畢業(yè)論文：校園路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計.doc

畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：校園路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生學(xué)號：作者姓名：指導(dǎo)教師：完成日期：系電氣自動化專業(yè)08自動化（2）班2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文）I摘要校園智能路燈是為在滿足需求的情況下節(jié)約能源而設(shè)計的，其中最重要的問題是設(shè)計有合理的控制系統(tǒng)，要有足夠敏捷的應(yīng)變能力。全國各地高校為電力方面支付了高額的費用，原因有很多，主要是由于設(shè)計或管理不夠合理浪費了很多的電力資源，還有就是現(xiàn)有的照明設(shè)備沒有做到很好的規(guī)劃。在理論研究和實地考察實驗的基礎(chǔ)上，對校園智能路燈進(jìn)行了實時在線巡回監(jiān)測與控制系統(tǒng)的設(shè)計和研制。在不影響路燈正常工作的情況下對其進(jìn)行節(jié)能研究有著重要的意義，從各個可以節(jié)能的角度，且在設(shè)備成本不能過高的前提下設(shè)計出符合實際的智能控制系統(tǒng)。探討在線測量，思考和計算設(shè)計控制系統(tǒng)當(dāng)中要運用到的理念與數(shù)據(jù)，基本做到了“按需控制”的目的，節(jié)約電力資源和保護(hù)路燈。減少了“全夜燈”、“后夜燈”、電燈在后半夜的高電壓狀態(tài)下工作的情況，這樣不僅節(jié)約了電能資源，而且還保護(hù)了電燈，延長了其使用壽命。正目前,學(xué)校路燈有些是全夜燈也有些是后夜燈,基本上是人工控制,勞動強(qiáng)度大,繁瑣,由于工作人員開啟或關(guān)閉路燈不及時,造成不方便路人與浪費用電的現(xiàn)象時有發(fā)生,于是,設(shè)計并研制性能價格比較高的校園智能路燈控制系統(tǒng)很有必要。由于校園路燈分布范圍很寬、很廣，校園各條道上路燈的監(jiān)控和管理并不是那么的容易，基于傳感器能及時響應(yīng)和軟件的基礎(chǔ)上，根據(jù)外界的條件感應(yīng)器會有相應(yīng)的動作，由每個路燈中的傳感器將準(zhǔn)確數(shù)據(jù)通過有線數(shù)傳輸模塊發(fā)送給控制模塊，控制模塊再根據(jù)要求作出相應(yīng)的響應(yīng)動作，及時可靠的開關(guān)方便經(jīng)過的人或者汽車也節(jié)約能源。管理人員在控制室就可以很輕松就做好管理校園路燈的工作，實現(xiàn)校園路燈自動化、智能化。關(guān)鍵詞：路燈；智能控制；合理設(shè)計；節(jié)能2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文）IIABSTRACTCampusintelligentstreetlampisforthedemandofcircumstancestosaveenergyanddesign,oneofthemostimportantquestionsisdesignedtohaveareasonablecontrolsystem,wanttohaveenoughdexteritycapability.Collegesanduniversitiesalloverthecountryfortheelectricpoweraspectpayahighercosts,manyreasons,ismainlyduetodesignormanagementunreasonablewastealotofpowerresources,therestheexistinglightingequipmentdonotverygoodplan.Intheoryresearchandon-the-spotinvestigationbasedonexperiment,thecampusintelligentlampsandreal-timeon-linecircuitmonitoringandcontrolsystemdesignandmanufacture.Thisdoesnotaffectthenormalworkundertheconditionofthelampsontheenergysavingisofgreatsignificancetothestudyfromvariousangles,andcanbeenergy-savingequipmentcosttoomuchonthepremiseofdesignthatmeetstheactualintelligentcontrolsystem.Exploreonlinemeasurement,thinkingandcalculatingdesigncontrolsystemoftoapplytheconceptanddata,basicdidon-demandcontrolpurpose,savingelectricityresourcesandprotectionofthestreetlamp.Reducethewholenightlight,afternightlight,lightsinthehighvoltageconditionaftermidnight,suchnotonlyworktosaveelectricityresources,butalsoprotecttheelectriclight,extenditsservicelife.Isnowtheschooliswholelampssomenightlightissomeareafternightlight,basicallybeartificialcontrol,laborintensive,trival,becausethestaffopenorclosestreetlampisnotseasonable,inconveniencepassers-byandwasteelectricityphenomenonoccursfrequently,andhence,designanddevelopmentperformancepricehighercampusintelligentstreetlampcontrolsystemisnecessary.Asthecampuslampsdistributionawiderangeisverywide,campusroadlampsofvariousmonitoringandmanagementisntsoeasy,basedonsensortimelyresponseandsoftware,basedontheoutsideconditionssensorswillhavecorrespondingaction,byeverystreetlampofmultisensordataaccuratelybycableseveraltransmissionmodulesenttocontrolmodule,controlmoduleagainaccordingtorequirementmakecorrespondingresponseaction,timelyreliableon-offconvenientpassorcaralsosaveenergy.Managementpersonnelinthecontrolroomcaneasilydomanagementofcampusandtorealizethecampuslamps,automaticandintelligent.KEYWORDS：thestreetlamp；Intelligentcontrol；Reasonabledesign；energy-saving目錄摘要.IABSTRACT.II第一章引言.11.1校園路燈控制的發(fā)展現(xiàn)狀.11.2課題的提出及研究的意義.11.3本文的設(shè)計思路及預(yù)期結(jié)果.21.3.1本文的設(shè)計思路.21.3.2預(yù)期結(jié)果.2第二章校園路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識.32.1燈光智能控制技術(shù).32.1.1智能化的相關(guān)概念.32.1.2自動控制路燈的分類及特點.32.1.3智能照明系統(tǒng)中元件設(shè)備的相關(guān)概念.52.1.4光敏元件的分類及特點.72.1.5聲敏元件的分類及特點.82.2中間器件及模塊的選擇.82.2.1整流.82.2.2濾波.82.2.3穩(wěn)壓.92.2.4延時電路.9第三章校園路燈智能控制系統(tǒng)的具體設(shè)計.113.1設(shè)計思路.113.1.1論文設(shè)計過程：.113.2設(shè)計結(jié)構(gòu).123.2.1電源電路.123.2.2光控控制電路.123.2.3聲控控制電路結(jié)構(gòu)圖.133.2.4延時控制電路.133.3設(shè)計中需解決的問題及分析.143.4電路組裝.14第四章系統(tǒng)的調(diào)試及結(jié)果分析.154.1電路的調(diào)試.154.1.1調(diào)試方法.154.1.2調(diào)試步驟.154.1.3故障查詢.164.2系統(tǒng)測試結(jié)果.164.3系統(tǒng)完成.16總結(jié).17致謝.18參考文獻(xiàn).192011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文）1第一章引言隨著時代的進(jìn)步和發(fā)展，智能控制自然而然的走進(jìn)我們的日常生活，這也成為控制領(lǐng)域的普遍追求之一。自動控制系統(tǒng)涉及到我們的生活，工作，科研等各個領(lǐng)域，它已經(jīng)成為一種比較成熟的技術(shù)。校園路燈控制自然地地于自動化的要求也越來越高。為了更好的適應(yīng)社會發(fā)展的理念：綠色環(huán)保，低碳生活。我們從幾個方面思考了節(jié)能的設(shè)計方法。我們探討的節(jié)能途徑有兩個：一個是采用節(jié)能光源；二是采用合理的控制線路。本文在使用節(jié)能光源的情況下采用合理的控制線路來實現(xiàn)路燈節(jié)能。在供電系統(tǒng)中，為避免送電過程中的線路損耗和用電高峰時造成末端電壓過低，供電部門均采用較高電壓進(jìn)行傳輸。根據(jù)調(diào)查，有很多學(xué)校晚上23：00過后校園里就幾乎沒有行人來往了，然而較園路燈卻是“通宵達(dá)旦”。為了避免出現(xiàn)這種不合理的用電現(xiàn)象，我們提出了這么一個設(shè)想作為論文的研究課題，這具有很積極的意義。設(shè)計電路能夠通過照明燈開關(guān)對光線強(qiáng)弱的感應(yīng)和通過照明燈開關(guān)對聲強(qiáng)的感應(yīng)設(shè)置兩級開關(guān)，控制照明燈的亮滅。能夠?qū)崿F(xiàn)有光線時滅，無光線時有聲亮，并且照明燈點亮一段后自動關(guān)斷。1.1校園路燈控制的發(fā)展現(xiàn)狀如今我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人民生活水平日益提高，能源和資源變得日益緊張，電力短缺已成為制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的突出矛盾。目前我國照明消耗的電能約占電力生產(chǎn)總量的10%20%，而公共照明則在照明耗電中占30%，并且近幾年教育及社會發(fā)展迅速全國路燈的數(shù)量仍在迅猛地增長。照明燈節(jié)能的口號便由此而提出。1.2課題的提出及研究的意義隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，校園路燈及城市照明建設(shè)越來越注重于它的形象，道路照明和景觀照明的要求和數(shù)量不斷增加，今后照明管理部門除了管理校園道路照明外，還將參與校園景觀燈的美化，很明顯這將代表一個學(xué)校的形象。因此校方及師生對校園的建設(shè)、道路照明和景觀照明提出了更高的要求。希望實現(xiàn)校園照明現(xiàn)代化、美化校園、節(jié)約能源等目的，使校園路燈控制系統(tǒng)真正達(dá)到智能化走在科技前沿。正目前,學(xué)校路燈有些是全夜燈也有些是后夜燈，基本上是人工控制，勞動強(qiáng)度很大，繁瑣，由于工作人員開啟或關(guān)閉路燈不及時，造成不方便路人與浪費用電的現(xiàn)象時有發(fā)生，于是，設(shè)計并研制性能價格比較高的校園智能路燈控制系統(tǒng)很有必要。再有，路燈之類的設(shè)施實施節(jié)能改進(jìn)，不僅可以降低能耗成本,而且有助于緩解政府能源供應(yīng)和建設(shè)壓力，對減少廢氣污染保護(hù)環(huán)境也有巨大的現(xiàn)實意義，我們要努力落實以人為本，全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展觀，減輕環(huán)2011屆專科生畢業(yè)設(shè)計（論文）2境污染，實現(xiàn)人與自然和諧發(fā)展的重要舉措。這在一定程度上提高了人們的生活水平。校園路燈穩(wěn)定可靠的工作是關(guān)系到校園全體師生的大事，事關(guān)人身安全與財產(chǎn)安全，科學(xué)合理的設(shè)計出這么一個控制系統(tǒng)具有很重要的社會意義。1.3本文的設(shè)計思路及預(yù)期結(jié)果1.3.1本文的設(shè)計思路下圖為設(shè)計的電路原理框圖：設(shè)計的這一控制系統(tǒng)有話筒MIC，它負(fù)責(zé)接收聲音信號然后轉(zhuǎn)換成電信號，又因為設(shè)計的后面加了電子開關(guān)，因而要加個放大器放大該信號。后面有個倍壓整流電路，它是把聲音信號變成直流控制電壓。接下來加入的是本電路當(dāng)中重要的元件光敏電阻，它通過對光線變化的大小自動改變阻值進(jìn)而改變電路電壓信號的強(qiáng)弱，光線強(qiáng)時，光敏電阻RL的阻值變??；光線弱時，光敏電阻RL的阻值變大。當(dāng)電壓信號達(dá)到預(yù)設(shè)值時電子開關(guān)閉合，當(dāng)電壓信號小于該值時電子開關(guān)關(guān)斷。延時電路的核心部分是555集成電路，延時中將它設(shè)置成40秒左右。后面再加一個交流開關(guān)對電路進(jìn)行接下來的控制作用。1.3.2預(yù)期結(jié)果預(yù)期通過感應(yīng)外界環(huán)境的光照強(qiáng)弱變化和聲音大小來控制路燈的開關(guān)與強(qiáng)弱的調(diào)節(jié)，這兩種控制同時作用，路燈的光亮分為兩個調(diào)檔。首先由光敏元件感應(yīng)外界的光亮，當(dāng)亮度沒能達(dá)到某一個值時開啟電燈開關(guān)。然后是進(jìn)一步控制，當(dāng)光亮低于某一定值或者聲敏元件感應(yīng)到的聲音達(dá)到某一強(qiáng)度時，工作進(jìn)入二檔模式；當(dāng)光亮和聲音兩條件同時滿足感應(yīng)器的調(diào)檔時也可以進(jìn)入二檔。所設(shè)計出的控制電路系統(tǒng)要做到電路能夠?qū)崿F(xiàn)有光線時滅，無光線時有聲亮，并且照明燈點亮一段后自動關(guān)斷。并且在點亮期間又有新的聲源出現(xiàn)時，路燈又重新開啟。2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文）3第二章校園路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)知識2.1燈光智能控制技術(shù)燈光智能控制技術(shù)：燈光智能控制系統(tǒng)，用于特定環(huán)境（或裝配）光亮、聲音信號的采集，并通過聲音放大元件將信號放大，然后再經(jīng)倍壓整流光敏電路、延時電路等的綜合處理，系統(tǒng)快速的根據(jù)原本設(shè)置好的數(shù)據(jù)自動做出相關(guān)動作。應(yīng)用場景：校園路燈自動控制廣場布景燈光智能控制車間或日常設(shè)備燈光控制2.1.1智能化的相關(guān)概念智能控制的概念：智能控制是研究對外界信號在允許范圍內(nèi)的變動從而使被控過程采用人工智能的方法有效地克服系統(tǒng)的不確定性使系統(tǒng)從無序到預(yù)計的有序狀態(tài)轉(zhuǎn)移的方法及其規(guī)律。它是在無人干涉的情況下由一系統(tǒng)自主地實現(xiàn)其目標(biāo)的過程?？刂评碚摰陌l(fā)展歷史：控制理論發(fā)展至今有一百多年的歷史，它在經(jīng)歷了“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”的發(fā)展階段，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了更加高級的階段“大系統(tǒng)理論”和“智能控制理論”。20世紀(jì)80年代以來，信息技術(shù)、計算技術(shù)的快速發(fā)展及其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和相互滲透，也推動了控制科學(xué)與工程研究的不斷深入，控制系統(tǒng)向智能控制系統(tǒng)的發(fā)展已成為了當(dāng)今社會科學(xué)前沿的趨勢。2.1.2自動控制路燈的分類及特點1、自動控制路燈的分類自動控制路燈分為聲光控制式和定時控制式兩種，兩個系統(tǒng)的設(shè)計理念沒有共同之處。聲光控制是通過聲敏電阻與光敏電阻的感應(yīng)且相互作用而讓電路通電達(dá)到開燈并控制燈亮程度的效果；定時控制是根據(jù)時間系統(tǒng)早已設(shè)置好的通電與否的要求而做的電路設(shè)計。2、自動控制路燈的特性國內(nèi)與國外的智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計水平不一，原器件的差異也較大，設(shè)計理念跟要求也不同。不光如此，就國內(nèi)各大廠商間也還是存在較大的差異的，因而用戶怎樣選擇好合適的且性能價格比最優(yōu)的理想產(chǎn)品要考慮的因素很多，做出這么一個決定并非易事，需要對這方面的知識要有一個深入的認(rèn)知。（1）系統(tǒng)反應(yīng)靈敏性智能路燈系統(tǒng)中光敏、聲敏器件的精度應(yīng)達(dá)到3%5%，如果達(dá)不到這個水平靈敏性會很差難以滿足日常工作所需，甚至?xí)苋菀椎匕l(fā)生交通事故等意外2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計（論文）4事件。因而，出于安全方面因素必須對此嚴(yán)格要求！在實際使用中，由于灰塵、油污及汽車尾氣等的影響，每當(dāng)使用一段時間后，會產(chǎn)生老化、精度下降，聲敏、光敏器件的精度水平要結(jié)合長期穩(wěn)定性去判斷。通常情況下，長期穩(wěn)定性和使用壽命是影響關(guān)鍵器件的重大問題，系數(shù)年漂移量控制在1%左右的產(chǎn)品并不多，一般的大約都在2%，甚至更高。（2）互換性現(xiàn)今，光電、聲電普遍存在著互換性較差的現(xiàn)象，同一型號的器件不能互換，嚴(yán)重影響了使用效果，給維修、調(diào)試增加了困難，很多廠商跟專業(yè)人士都努力往這方面做了些深入的專研。通過改變元器件及技術(shù)等途徑，最終信號與電力之間取得了較好的效果。（3）電路長期穩(wěn)定性動態(tài)電路在運行中受到各種擾動而不引起工作狀態(tài)質(zhì)的變化，或擾動消失后能返回（或接近于）原來的工作狀態(tài)的性質(zhì)。穩(wěn)定是電路工作的必要條件。因此，判定電路的穩(wěn)定性很重要。特別是電路長期的使用后，線路及設(shè)備面臨老化的危機(jī)，