智能照明系统在智能变电站的设计应用

智能照明系统在智能变电站的设计应用

【摘要】变电站照明设施的控制系统，是现代计算机集控技术和通讯技术发展的必然结果，是照明管理系统发展的必然方向。该系统涉及计算机技术、通信技术、自动控制技术等多个领域的最新科研与技术研究成果。它的采用和推广，能提高变电站照明设施的管理水平。本文主要分析了智能变电站对照明系统提出要求，从而使照明系统的构成、预期效果、结构和功能等有效的得到实现，还对接入照明系统的解决方案进行了具体的分析。

【关键词】智能照明系统；智能变电站；设计；应用

相对智能照明系统而言，传统控制方式简单、有效、直观。但它过多依赖控制者的个人能力，控制相对分散和无法有效管理，其实时性和自动化程度太低。正因为此，照明的智能自动化研究有着极其有重要的意义。

变电站智能照明系统，是现代计算机集控技术和通讯技术发展的必然结果，是照明管理系统发展的必然方向。该系统涉及计算机技术、通信技术、自动控制技术等多个领域的最新科研与技术研究成果。它的采用和推广，能提高变电站照明设施的管理水平。

智能照明系统设计主要包括硬件和软件两大部分。

硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。硬件电路是采用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的选择用于控制的单片机，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。

软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用52系列单片机。本系统软件设计采用模块化系统设计方法，先编写各个功能模块子程序，然后进行组合与调整，经过调试后，达到设计功能要求。

一、系统硬件电路设计

1、主控制器设计

主控制器采用AT89C52单片机作为微处理器，主控制器系统的外围接口电路由晶振、复位电路、通信接口电路、机械开关和运行指示灯等几部分组成。具体电路图如1.1图所示：

图1.1.1 主控机电路图

2、分控机设计

分控机有晶振、复位电路、通信接口电路、机械开关、运行指示灯、测量光照、感知声音及时钟等电路，也采用AT89C52来做控制机。

（1）光照检测的设计

采用光敏电阻把环境亮度转换成相应的电压值（模拟值），然后通过运放后给单片机输入一个标准的数字信号。光敏电阻属于纯阻性器件，引入后不会存在对其它器件造成干扰，而且电路也不复杂，所以采用此方案。

（2）声音检测的设计

声响探测模块采用驻极体话筒作为探测器，接在三极管的基极与普通电阻作分压式连接，当有声波作用于话筒时，使驻极体话筒的内阻急剧下降，改变三极管的基极偏压，促使三极管的工作状态翻转，通过电平变换电路，为控制器提供检测状态，达到判断有无声响的目的。

（3）系统时钟电路

为实现精确的时钟功能并节省单片机I/O口资源，该设计使用专用的接口方式为串行的时钟芯片DS1302，该芯片线路简单、体积小，易于操作，且价格低廉。

（4）故障检测及报警电路的设计

采用数控恒流源，通过改变恒流源的外围电压，利用电压的大小来控制输出电流的大小。电压控制电路采用数控的方式，利用单片机送出数字量，经过D/A 转换转变成模拟信号，再送到大功率三极管进行放大。单片机系统实时对输出电流进行监控，采用数字方式作为反馈调整环节，由程序判断是否故障。当单片机检测故障信号后，将通过软件使蜂鸣器发出报警信号。光报警电路采用发光二极管LED来实现，声音报警电路是采用蜂鸣器来实现的。

3、RS-485总线通信电路的设计

本系统的有线通信方式采用RS485总线进行通信，使用的是主从式通信方式，主机由主控制器充当，从机为分控制器。主机处于主导和支配地位，从机以中断方式接收和发送数据，主机发送的信息可以传送到所有的从机或指定的从机，从机发送的信息只能为主机接收，从机之间不能直接通信。多机通信时，为了保证通信的可靠性，在点到点通信时，采用了寻址技术，即主机先发送一帧地址信息给各个从机，各从机接收到主机发来的地址信息后，便与本机的地址号相

比较。若相同，则开始与主机的通信；若不同，则不理睬主机发送的数据信息，也不向主机发送信息。

4、RS-232总线通信电路的设计

由于PC机默认的只有RS232接口，因此需要通过RS-232总线来和PC机连接。由于本系统的主分控机采用了RS-485总线，原则上可以通过RS485/RS232转换器来和PC机连接，考虑到成本问题和主控机的实际情况（有多余的引脚），所以直接通RS232接口来和PC机连接。

二、软件设计

1、下位机软件设计

下位机系统模型中采用的是主从式通信方式，主控机处于主导和支配地位，从控机一般以中断方式来接收和发送数据。在主从式多机系统中主机发送的信息可以传送到所有的从控机或指定的从控机，以此来控制照明设施的开关，从控机也可以自己开关灯，并向主控机传送信息，以便于主控机或者是上位机（PC）来控制。在本系统中采用广播式命令，从机之间不能直接通信。本系统主控机和从控机均由AT89C52单片机实现。

2、上位机软件设计

上位机系统（即PC机管理中心）是人机交互的一个程序，是变电站照明智能控制系统模型的核心部分。

根据变电站照明设施管理问题的自身关系，管理软件应具备以下特点：（l）界面整洁、大方，适于长期面对和管理；（2）操作简单，易掌握，有良好的用户友好性；（3）抗干扰能力强，不会因个别误操作而导致系统瘫痪；（4）安全性要好，内部数据不能轻易被破坏或丢失。用户界面是遵循Windows的习惯编写出的可视图形化软件，管理软件中的各项功能均按模块化实现。主要包括控制、报警监测模块、退出模块等几个功能模块。为了实现软件的安全性，另外添加密码操作功能模块。为了实现智能控制，可以通过VB开发一个管理界面，实现上位机的管理，来查看照明设备的运行情况，当然也可以通过本上位机来进行开关。

综上所述，变电站实现智能照明系统可以做到：第一，全站灯具可实现分时段、实时、分组、远程控制等多重控制方案；第二，故障及时报警，并可快速的对故障灯具位置进行定位；第三，对灯具运行信息进行采集和存储，可提供线路电流、线路功率因数、线路用电量、线路电压和线路功率等参数；第四，可与站内其余智能系统联动；第五，可通过时段和照度等参数管理达到节能效果。

三、结语：

变电站照明设施的控制系统，是现代计算机集控技术和通讯技术发展的必然