万博登录入口主页_万博ManBetX登录注册入口

毕业论文-智能路灯控制管理系统的设计

时间：2024-02-16 23:14:59   作者: 隧道照明方案

  目 录 摘要 ......................................................................................................1 Abstract..................................................................................................2 第一章 绪论.......................................................................................... 1(1 课题背景................................................................................... 1(2智能照明系统的效果................................................................ 1(3 绿色照明工程........................................................................... 第二章 主回路设计.............................................................................. 2(1 供电主回路设计...................................................................... 2(2 供电主回路元件的选择.......................................................... 2(3 供电主回路保护元件的选择.................................................. 2(4 电流互感器的选择.................................................................. 2(5 电流互感器的特点.................................................................. 2(6 供电主回路的计算.................................................................. 2(7 导线的选择.............................................................................. 第三章 控制回路及数据采集与处理................................................... 3(1 光控回路................................................................................... 3(2 时控路灯程序设计................................................................... 3(3 模拟量输入及输出回路简述.................................................... 3(4 开关量输入及输出通道............................................................ 第四章 控制柜体的设计........................................................................ 4(1 设计思路.................................................................................... 1 4(2 电器控制柜总体配制设计..................................................... 4(3 电器元件布置图的设计与绘制............................................. 4(4 电器部件接线图的设计......................................................... 4(5 电器控制柜及非标准零件图的设计...................................... 结论........................................................................................................ 致谢.................................................................................................. 2 摘 要 本次设计的课题是《智能路灯控制管理系统的设计》，对于传统的城市路灯在

  和控制方面有很大的缺陷和不足，给检测工作员带来非常大的不便，所以针对这一问题最好的处理方法就是提高路灯的智能化。本次关于智能路灯设计的内容有主回路的设计、控制回路的设计、数据采集模块、软件编程和柜体部分的设计，其中控制回路部分有光控和时控两种控制方式。再通过数据采集模块和通讯设备将路灯的检验测试情况送回控制中心，最后由控制中心控制路灯的正常工作。本次设计既有硬件部分的设计也有软件部分的设计。主回路部分属于硬件设计，控制回路由硬件和软件两部分综合完成。本次设计的结果就是要达到路灯的智能化。城市路灯管理系统的设计是集计算机技术、通信技术、自动控制技术于一体的综合技术、系统构造方便、节省投资、结构相对比较简单、故障率极低。 关键词:路灯;智能;主回路;控制管理系统;控制模块;设计 3 Abstract This design topic is intelligent street lamp design of control system, to traditional urban street lamps in the detection and control a defect and the insufficiency, to bring a lot of inconvenience inspection personnel to solve this problem, so the best solution is to improve the streetlights intellectualization. This design content about the intelligent lamps including the main circuit design, control circuit design, data acquisition module, the software programming and design, of which part of the cabinet put oneself in anothers position control loop parts have light-activated and possession in two control mode. Again through the data acquisition module and telecommunication equipment will be street lamp of inspection situation back to the control center, and finally by the control center control lamps to work properly. This design has both hardware part of the design also has software of the design. A part of the main circuit hardware design, control circuit hardware and software two parts comprehensive finish. This design is to achieve the result of lamps of intelligence. Urban street lamp management system design is set computer technology, communication technology, automatic control technology in an integrated technology and system construction is convenient, saving investment, simple structure, low failure rate. Keywords: the street lamp, Wisdom. The main circuit, Control system, Control module, design 4 第一章 绪 论 1.1课题背景 跟着社会的发展，能源问题日渐引起各国甚至整个人类的密切关注，能源危机成为人类面临的主要危机，特别是我国的电力能源近年来日益显得吃紧，电力紧张成为各大城市生产、生活的绊脚石，甚至极度影响到我们国家的经济的发展与社会文明的进步。 目前各大城市的交通路灯的能源利用率存在一个普遍的问题，这就是路灯的能源利用率不高，特别是子夜过后，交通道上的车辆和行人较为稀少，交通道上的路灯没必要全部打开，可以适当关闭部分路灯，如隔一个开一个，对于车辆和行人特别稀少的交通道路可以关闭更多的路灯。我们推算出从午夜开始隔灯关闭能节约电能的40%，对于大中城市来说，每年可节约几百万元路灯电费。 1.2智能照明系统的效果 1(照明的自动化控制 系统最大的特点是场景控制，在同一室内可有多路照明回路，对每一回路亮度调整后达到某种灯光气氛称为场景;可预先设置不同的场景(营造出不同的灯光环境)，切换场景时的淡入淡出时间，使灯光柔和变化。时钟控制，利用时钟控制器，使灯光呈现按每天的日出日落或有时间规律的变化。利用各种传感器及遥控器达到对灯光的自动控制。 2(美化环境 室内照明利用场景变化增加环境艺术效果，产生立体感、层次感，营造出舒适的环境，有利人们的身心健康，提高工作效率。 3(长灯具寿命 影响灯具寿命的主要因素主要有过电压使用和冷态冲击，它们使灯具寿命大大降低。LT系列智能调光器具有输出限压保护功能:即当电网电压超过额定电压220V后调光器自动调节输出在220V以内。 当灯泡冷态接电瞬间会产生额定电流5,10倍的冲击电流，大大影响灯具寿命。智能调光控制管理系统采用缓开启及淡入淡出调光控制，可避免对灯具的冷态冲击，延长灯具寿命。系统可延长灯泡寿命2,4倍，可节省大量灯泡，减少更换灯泡的工作量。 4(节约能源 采用亮度传感器，自动调节灯光强弱，达到节能效果。 采用移动传感器，当人进入传感器感应区域后渐升光，当人走出感应区域后灯光渐渐减低或熄灭，使一些走廊、楼道的长明灯得到控制，达到节能的目的。 例如:某饭店为了节电，将全部走廊灯换为5W节能灯，以减少能耗，但带来的问题是节能灯光照舒适度很差，照度降低，使饭店档次降低。建议采用移动传感器控制。 5(照度及照度的一致性 采用照度传感器，可以达到室内的光线保持恒定。例如:在学校的教室，要求靠窗与靠墙光强度其本相同，可在靠窗与靠墙处分别加装传感器，当室外光线强时系统会自动将靠窗的灯光减弱 5 或关闭及根据靠墙传感器调整靠墙的灯光亮度;当室外光线变弱时，传感器会根据感应信号调整灯的亮度到预先设置的光照度值。 新灯具会随着使用时间发光效率逐渐降低，新办公楼随着使用时间墙面的反射率将衰减，这样新旧会产生照度的不一致性，通过智能调光器系统的控制可调节照度达到相对的稳定，且可节约能源。 6(综合控制 可通过计算机网络对整个系统进行监控，例如了解当前各个照明回路的工作状态;设置、修改场景;当有紧急情况时控制整个系统及发出故障报告。 可通过网关接口及串行接口与大楼的BA系统或消防系统、保安系统等控制管理系统相连接 LT-net智能照明控制系统通常由调光模块、开关功率模块、场景控制面板、传感器及编程器、编程插口、PC监控机等部件组成，将上述各种具备独立控制功能的模块连接在一根计算机数据线上，即可组成一个独立的照明控制系统，实现对灯光系统的各种智能化管理及自动控制。系统见系统框图，各部件详细资料请点击相应模块。 1.3 绿色照明工程 绿色照明工程要求人们不要简单地认为只是节能，而要从更高层次去认识，提 高到节约能源、保护环境的高度对待，这样意义更广泛，更深远电有的地区、有的单位可能认为现在电力供应不那么紧张了，照明节电不那么重要了，这种简单地理解，就是没有从环保的高度去认识节能，因为绿色照明工程提出的宗旨不只是个经济效益问题，而更主要是着眼于资源的利用和环境保护的墅大课题。通过照明节电，从而减少发电量，即降低燃煤量(中国70%以上的发电量还是依赖燃煤获得)，以减少S02，C02以及氮氧化合物等有害气体的排放，对于世界面临环境与发展的课题，都有深远的意义。 2、绿色照明工程要求照明节能，已经不完全是传统意义的节能，这在中国“绿色照明工程实施

  ”中提出的宗旨已经有清楚的描述，就是要满足对照明质量和视觉环境条件的更高要求，因此不能靠降低照明标准来实现节能，而是要充分运用现代科技手段提高照明工程设计水平和方泣，提高照明器材效率来实现。 3、实施绿色照明工程，不能简单地理解为提供高效节能照明器材，高效的器材是重耍的物质基础，但是还应有正确合理的照明工程设计。设计是统管全局的，对能否实施绿色照明要求起着决定作用;此外，运行维护管理也有不少忽视的作用，没有这一因素，照明节能的实施也不完整。 4、高效照明器材是照明节能的重要基础，但照明器材不只是光源，光源是首要因素，已经为人们认识，但不唯一的，灯具和电气附件(如镇流器)的效率，对于照明节能的影响是不可忽视的，这点往往不为人们所注意，比如一台带漫射罩的灯具，或一台带格栅的直管形荧光灯具，高效优质产品比低质产品的效率可以高出50%以至100%，足见其节约能源的效果。 5、高效光源是照明节能的首要因素，必须重视推广应用高效光源。但是有人把推广高效光源简单地理解为推广节能灯(而这里的节能灯是专指紧凑 6 )，这是很不全面的，很有害的，因为光源种类很多，有不少高效型荧光灯 者应予推广。就能量转换效率而言，有和紧凑型荧光灯光效相当的(如直管荧光灯)，有比其光效更高的(如高压纳灯，金属卤化物灯)，这些高效光源各有其特点和优点，各有其适用场所，决非简单地用一类节能光源能代替的。根据应用场所条件不同，至少有三类高效光源应予推广使用。 第二章 主回路设计 7 2.1供电主回路设计 2.1.1线路的功能 该线路的主要功能是对线路实现正常控制，并在短路及过电压故障时接线线路的组成 该线路TT系统输电线路和三相交流接触器，电流互感器，熔断器及路灯构成。如图2—1所示: 图2-1 线线)中性点直接接地; (2)该系统中无公共PE接线，设备的外露可导电部分经各自的PE线)当系统发生一相接地故障时，则形成单相短路，过电流保护装置动作，切除故障设备; (4)由于设备的PE线之间无电气联系，因此相互之间无电磁干扰; (5)省去了公共PE线轿TN系统经济，但设备单独装设PE线)该系统适用于安全要求及对抗电磁干扰能力高的场合; 2.2供电主回路元件的选择 由于路灯控制柜长期在外，环境对元器件的要求较高，因此在该控制柜中选择交流真空接触器。交流真空接触器能够环保，它的触头在真空灭弧罩里，同时由于采用直流电磁系统来进行控制，能够节约能源，所以适用于CKJ—15型交流线系列交流线基础上通过改进设计，使之可以用于容性负载的投切，无论外观还是性能指标、可靠性及易使用维护上都有较大提高，具有分断能力强、触头不氧化、电弧不外露、安全可靠、使用寿命长、免维护、低噪音等优点。其卓越的开断技术能在特别苛刻的条件下频繁操作使用。动端连接更可靠，导电截面大， 接触电阻低。主电路绝缘经过优化，可以用于2kV电压等级，工频耐压可以达7kV，能安全替代老产品使用同类产品中独有的内置式大容量密封辅助开关，大大提高辅助开关的可靠性，使用安全。优化动作结构，降低线圈启动功率和保持功率，因而温升低，寿命长，更可靠。动衔铁分闸极限位置设置限位缓冲器，消除由于分闸反弹幅值过大带来的事故隐患，同时辅助开关打头也使用缓冲，降低动作冲击力，提高辅助开关可靠性，转轴支承灵活，受力无卡滞，轴向窜动小，提高了动作性能和一致性。合理的动作机构，确保真空管动导电杆轴向运动同轴度，提高了接触器性能和可靠性。增强主触头的接触压力，提高了电性能和动作特性，性能较好与其他接触器。二次回路接线端子有功能标志，走线采用固定颜分，防止接线错误，方便检查接线。接线端子位置可根据用户要求设置。辅助触点数量可根据使用要求组合。 2.2.2交流真空接触器结构 交流真空接触器，是由真空管，传动机构和交流磁路结构所组成，电气主触头密封在真空管中，而且主触头的动触头能作相对运动，并有灭弧构件，交流磁路结构是由矽钢片或硅钢片制成“E”形或“U”形铁芯及线圈，其特征是交流控制电源直接接入线圈，产生磁力完成真空接触器的闭合动作。传动机构由衔铁、反力弹簧、支撑杆、连杆组成，连杆和动触头连接。本实用新型结构简单，省了整流器件，降低控制回路的故障率。 2.2.3交流真空接触器的工作原理 真空接触器以真空为灭弧介质，其主触点密封在特制的真空灭弧管内。当操作线圈通电时，衔铁吸合，在触点弹簧和真空管自闭力的作用下触点闭合;操作线圈断电时，反力弹簧克服真空管自闭力的作用下触点闭合;操作线圈断电时，反力弹簧克服真空管自闭力使衔铁释放，触点断开。接触器分断电流时，触点间隙中会形成由金属蒸气和其他带电粒子组成真空电弧。因真空介质具有很高的绝缘度，且介质恢复速度很快，线交流真空接触器主要技术参数 型号CKJ5—15 级数:3 额定电压:220V 额定电流:15A 控制电压:220V 主回路接通能力 6000A 100次 主回路分段能力 4800A 25次 极限分段 6000A 3次 电寿命 AC4 0.5万次 机械寿命 300万次 2.2.5交流真空接触器的用途 CKJ5—15型交流线A的馈电网络，供远距离接通和分段电路以及频繁启动和停止交流电动机之用，并适用于与各种电器配合使用，组成隔爆型电磁启动机器。单个交流接触器将分别适用于路灯，机场照明控制电力部门的改造。 而路灯表箱CJ系列的交流接触器经常出现断电问题，带来面广量大的维修。针对全市路灯这个共性问题，我们将CJ交流接触器的交流控制改造为直流控制，克服了运行中产生的磁噪声 2.3 供电主回路保护元件的选择 2.3.1 熔断器的选择 当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损毁电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁甚至造成火灾。KTV系列有填料封闭式熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开的原理制成一种电流保护器。熔断器广泛用于低压配电系统和控制管理系统及用核电设备中，作为短路电流和过电流保护。是采用最普遍的保护器之一。因此该线路运用KTV系列有填料封闭式熔断器作为保护原件。 产品名称:KTV系列有填料封闭式熔断器。 产品型号:KTV-100体350A 380V KTV系列有填料式封闭式熔断器适用于交流50HZ 额定电压为380V,额定电流为1000A具有保护短路电流的点力网络或配电装置中。作电缆，导线及电气设备的短路及过载保护。 (1)熔断器的作用 该电路选用KTO系列有填料封闭式熔断器安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件，当电路发生故障或异常时，伴随着电流的升高，并且升高的电流有可能烧毁电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路正确的安置了熔断器，那么熔断器就会在电流异常升高到一定值时自身切断电流，从而保护电路安全运行。 (2)熔断器的工作原理 熔断器内一般是所谓的保险丝，其工作原理:导线传输的过程中某一些是由保险丝完成的，当电路负荷过大或短路导致线路的电流升高，导线的温度升高，当温度达到一定熔点，保险丝熔断，达到切断线路的作用，保护线路及设备遭到更大损坏。 (3)熔断器的组成 熔断器由绝缘底座，触头，熔体等组成，熔体是熔断器的重要工作部分，熔体相当于串联在电路中的一段特殊的导线，当电路发生短路或过载时，电流越大，熔体因过热而熔化，从而切断电路。熔体常做成丝状 ，熔体材料具有相对熔点低，特性稳定，易于熔断的特点。一般采用铝锡合金，锌，银等金属。 (4)熔断器的特点 熔断器具有结构简单，使用方便，价格低廉等优点，在低压系统中广泛使用。熔体额定电流不等于熔断器的额定电流，熔体额定电流按被保护设备的负荷电流选择，熔断器的额定电流应大于熔体额定电流，与主电器配合确定。 (5)熔体额定电流的选择 由于各种电气设备都具有一定的过载能力，允许在一定条件下较长时间运行:而当负载超过允许值时，就要使保护熔体在一定时间里熔断。还有一些设备 10 启动电流很大，但起动时间很短，所以要求这些设备的保护特性要适应设备运行的需要，要求熔断器在电机起动时不熔断。在短路电流作用下和超过允许负荷电流时，能可靠熔断，起到保护作用。熔体额定电流选择太大，负荷在短路或长期过负荷时 不能及时熔断，选择太小，不能再正常负荷电流作用下会熔断，影响正常运行，为保证设备正常运行，必须根据负载性质合理地选择熔体额定电流。 1)照明电路 熔体额定电流=被保护电路上所有照明电器工作电流之和。 2)电子整流元件 熔体额定电流=1.57x整流元件额定电流 。

  :熔体额定电流的数值范围是为了适应容体的标准件额定值。 2.3.2避雷器的选择 (1)雷电的危害 雷击是一种自然现象，雷击可能造成设备或设施的损坏，或造成大规模停电，或引起火灾和爆炸，危及人身安全。雷电辐射值可达数十至数百KA，雷击冲击电压可达数百至数千KV。雷电有很大的破坏力，主要表现在电性质，热性质和机械性质等方面的破坏作用。 1)电性质的破坏作用 产生的数十万乃至数百万伏冲击电压(或外部过电压)，可能损坏电气设 雷电 备的绝缘，烧断导线或劈裂电杆，造成火灾或爆炸等重大事故。而直接对人体放电以及对人体的二次放电，可能危及生命。巨大的雷电流流入地下，可能造成跨 或接触电压的触电事故。 步电压 2)热性质的破坏作用: 巨大的雷电流通过导体，产生大量热能，造成易燃易爆物燃烧和爆炸，或者由于金属熔化飞溅而引起火灾和爆炸事故。 3)机械性质的破坏作用: 当雷电流通过被击物时，被击物缝隙中的气体急剧膨胀，水分剧烈蒸发，从而导致被击物爆炸。此外，雷击时所产生的静电斥力、电磁推力以及雷击时的气浪都有一定的破坏作用。 (2)避雷装置 1)接闪器 防雷装置的接闪器，其由针尖体、基球体、邻球体和底杆体等部分组成，且有提前放电的性能，防直击雷的性能较传统避雷针优，适合于一般建筑物顶上使用，尤其适合于小面积的高建筑物和构筑物上使用。 防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成。接闪器位于防雷装置的顶部，其作用是利用其高出被保护物的突出地位把雷电引向自身，承接直击雷放电。除避雷针、避雷线、避雷网、避雷带可作为接闪器外，建筑物的金属屋面可用作第一类防雷建筑物以外的建筑物的接闪器。接闪器所用材料应能满足机械强度、耐腐蚀和热稳定性。 2)避雷器 它能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。避雷器通常接于带电导线与地之间，与被保护设备并联。当过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘;电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。 11 (3)避雷器的选择原则 1)根据被保护设备所处雷电活动区的雷电浪涌强度。 2)根据被保护设备对雷电浪涌的暴露程度。 3)根据被保护设备的重要程度和价值。 ()避雷器的选择 为使设备免受大气和操作过电压损坏应选用“HY5WS”氧化锌避雷器。 2.4电流互感器的选择 2.4.1电流互感器原理 电流互感器的结构较为简单，由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、铁心以及构架、壳体、接线端子等组成。其一次绕组的匝数(N1)较少，直接串联于电源线路中，一次负荷电流()通过一次绕组时，产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流();二次绕组的匝数(N2)较多，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷(Z)串联形成闭合回路，见图2-2所示。 图2—2 电流互感器结构原理图 由于一次绕组与二次绕组有相等的安培匝数，I1N1=I2N2，电流互感器额定电流比:。电流互感器实际运行中负荷阻抗很小，二次绕组接近于短路状态，相当于一个短路运行的变压器。 2.4.2电流互感器选择的原则 (1)额定电压的确定 电流互感器的额定电压Un应与被测线路的电压Ul相适应，即:Un大于等于Ul。 (2)额定变比的确定 12 通常根据电流互感器所接一次负荷来确定额定一次电流i1，即i1=Pl/UncosX 2.4.3 电流互感器使用注意事项 (1)应避免继电保护和电能计量用的电流互感器并用，否则因继电保护的要求而致使电流互感器的变比过大，影响电能计量的准确度，对于计费用户，应设置专用的计量电流互感器或选用有绕组的电流互感器。 (2)电流互感器一次绕组和被测线路串联，二次绕组和电测仪表串联，接线时必须注意电流互感器的极性。当电流互感器内部线圈引出接线错位置，端钮标志错误时，都属于极性反接，只有极性连接正确，才能准确计量。 (3)序及电流相别应正确。如在三相三线种组合接线中，只有第一元件接入u,i和第二元件接入u，i时，电能计量才正确，其他都是错误的。 (4)电流互感器的二次测部允许开路，否则将产生高电压，危及设备和工作人员的安全，同时因铁芯过热，有烧毁的可能。因此，在二次回路上工作时，应将电流互感器二次测短路。 (5)电流互感器二次测应有一端可靠接地，而且接地点只有一个。以防止一，二次绝缘击穿时，造成对人身和设备的损坏。 (6)二次回路的连接导线应采用铜质单芯绝缘线，严禁使用铝线且中间不得有 接头。 (7)当负荷变化范围大，实际负荷电流小于30%时，应采用二次绕组具有抽头 0.2s级电流互感器 的多变比电流互感器或0.5s， 2.5电流互感器的特点 (1)产品用途 电流互感器是把一次系统的大电流按比例转换为小电流，提供给二次侧的继电保护监控装置和测量、计量表计用的电流，并将二次系统与高压隔离。在二次侧有一点可靠接地后，无开路情况时，可有效地保证人身和二次电气设备的安全。 (2)产品特征 1)一次绕组串联在电路中，并且匝数很少;故一次绕组中的电流完全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关; 2)电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路的状态下运行。 2.6供电主回路的计算 2.6.1供电时间 夏季:供电时间20:00——6: 00 计10小时 冬季:供电时间18:00——8:00 计14小时 2.6.2设备容量计算 (1)白炽灯，卤钨灯的设备容量，就是灯泡上标出的额定功率。 (2)荧光灯考虑镇流器的功耗，额定容量应为灯泡上标出的1.1倍。 (3)高压汞灯考虑镇流器的功耗，其设备容量应为灯泡上标出的1.1倍。 13 (4)高压钠灯，金属卤化物灯应考虑镇流器的功耗，其设备容量应为灯泡上标出的1.1倍。 以下为短路电流的计算 例:由于光源电器选择100W的高压钠灯，则一个220V/15A的回路所控制的灯数为N N=P/P e 2.7导线中性线)按发热条件选择导线截面，要求导线的允许截流量I 不小于通过的计算al 电流I，即:I 大于等于I=8.67 30al30 (2)三相四线制中的N线要求通过不平衡电流或零序电流，一般的三相四线.5 有三相四线制线路引出的两相线路和单相线路，由于其中性线电流与相线电 : 流相等，因此其中性线按经济电流密度选择导线和电缆的截面 导线或电缆的截面越大，电能损耗越小，但是线路投资，维修管理费用和有色金属消耗量要增加。因此从经济方面考虑，导线应选择一个比较合理的截面，即便得电能损耗小，又不至过分增加线路投资，维修管理费用和有色金属的消耗量。从全面的经济效益来考虑，使得线路的年运行费用接近最小有适当考虑节约有色金属的导线截面，此时有色金属的截面为经济截面，用符号Aec表示。我国根据有色金属资源的情况，规定了现行导线和电缆的经济电流密度，如表2-1所示。 表2-1 线 1.15 0.90 线 1.73 1.54 线 第三章 控制回路及数据采集与处理 3.1 光控回路 3.1.1 光控路灯(一) 这是一只JCG-KS参数固态继电器和一只光敏电阻器RL组成的路灯自动控制器。由于固态继电器的固有特性，使照明灯泡能随着自然光线的亮暗逐渐点亮，即使电路为软启动，从而限制了灯泡在开灯瞬间冷灯丝的冲击电流，因此可延长灯泡的使用寿命。电路如图3-1所示。 图3-1 光控路灯一 JCG-KS参数固态继电器具有工作可靠，通断速度快、工作频率高、寿命长、正功率驱动、负功率驱动和含无源高电阻、无源低阻抗的零功率驱动等特性。在本例电路中，其1、3脚未用，只用了具有无源高电阻驱动功能的2脚、公共端4脚和输出端5、6脚。 白天光敏电阻RL受到自然光线照射呈低电阻状态，JCG-KS的输出端5/、6脚相当于开路，路灯HL1~HL n不亮。黄昏时由于天色变暗，RL阻值逐渐增大。当达到某一定值时，JCG-KS迅速导通，但由于自然光线是逐渐变暗的，所以RL阻值也是逐渐增大的，JCG-KS相继逐渐导通，路灯逐渐变亮，一旦自然光很暗时，RL呈高电阻状态，JCG-KS全导通，路灯也就全亮了。 元器件的选择:RL选用亮电阻不大于1千欧姆，暗电阻不小于1兆欧姆的硫化镉光敏电阻625A。JCG-KS可根据所驱灯泡多少及功率大小来选择，如驱动1只60W的灯泡，选用一只1A/220V的即可，如驱动10只60W灯泡，则应 15 选用10A/220V的。 3.1.2 光控路灯(二) 若是路灯功率已超过JCG-KS的额定功率时，可用交流接触器KM来控制，电路如图3-2所示。 图3-2 光控路灯二 由于KM有三对大功率主触头和两对辅助触头，所以可控制许多灯泡。 3.2 软件路灯程序设计 本次设计中通过光控和时控的结合来控制路灯的正常工作，其中时控部分选择用软件实现，时控部分主要实现对路灯的定时开关灯，根据季节的不同路灯的开关灯时间也不同，在此将分两个时间段来控制路灯的开关时间，将春冬作为一时间段，夏秋作为另一时间段，整个程序流程图如图3-3所示。 16 图3-3时控路灯程序流程图 3.3 模拟量输入及输出电路简述 变电站综合自动化的微机系统所采集的路灯测控对象有电流、电压、有功功率、无功功率等都属于模拟量。模拟量的输入电路在自动控制中有很重要的作用，自动装置的动作速度和控制精度等都与该电路密切相关。模拟量输入电路的主要作用是隔离、

  输入电压即完成模数转换，以便与CPU接口完成数据采集任务。计算机输出的信号是以数字的形式给出的，而有的执行元件要求提供模拟电流或电压，故必须采用模拟量输出通道来实现。 3.3.1 A/D变换的模拟量输入电路 一个模拟量从测控对象的主回路到微机的内存，中间要经过多个转换环节和滤波环节。典型的模拟量输入电路的结构框图如图3-4所示，主要包括电压形成电路、低通滤波电路、采样保持、多路转换开关及A/D变换芯片五部分。 17 -4 逐次逼近型模拟量输入电路框图 图3 (一)电压形成电路 自动化装置常从电流互感器(TA)和电压互感器(TV)取得信息，但这些互感器的二次测电流或电压量不能适应模数变换的输入范围要求，故需对它们进行变换，其原理图如图3-5所示。 一般采用中间变换器将由一次设备电压互感器二次侧引来的电压进一步降低，将一次设备电流互感器二次侧引来的电流进一步降压并变成交流电压。在经低通滤波及双向限幅电路将经中间变换器降低或转换后的电压变换成后面环节中A/D变换芯片所允许的电压。 18 图3-5 模拟量输入电压变换原理图 电压形成电路除了起电量变换作用外，另一个重要的作用是将一次设备的 TA 、TV的二次回路与微机A/D转换系统完全隔离，提高抗干扰能力。图中的稳压管组成的双向限幅，使后面环节的采样保持器、A/D变换芯片的输入电压限制在锋—锋值+10v(或+5v)以内。 (二) 低通滤波器与采样定理 1. 连续时间信号的采样。采样是将一个连续的时间信号?(t)变成离散′的?(,)，采样过程可用图3-6所示。 19 图3-6 采样过程示意图 采样时间间隔由采样控制脉冲,(,)来控制，相邻两个采样时刻的时间间隔称为采样周期，通常采用,表示。采样是没隔,就取一次模拟信号的即时, 幅值，显然他在各个采样点上(0，,，2T，„„)的幅值与输入的连续信号,, ?(t)的即时幅值是相同的。在自动化装置中，对电压、电流量的采样是以等采样周期间隔来表示的。采样周期,的倒数就是采样频率f。即 ,, f=1/Tss ′ 输入模拟信号?(t)经过理想采样变成?(,)后可以用下式表示，即 ′ ?(,)= ?(,)T ,=,s 在自动化装置中，被采样的?(t)信号主要是工频50Hz的信号，通常以工频每个周期的采样点数来间接定义采样周期,或采样频率f。 ,s ′2.采样定理。采样是否成功，主要表现在采样信号?(,)能否真实地反映出原始的来年续时间信号中所包含的中重要信息。 设被采样的信号?(,)的频率为f,其波形如图3-7(a)所示。对其进行0 采样，图3-7 (b)是对?(,)每周采一点，即f=f,采样后所看到的为一直流s0 量(见虚线 (c)中，当f 略大于f 时(这里f= 1.5f),采样后所看s0s0到的是一个差拍低频信号;又由图3-7 (d)可见，当 f =2f时，采样所看到的s0 信号更加真实地代表了输入信号?(,)。为了使信号被采样后不失真还原，采样频率必须不小于2倍的输入信号的最高频率。 20 图3-7 采样频率选择示意图 (三)低通滤波器的设置 电力系统在故障的暂态期间，电压和电流含有较高的频率成分，如果要对所有的高次谐波成分不失真的采样，那么其采样频率就要取得很高，这就对硬件速度提出了很高的要求，是成本增高，这是不现实的。可以采样之前将最高信号频率分量限制在一定频带内，即限制输入信号的最高频率，以降低采样频率f，一s方面降低了对硬件的速度要求，另一方面对所需的最高频率信号的采样不至于发生失真。 模拟低通滤波器的幅频特性的最大截至频率，必须根据采样频率f的取值s来确定。 (四)采样保持器 连续时间信号的采样及保持是指在采样时刻上，把输入模拟信号的瞬时值记录下来，并按所需要求准确地保持一段时间，供模数转换器A/D使用。对于采用逐次比较式模数转换器A/D的数据采集系统，因模数转换器A/D的工作需要一定的转换时间，因此需要使用采样保持器。图3-8是一典型的采样保持器LF398的电路原理图。 21 图3-8 采样保持器电路原理图 该电路主要由两个高性能的运算放大器A1和构成跟随器的A2组成，利用保持电容C和电子控制的采样开关来完成对模拟输入信号的采样保持功能。 , 当采样开关S闭合时，电容C两端的电压将随模拟输入信号的变换而变化， , 这是该电路处于自然采样阶段。在接受来自微型机发来的控制信号后，控制开关S瞬间被打开，此刻输入模拟信号的电压值被电容C记忆下来。由于输入, 跟随器的输入阻抗很大，保持电容C上的电压能保持一段时间。在保持结束后，, 控制开关 S重新闭合，进入下一轮的采样保持阶段。但由于电容C上事先有一,定的电荷，因此从开关闭合到电容C两端电压精确的跟踪模拟输入信号电压的, 变化需要一定的时间，这就是所说的采样时间，该时间的长短受到模拟输入信号电压幅值变化量大小的影响，同时影响采样时间的其他因素还有电容C上的电,感，信号源的带负荷能力等。 (五)模/数(A/D)变换 微机系统只能对数字量进行运算或逻辑判断，而电力系统中的电流、电压等信号均为模拟量。因此必须用模数变换器将连续变换的模拟信号变换为数字信号，以便微机系统或数字系统进行处理、储存、控制和显示。 (1)模数转换器的工作原理。在微机保护和微机监控中最常用的是逐次逼近型A/D转换器，其原理如图3-9所示。它主要由主次逼近寄存器SAR、D/A、转换器、比较器以及时序和逻辑等部分组成。 22 图3-9 逐次逼近型A/D转换器原理图 在进行转换时,先将SAR寄存器各位清零。转换开始时，控制逻辑电路先设定SAR寄存器的最高位为“1”， 其余各位为“0”，此时探值经D/A转换成电压U，然后将U与模拟输入电压U作比较。如果U?U,说明SAR最高位的“1”;;,,; 应保留;如果U,U，说明SAR该位应予清零。然后再对SAR寄存器上的次高,; 位置“1”，依上述方法进行D/A转换和比较。如此重复，直至确定SAR寄存器的最低位为止。最后，逐次逼近寄存器SAR中的内容就是与输入模拟量U相对应,的二进制数字量。显然A/D转换器的位数N决定于SAR的位数和D/A的位数。 (2)A/D转换器的主要技术性能指标 1)分辨率:分辨率反映A/D转换器对输入微小变化的响应能力，通常用数,字量的最小有效位所对应的模拟输入电平表示。N位A/D能反映1/2满量程的模拟量输入电压。 2)精度:精度有绝对精度和相对精度两种表示方法。 3)电源灵敏度:它是指A/D转换芯片的供电电源的电压发生变化时产生的误差。 4)转换时间:是指完成一次A/D转换所需的时间，即由发出启动转换命令信号到转换结果信号开始有效的时间间隔。 5)输出逻辑电平:多数A/D转换器的输出逻辑电平与TTL电平兼容。 6)工作温度范围:只能在一定的温度范围内才能保证额定精度指标。一般 23 A/D转换器的工作温度范围为0,70?。 7)量程:是指所能转换的模拟输入电压的范围，分单极性，双极性两种类型。 3.4开关量输入及输出通道 在数据采集系统中，除模拟信号外，还有大量的以二进制数字变化为特点的信号，如断路器/隔离开关的状态、断路器的触点以及人机联系的功能键的状态等。开关量输入电路的基本功能就是将测控对象需要的状态信号引入微机系统，像输电线路断路器的状态等。输出电路主要是将CPU送出的数字信号或数据显示，控制或调解，如断路的跳闸命令、报警信号等。图3-10开关量输入电路的配置图。 图3-10 开关量输入电路配置图 3.4.1 开关量输入电路 开关量输入电路包括断路器和隔离开关的辅助触点、跳合闸位置继电器接点、有载调压得分接头等输入、外部装置闭锁重合闸触点输入、装置上连接片位置输入回路，这些输入可分为两大类: (1)安装在装置面板上的接点。这类接点包括在装置调试时用的或运行中定期检查装置用的键盘点以及切换装置工作方式用的转换开关等。 (2)从装置外部经过端子排引入装置的接点。列如需要由运行人员不打开装置的外壳在运行中切换各种压板，转换开关以及其他装置和操作继电器等。 对于装在装置面板上的接点，可直接接至微机的并行口，如图 所示。只要在可初始化时规定图中可编程的并行口的PA0为输入端，则CPU就可以通过软件查询，随时知道图3-11外部接点K1的状态。 24 图3-11 开关量输入电路原理图 3.4.2 开关量输出回路 开关量输出回路包括自动装置的跳闸出口以及信号等，一般都采用并行接口的输出来控制 有接点的继电器的方法，但为提高抗干扰能力，最好也经过一级光电隔离，如图3-12所示。 图3-12 装置开关输出回路接线 只要通过软件使并行口的PB0输出“0”， PB1输出“1”，便可使与非门H1输出低电平，光敏三极管导通，继电器K被吸合。 在初始化和需要继电器K返回时，应使PB0 “1”， PB1输出“0”。 设置反相器B1及与非门H1而不发光二极管直接同并行口相连，另一方面因为采用与非门后要满足两个条件才能使K动作，增加了抗干扰能力。为了防止拉和直流电源的过程中继电器K的短时误动作，将PB0敬意反相器输出，而 PB1不经反相器输出。因为在拉合直流电源的过程中，当5V电源处于某一临界电压值时，可能由于逻辑电路的工作紊乱而造成自动化装置误动作，特别是自动化装置的电源往往接有大量的电容器，所以拉合直流电源时无论是5V电源还是驱动继电器K用的电源E，都可能相当缓慢的上升或下降，从而完全可能来得及使继电器K的接点短时闭合。由于采用上述接法后，两个反向条件的相互制约，可以可靠的防止误动作。 26 第四章 控制柜体的设计 4.1 基本思路 电气控制柜设计的基本思路是一种逻辑思维，只要符合逻辑控制规律、能保证电气安全及满足生产工艺的要求，就可以说是一种好的的设计。但为了满足电气控制设备的制造和使用要求，必须进行合理的电气控制工艺设计。这些设计包括电气控制柜的结构设计、电气控制柜总体配置图、总接线图设计及各部分的电器装配图与接线 电气控制柜总体配置设计 电气控制柜总体配置设计任务是根据电气原理图的工作原理与控制要求，先将控制管理系统划分为几个组成部分(这些组成部分均称作部件)，再根据电气控制柜的复杂程度，把每一部件划成若干组件，然后再根据电气原理图的接线关系整理出各部分的进出线号，并调整它们之间的连接方式。总体配置设计是以电气系统的总装配图与总接线图形式来表达的，图中应以示意形式反映出各部分主要组件的位置及各部分接线关系、走线方式及使用的行线槽、管线等。 电气控制柜总装配图、接线图(根据需要可以分开，也可并在一起)是进行分部设计和协调各部分组成为一个完整系统的依据。总体设计要使整个电气控制管理系统集中、紧凑，同时在空间允许条件下，把发热元件，噪声振动大的电气部件，尽量放在离其它元件较远的地方或隔离起来;对于多工位的大型设备，还应考虑两地操作的方便性;控制柜的总电源开关、紧急停止控制开关应安放在方便而明显的位置。总体配置设计得合理与否关系到电气控制系统的制造、装配质量，更将影响到电气控制系统性能的实现及其工作的可靠性、操作、调试、维护等工作的方便及质量。 4.2.1 电气控制柜组件的划分 由于各种电器元件安装位置不同，在构成一个完整的电气控制系统时，就必须划分组件。划分组件的原则是: (1)把功能类似的元件组合在一起; (2)尽可能减少组件之间的连线数量，同时把接线关系密切的控制电器置于同一组件中; (3)让强弱电控制器分离，以减少干扰; (4)为力求整齐美观，可把外形尺寸、重量相近的电器组合在一起; (5)为了电气控制系统便于检查与调试，把需经常调节、维护和易损元件组合在一起。 4.2.2划分原则 在划分电气控制柜组件的同时要解决组件之间、电气箱之间以及电气箱与被控制装置之间的连线方式:电气控制柜各部分及组件之间的接线方式一般应遵循以下原则: (1)开关电器、控制板的进出线一般采用接线端头或接线鼻子连接，这可按电流大小及进出线数选用不同规格的接线 或接线)电气柜、控制柜、柜(台)之间以及它们与被控制设备之间，采用接线端子排或工业联接器连接; (3)弱电控制组件、印制电路板组件之间应采用各种类型的标准接插件连接; )内的元件之间的连接，可以借用元件本身的接线)电气柜、控制柜、柜(台 端子直接连接，过渡连接线应采用端子排过渡连接，端头应采用相应规格的接线 电器元件布置图的设计与绘制 电气元件布置图是某些电器元件按一定原则的组合。电器元件布置图的设计依据是部件原理图、组件的划分情况等。设计时应遵循以下原则: (1)同一组件中电器元件的布置应注意将体积大和较重的电器元件安装在电器板的下面，而发热元件应安装在电气控制柜的上部或后部，但热继电器宜放在其下部，因为热继电器的出线端直接与电动机相连便于出线，而其进线端与接触器直接相连接，便于接线并使走线最短，且宜于散热; (2)强电弱电分开并注意屏蔽，防止外界干扰; (3)需要经常维护、检修、调整的电器元件安装位置不宜过高或过低，人力操作开关及需经常监视的仪表的安装位置应符合人体工程学原理; (4)电器元件的布置应考虑安全间隙，并做到整齐、美观、对称，外形尺寸与结构类似的电器可安放在一起，以利加工、安装和配线。若采用行线槽配线方式，应适当加大各排电器间距，以利布线)各电器元件的位置确定以后，便可绘制电器布置图。电气布置图是根据电器元件的外形轮廓绘制的，即以其轴线为准，标出各元件的间距尺寸。每个电器元件的安装尺寸及其公差范围，应按产品说明书的标准标注，以保证安装板的加工质量和各电器的顺利安装。大型电气柜中的电器元件，宜安装在两个安装横梁之间，这样，可减轻柜体重量，节约材料，另外便于安装，所以设计时应计算纵向安装尺寸; (6)在电器布置图设计中，还要根据本部件进出线的数量、采用导线规格及出线位置等，选择进出线方式及接线端子排、连接器或接插件，并按一定顺序标上进出线 电器部件接线图的绘制 电气部件接线图是根据部件电气原理及电器元件布置图绘制的，它表示成套装置的连接关系，是电气安装、维修、查线的依据。接线图应按以下原则绘制: (1)接线中《控制系统功能表图的绘制》的规定; (2)所有电气元件及其引线应标注与电气原理图中相一致的文字符号及接线号。原理图中的项目代号、端子号及导线号的 编制分别应符合GB5094-1985《电气技术中的项目代号》、GB4026-1992《电器设备接线端子和特定导线线端的识别及应用字 母数字系统的通则》及GB4884-1985《绝缘导线)与电气原理图不同，在接线图中同一电器元件的各个部分(触头、线圈等)必须画在一起; 28 (4)电气接线图一律采用细线条绘制。走线方式分板前走线及板后走线两种，一般采用板前走线，对于简单电气控制部件，电器元件数量较少，接线关系又不复杂的，可直接画出元件间的连线;对于复杂部件，电器元件数量多，接线较复杂的情况，一般是采用走线槽，只要在各电器元件上标出接线号，不必画出各元件间连线)接线图中应标出配线用的各种导线的型号、规格、截面积及颜色要求等; (6)部件与外电路连接时，大截面导线进出线宜采用连接器连接，其它应经接线 电气控制柜及非标准零件图的设计 电气控制装置通常都需要制作单独的电气控制柜、箱，其设计需要考虑以下几方面: (1)根据操作需要及控制面板、箱、柜内各种电气部件的尺寸确定电气箱、柜的总体尺寸及结构型式，非特殊情况下，应使电气控制柜总体尺寸符合结构基本尺寸与系列; (2)根据电气控制柜总体尺寸及结构型式、安装尺寸，设计箱内安装支架，并标出安装孔、安装螺栓及接地螺栓尺寸，同时注明配作方式。柜、箱的材料一般应选用柜、箱用专用型材; (3)根据现场安装位置、操作、维修方便等要求，设计电气控制柜的开门方式及型式; (4)为利于控制柜箱内电器的通风散热，在箱体适当部位设计通风孔或通风槽，必要时应在柜体上部设计强迫通风装置与通风孔; (5)为便于电气控制柜的运输，应设计合适的起吊勾或在箱体底部设计活动轮。 总之，根据以上要求，应先勾画出电气控制柜箱体的外形草图，估算出各部分尺寸，然后按比例画出外形图，再从对称、美观、使用方便等方面进一步考虑调整各尺寸比例。电气控制柜外表确定以后，再按上述要求进行控制柜各部分的结构设计，绘制箱体总装图及各面门、控制面板、底板、安装支架、装饰条等零件图，并注明加工要求，再视需要为电气控制柜选用适当的门锁。当然，电气柜的造形结构各异，在柜体设计中应注意吸取各种型式的优点。对非标准的电器安装零件，应根据机械零件设计要求，绘制其零件图，凡配合尺寸应注明公差要求，并说明加工要求。 最后，还要根据各种图纸，对电气控制柜需要的各种零件及材料进行综合统计，按类别列出外购成品件的汇总清单表、标准件清单表、主要材料消耗定额表及辅助材料定额表等，以便采购人员、生产管理部门按设备制造需要备料，做好生产准备工作，也便于成本核算。 29 结论 经过为期五周的时间我的毕业设计终于圆满完成了。这次毕业设计对我来说具有很大的意义，不仅让我对以前所学的理论知识有了更深的了解还让我提高了自己的设计能力。在这次设计过程中经过老师的精心指导和我们的不懈努力终于将《智能路灯控制系统的设计》这个课题顺利完成。本次设计的主要内容有主回路、控制回路、数据采集模块和智能柜的设计。 通过此次设计，使我明白了智能控制路灯对城市发展的重要性。智能控制型路灯是运用先进的通讯手段，计算机网络技术、自动控制技术、新型传感技术与自动检测技术等构成的无线监控系统，快速准确地对道路照明、城市灯饰工程、广场照明、桥梁和隧道照明等系统来进行智能监控，实现对远程路灯和电源实施遥控、遥测、摇监、遥视、摇信等功能，便于了解路灯运行状况以及它的维修和保养，能提高路灯运行质量和效率，为能源节约和创造节约型社会打下基础。 30 致谢 本次设计在程老师的悉心指导和严格要求下已完成，从课题选择、方案论证到具体设计和修改，无不凝聚着老师的心血和汗水。再三年的大学中也始终感受着老师的精心指导和无私的关怀，让我受益非浅。 最后，再次感谢我的老师和同学，在你们的精心指导和帮助下我才顺利完成了我的毕业设计，你们给了我很大的帮助，也让我对学习和生活充满了信心，我忠心的感谢你们。 31 参考文献 [1] 丁文书，变电站综合自动化技术.北京:中国电力出版社。 [2] 谷水清，配电系统自动化技术. 北京:中国电力出版社。 附录一: 电气接线 毕业设计(论文)评语 题目 智能路灯控制管理系统的设计 专业 供用电技术 班级 供电08班 姓名 33 指导老师评语:(根据完成“毕业设计(论文)任务书”规定工作的情况:创新性评价、写作的规范化程度、存在的问题、是否可以提交答辩等。) 指导教师(签名) 年 月 日 答辩委员会(小组)评语:(根据学生答辩回答问题时知识面掌握、逻辑思维能力、口头表达能力、回答问题的正确性等综合填写。) 答辩委员会(小组)负责人(签名) 年 月 日 34 35 36 37 38

  本文档为【毕业论文-智能路灯控制系统的设计】，请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑， 图片更改请在作品中右键图片并更换，文字修改请直接点击文字进行修改，也可以新增和删除文档中的内容。

  [版权声明] 本站所有资料为用户分享产生，若发现您的权利被侵害，请联系客服邮件，我们尽快处理。

  本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权，请谨慎使用。

  网站提供的党政主题相关联的内容(国旗、国徽、党徽..)目的是配合国家政策宣传，仅限个人学习分享使用，禁止用于任何广告和商用目的。

  Final Draft Strategies for learning English

  丧尽天良：纸箱竟做包子馅《說故事…废纸箱，肉馅，这两样东西怎么看都连不到一块去。而近两天，一条“黑心早餐点用火碱浸泡废纸箱做包子馅儿”的新闻，让很多人感到惊愕，肉竟能用废纸充当——………》

  2022-2023学年辽宁省丹东市五校协作体高一物理第二学期期中检测试题含解析

  《财富》美国500强（2001年排） ♁1 Exxon Mobil(埃克森美孚公司) ♁2

  2022-2023学年辽宁省丹东市五校协作体高一物理第二学期期中检测试题含解析

  《财富》美国500强（2001年排） ♁1 Exxon Mobil(埃克森美孚公司) ♁2

  【word】 “贵州不来电 我们决不回家”——记广西电网赴黔抗冰救灾抢险队的勇士们

  北师大版2022——2023学年小学五年级下册数学期末重难点测试卷AB卷(含答案)