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家用智能控制系统基于LED冷光源的智能路灯控制系统设计

>    当前伟大的能源消耗和由此引起的能源短缺、价格上涨等已经使患上节约能源成为一项十分迫切的使命。国度“10月1日五规划”提出“要把节约资源作为基本国策”,首次提出10月1日五期间单位海内生产总值能源消耗降低20%摆布的目标。原设置装备摆设部在《“10月1日五”都会绿色照明工程规划提纲》中明确提出,2006~2010年总计节电要达到25%。
    LED冷光源作为一种新式的绿带颜色的光源,具有节能、环保、生存的年限长等特点,是未来照明的成长趋势。2009年头,神州科学技术部推出“十城万盏”半导体照明应用树模都会方案,该规划涵盖首都、上海、深圳、武汉等21个海内发达都会。这一规划的实行将有效引导我国半导体照
明应用的健康快速度完成长。
    本课题正是基于LED冷光源门路照明而预设的智能路灯节能节制系统,从而有效处理完成现存的门路照明办理系统遍及存在着难于反馈路灯状态信息、没有当令开关灯、基本没有节电效果等问题。

    1 LED技能概说
    LED(Light itting Diode,发光二极管)是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED光源具有高节能、利环保、生存的年限长、体积小、多变幻合用性强、稳定性高、响应时间短等特点,可以广泛应用于各类指示、预示、装饰、逆光源、普通照明和都会夜景等领
域。虽则价格较现存照明器具材料极其昂贵,仍被认为它是其抱负的替换品。
    在节能方面,LED具有直流驱动,超低功耗(单管<0.1 w)等特点,比拟传统光源,LED光源接近点光源,单相发光,好配光,光效哄骗率高。就平均照度来讲,一盏50 W的LED灯亮度可与100 W的高压钠灯相当,如果就点照度来讲,那要更高。相同照明效果比传统光源节能50%以上(以现实应用产物为例)。LED光源为固体冷光源,环氧树脂封装,灯体内也没有松驰的部分,不存在灯丝发光易烧、热沉积等缺点。当光通量衰减到70%时,其生存的年限达到了50 000 h,高压钠灯的生存的年限是10 000~20 000 h。而它的环保效益更佳,发光颜色纯正,不含有紫外和红外的辐射,并且不含汞元素,没有污染,废弃物可方便回收。冷光源,可以安全触摸,属于典型的绿色照明光源。

2 路元宵节能节制系统总体布局
    思量到造价、监视检测范围、节制点设置、扩容方便等要求,在本次预设中接纳无线通讯与电力载波通讯相结合的方案。
    具体的方案如次:整个监控系统由监控终端、集中节制器、路元宵节制器和路灯构成。本系统的上位机即监控终端放在都会路灯办理部分,以单个配电变压器为范围安装集中节制器,在每盏路灯上安装路元宵节制器方便使成为事实单元宵节制。在主节制室与集中节制器之间接纳GPRS通讯,GPRS通讯方式容易使成为事实高速数据传道输送、永劫间在线,并且可获患上按流量收费的低资费方式,硬件投资少,对地域要求相对也较低。在集中节制器与路元宵节制器之间则接纳电力线载波通讯技能,接纳电力载波技能的最大的好处就是不需要再铺设通讯电缆就可容易地使成为事实对每盏灯的检测,减少了通道设置装备摆设的用度。整个系统的布局图如图1所示。
组图:智能照明节制系统图

3 通讯的使成为事实
    整个系统接纳分级通讯机制,一级为监控终端和集中节制器的通讯,另外一级为集中节制器和路元宵节制器的通讯。
    监控终端与集中节制器之间的通讯接纳GPRS。集中节制器监控和办理所在辖区所有的路灯,其和路元宵节制器之间接纳电力线载波通讯。集中节制器可以独立工作,按照提前设定的方案开关灯、轮回地收集所辖范围各路元宵节制器的相关信息,每当完成所有路灯的一次信息收集时,集中节制器将刚收集到的各路元宵节制器监视检测路灯的信息快速反馈给监控终端,当集中节制器收到监控终真个命令时,将监控终端下达的命令剖析并经由过程电力线载波通讯发送给路元宵节制器让其执行相关的动作。路元宵节制器一直处于等候标准样式,其轮回地收集该灯柱所有灯的电流及状态信息,一旦接收到有与本机地址一致的命令就执行响应的动作并反馈执行结果给集中节制器。经由过程这两级通讯,整个监控系统的巡检周期可以大大缩短。
3.1 路元宵节制器与集中节制器通讯使成为事实
    为了便于系统的软硬件模块预设、调试,和后续的系统调试、故障阐发和系统进级等,本次预设接纳了双CPU布局,两个CUP别离是PL3105(卖力载波收发的相关节制)和宏晶的STCl2C5404AD(其他节制)。STCl2C5404AD单片机是一款高速、宽电压、低功耗的增强型8051内核单片机。由于预设中要求的实时性不高,这搭直接接纳串口通讯,PL3105的RXD,TXD直接与STCl2C5404AD的RXD,TXD毗连,经由过程编写单片机启动程序,对其初始化设置,按照通讯协议完成集中节制器发布的各项动作。电压、电流采集电路别离经由过程HCT218及HPT304精密微型电压互感器感应交流的电压、电流,再经由过程I-V互换患上出响应电压值。该路元宵节制器是单灯操作,以同一变压器工作下的路灯为一局域,多个电力线载波模块毗连在同一相线上,在主从通讯标准样式下,模块别离独自工作。其硬件框图如图2所示。
组图:智能照明节制系统图

3.1.1 电力线载波模块
    电力线载波通讯(Power Line Communication,PLC)是哄骗电力线载波使成为事实信息通报的通讯方式的统称。它具有好些个优点:如应用范围广、使成为事实成本低、永世在线等。
    电力线载波模块使用的PL3105芯片是专为自动抄表、智能信息家电和远程监控系统而开发的单片系统芯片(SoC)。接纳8051指令兼容的高速微处理器,软体易于开发;内嵌的载波通讯节制单元使其具备了在低压电力线上组网远程通讯的壮大功效;CPU经由过程设置寄放器来使成为事实对载波通讯的节制,接口方便;扩频通讯单元具有较强的抗带内同频干扰、灵敏度高的优点。
3.1.2 路由算法的使成为事实
    路由器是网络层的互联部件,可提供比网桥更丰富、灵活的网络互连功效,是目前使用至多的网络互连部件之一。路由算法是用软体方法使成为事实路由的功效。
    由于一般的电力载波芯片的靠患上住通讯间隔在500 m摆布,在现实应用中远远超过最大通讯间隔,所以在本次预设的路元宵节制器中增长了路由协议层,并以其机能优胜的物理层预设及完善的网络通讯协议,包管了靠患上住的网络通讯机能。在同一辖区电力线上的设备只要整合入了此芯片及相关通讯模块就可成为能哄骗电力线来进行节制的智能节制产物。
    路由动作包括两项基本内容:寻径和转发。寻径即鉴定到达目的地的最好路径,路径信息按照使用的路由算法差别而差别。路由算法按照很多信息来填充路由表,并经由过程互换路由信息维护、更新其路由表,路由更新信息通常包含全数或部分路由表,经由过程阐发来自其他路由器的新信息,该路由器就能够成立起新的网络拓扑图。在一些环境庞大且大规模的项目中,接纳动态路由算法,经由过程阐发收到的路由更新信息来顺应网络环境的转变。如果信息表示网络发生了变化,路由软体就重新计算路由并拍发新的路由更新信息。这些个信息渗透网络,促推路由珍视新计算并对路由表做响应的转变,并且在适当的处所以静态路由作为补充,以使系统整体稳定运行。鉴于有些项目规模较小,载波网络的硬件十分固定,并且相对来说传道输送的数据也比力少,所以也能够只使用静态路由表算法,这使患上算法更容易预设,工作效果也大好。转发即沿寻径好的最好路径传送信息分组。
    路由动作的操作历程主要包括下面几点:
    (1)接收、分解数据包。当路由器接收到数据包然后,起首验证其正当性,然后把报头、报文和校验字节分散开来。再按照报头的差别,选择操作。
    ⑵对数据包进行处理。当接收到有效的报文时,路由器必需决议该数据是当地提交处理还是进取转发,当IP广播或多播时,也多是一种混合的情况。对这些个情况的判断,主要按照下面三个法则进行处理:
    ①当IP目的地址中有一个源路由选项时,按照路由表的响应表项将其发送到下一个站点,而不进行当地提交处理。
    ②当IP目的地址中的某一个地址与路由器的某个端口地址一致时,将进行当地提交处理。
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