路灯自动控制系统实验报告

分布式计算机网络测控技术

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路灯自动控制系统实验报告

学院：信息工程学院

姓名：****

学号：****

同组成员：*****

指导教师：****

完成时间：2014年7月10日

目录

第一章绪论 (3)

1.路灯自动控制系统研究背景 (3)

1.1研究背景 (3)

1.2路灯控制系统的研究现状 (4)

1.3研究目的及意义 (5)

2.课程设计的目的 (6)

3.课程设计的要求 (6)

4.本文的主要内容 (6)

第二章系统硬件设计与实现 (7)

1.系统硬件总体设计 (7)

2.光敏传感器接入模块 (7)

3.继电器控制路灯模拟模块 (9)

4.数据采集卡 (11)

第三章上位机软件的设计与实现 (12)

1.系统软件总体设计 (12)

2.系统软件详细设计 (13)

第四章心得体会 (23)

参考文献 (25)

附录 (25)

第一章绪论

1.路灯自动控制系统研究背景

1.1研究背景

随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，对城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。现在再采用那些传统的手控、钟控城市照明系统的方法已不能满足要求。如何充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。城市路灯照明是人们日常生活中必不可少的公共设施。路灯照明耗电量约占总耗电量的15%，全国各地无不面对电力紧张带来的各种问题。面对供电紧张形势，路灯巡查对于市政部门来讲是一项需要耗费大量人力的工作，各种临时应急节电措施被广泛采用：夜晚间隔关灯、调整路灯开关的时间、在用电紧张的日子里关闭景观照明、号召居民在用电高峰时关闭空调、公共设施和写字楼等空调温度调高一度等等，当用电高峰过后，这些措施可能就被束之高阁，明年的用电高峰来临，一切又会重新开始。这样的节电措施，在缓解用电紧张的同时，却带来资源的浪费和对人们日常生活的负面影响。缓解用电紧张的最佳和有效的办法是对用电实施智能化管理，减少浪费，使我们的每一度电都能物尽其用！启用先进路灯监控系统，可以对城市的路灯实施统一启闭，对夜间照明系统和路灯的实时监控和管理，确保高效稳定，全天候运行，控制不必要的“全夜灯照明”，有效节约电能消耗。对于城市公共照明系统来说，采用智能化的管理系统是实现能源节约、减少

资源浪费、满足人们生活要求、显示现代化城市靓丽风景的科学解决方案。

1.2路灯控制系统的研究现状

目前，市场上普遍采用的路灯控制技术主要有以下三类：①人工干预控制；②时钟控制；③DDS独立控制技术。

控制技术特点：

①人工干预控制

在道路照明设施建设之初，按照需要的照明方式施工建设以实现路灯的隔一亮一等特殊照明模式。在需要开启/关闭路灯时派出人员操作控制开关来实现对路灯的控制。优点：具有一定的应变能力。缺点：管理难度大、安全系数低、工作量，不能检测整个线路路灯的工作状况。

②时钟控制

其原理是将原人工控制开关更换为时钟控制器，由此实现一般状况下的路灯自动控制。优点：一般状况下可免除人干预，工作量降低，成本较低。缺点：应变能力较差，如果将时钟控制器设置在每天19：00开启次日08：00关闭，则无论在任何季节以及任何气象条件与能见度的情况下都将死板的按照预定时间工作。

③DDS独立控制技术

其原理是在每个路灯的线路上加装控制检测器，并采用无线或有线的方式与控制主机相连再采用有线或无线的方式与控制系统连接，以此来实现对路灯的开关控制或定时开关控制。并可实现预设的工作模式（如隔一亮一等），以及对路灯故障精确侦测并报告。优点：高程度自动化，高应变能力，提供多样的工作模式，并可检测路灯故障。缺点：造价高昂，施工难度大：要在每盏路灯下安装独立的控制器施工难度可想而知，由此又使得工程造价过高。

1.3研究目的及意义

目前，我国路灯控制系统面对着如下几个问题：

①控制落后

开关灯方式落后：当前路灯控制，还停留在手动、光控、钟控方式。受季节、天气和人为因素影响，自动化管理水平低，经常该亮时不亮，该灭时不灭，极易造成极大的能源浪费，增加了财政负担。

②操控不便调节操控能力不足，无法远程修改开关灯时间，不能根据实际情况(天气突变,重大事件,节日)及时校时和修改开关灯时间。

④灯况不明

不具备路灯状况监测?现有的照明设施管理工作主要采用人工巡查模式，不仅工作量大,还浪费人力、物力、财力。故障依据主要来源于巡视人员上报和市民投诉，缺乏主动性、及时性和可靠性，不能实时、准确、全面地监控全城的路灯运行状况，缺乏有效的故障预警机制。

⑤设施被盗

不具备设施防盗监测，城市路灯覆盖面积大，管理手段落后，无法准确发现电缆盗割、灯头被盗和断路，一旦出现以上情况，势必给政府带来巨大的经济损失，同时影响市民的正常生活。这些问题造成了管理部门的困扰，制约了路灯建设的发展。城市路灯控制系统的目的是：解决当前路灯控制问题，使系统具备监控具备远程性、监控具备实时性、单灯管控能力、集中管控能力，群灯和线路、数据监测管理能力等功能。

2.课程设计的目的

本次设计的目的就是在掌握传感器的基本应用，利用数据采集卡采集传感器采集到的数据，传送至上位机中进行处理，并且能够联系其他元件设计出成品，进行理论与实际的结合，从而实现对整个模拟路灯自动系统的控制，提高应用计算机软件的有关设计能力，提高分析、解决实际问题的能力。

3.课程设计的要求

（1）采用光敏传感器检测环境亮度；

（2）当环境光线亮度高时，自动切断电灯电源；当亮度低于一定阈值时，电源自动接通；

（3）为安全起见，可以采用发光二极管或者数码管替代实际电灯。

（4）开发上位机软件，可以远程监控路灯的状态。

4.本文的主要内容

本文设计并开发了一个基于数据采集卡的路灯模拟控制系统，主要内容包括以下几个部分：

（1）系统各个功能模块硬件电路的设计与实现，包括：传感器接入与信号调理模块，光电隔离模块，数据采集模块，继电器控制模拟路灯模块。

（2）系统上位机软件的设计与实现，主要功能为显示当前路灯的亮灭状态，并可以显示当前光敏的参数，加以辅助判断。