的另一个弊端在于，在很多城市，道路上的路灯基本都是长夜灯，而在午夜的零点以后，路上几乎已经没什么行人了[12]，就像是在北上广这样的繁华大都市，到了凌晨两点以后，道路上也很少有行人或者车辆了。那么难道要从凌晨点到清晨6点关闭路灯？这恐怕也不太现实。那么在低交通流量的时间段，道路上仍旧保持比较高照明度，这样显然也是没有必要的。据调查考证，目前国内绝大部分的城市道路基本都采用了路灯隔盏关闭的节点方式，那么问题来了，这样不仅导致了路面照明度分布不均，也给道路治安以及道路交互与通行安全带来了隐患。更得不偿失的是，这样不仅不能节省少用电能的费用，而是会由于后半夜电网电压的升高导致设备过度发热（注:因为在后半夜供电电压会因为用电负荷减少而提升15%左右），这样既缩短了灯源的寿命，又增加了维护路灯的费用，得不偿失。 1.3 研究方向 智能化慢慢的变成了当今建筑发展的主流技术，涵盖从空调系统、消防联动控制系统到安全防范系统和完善的计算机网络和通信系统。但是长期以来，智能照明在国内一直被忽视，大多数建筑物仍然沿用传统的照明控制方式，部分智能大厦采用楼宇自控（BA）系统来监控照明，但也只能实现简单的区域照明和定时开关功能。户外照明所消耗的能源是城市能源消耗的重要组成部分，因此减少户外照明所消耗的能源是当今城市发展的重要课题。全球性的能源短缺和环境污染在经济快速地发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国实现社会经济可持续发展所急需解决的问题。每年照明电能消耗约占全部电能消耗的12%～15%，作为能源消耗的大户，一定要尽快寻找可以替代传统光源的节能环保光源。LED以其较之于传统照明光源所没有的优势，诸如较低的功率需求、较快的响应速度、绿色环保以及不断快速提高的发光效率等，成为目前我国今后照明系统发展的方向。 1.3 进展情况 1.3.1 人体感应模块 人体感应模块的设计主要是利用到了人体存在传感器，利用其热释电红外探头来进行工作的。它的工作原理及特性如下： 人是恒温动物，体温一般在37度，所以人体内部都会发出红外线，该红外线是具有特定波长的，一般在10μM左右，而被动式红外探头的工作原理是靠探测人体发射红外线来进行工作的。通过菲泥尔滤光片把人体发射的 10μM的红外线增强后聚集到红外感应源上。红外感应源采用 的是热释电元件，这种元件会失去电荷平衡是在接收到人体红外辐射温度发生明显的变化时，在失去电荷平衡后会向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生由人体存在的信号。 图1-1人体传感器电路图 人体传感器一般安装在检测得到人活动的范围内，并且活动方向要与传感器中的两个热释元连线方向相垂直，这样做才能够更有效的采集到人存在的信号。而路灯控制器只要安设在道路旁，可以尽量靠近所控制的路灯下，但是必须避免灯光直接照射在控制器上。 1.3.2 光敏模块 光敏电阻又称 光导管，常用的制作材料为 硫化镉，其他的还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具备在特定 波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向 电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使 光敏电阻器的阻值迅速下降。光敏电阻模块对环境光线最敏感，一般用来检测周围环境的光线的亮度，触发单片机；模块在环境光线亮度达不到设定阈值时，DO端输出高电平，当外界环境光线亮度超过设定阈值时，DO端输出低电平；DO输出端可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的光线亮度改变；小板模拟量输出AO可以和AD模块相连，通过AD转换，能够得到环境光强更精准的数值。 图1.2 光敏模块电路图 图1.3敏电阻结构图 此次的设计主要是利用电阻进行分压与光敏阻值的变化，LM393把得到的电压值进行电压比较，为实现光线k可调电阻来进行调节。感应光线是否过弱，用单片机来处理该信号。 1.3.3继电器驱动模块 此次设计中运用到了电磁继电器，它是由触点簧片、线圈、衔铁、铁芯等组成的，其中他的工作原理为：当线圈两端加上一定的电压时，就会流过一定的电流在线圈中，从而就会产生电磁效应，在电磁力吸引的作用下，衔铁就会克服返回弹簧的拉力，进而吸向铁芯，动衔铁的动触点与静触点就因此而吸合；当线圈的两端断电的时候，电磁的吸力也会随着断电的同时而消失，衔铁由于克服不了弹簧的反作用力，因此而返回到原来的位置，动触点和原来的静触点也就释放开了。通过这样吸合、释放，使得电路的导通与断开。如图1.4所示，继电器通过对应的PNP型号的三极管来驱动，此时继电器吸合，就驱动了负载，之后相应的灯也随之点亮。在设计中负载没有接，当继电器吸合的时候，LED灯也会有电流通过，此时也起到了指示作用。 图1.4 继电器驱动电路图 1.3.4路灯调光电路原理 在本系统中，路灯选择的是 LED 节能灯，常见的 LED 路灯调光方式有调压调光、可变电阻调光、可控硅调光、PWM 调光等，本课题综合各种技术的特点，选用 PWM 调光技术。PWM 调光即脉宽调光技术，它是采用调整脉冲的占空比来实现调整电压、电流或功率的一种技术。这种方法具有电量损耗小，适用于连续的改变控制亮度的情况 [26]。在系统中，路灯采用 220V 正弦交流供电，通过调整交流电压的占空比来改变流过路灯的电流，进而达到调整路灯亮度等级的目的。在调光电路中，为了能够更好的保证电路安全，设置了一个过零检测电路。 参考文献 汪波涛，张珣.基于EFM32GG230单片机的红外无线自学习系统[J].单片机与嵌入式系统应用.2014(12) 郑鹏飞.自感应式LED灯在住宅公共照明中的应用[J].智能建筑电气技术.2015(04) 张伟强，姜玲.浅述感应式LED灯管在地下停车场照明节能的应用[J].黑龙江科技信息.2016(10) 麦瑞坤，陈阳，张友源，李勇，何正友.基于变次级补偿参数的感应式无线充电系统研究[J].中国电机工程学报.2017(11) 齐超.感应式起动发电机暂态建模仿真研究与实验验证[J].黑龙江科技信息.2016(04) 杨辉，韩江.基于感应式异步直线电机力学特性的研究[J].制造业自动化.2009(04) 张俊哲，高新.一种非接触导体感应式按键的操控方法[J].电子科学技术.2015(02) 邓相红，王湘林，李文芳.基于光敏电阻的电磁水阀控制电路[J].科技创新

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