畢業(yè)論文：校園路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目：校園路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)號(hào)：作者姓名：指導(dǎo)教師：完成日期：系電氣自動(dòng)化專業(yè)08自動(dòng)化（2）班2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)的，其中最重要的問題是設(shè)計(jì)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(fèi)用，原因有很多，主要是由于設(shè)計(jì)或管理不夠合理浪費(fèi)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(shí)地考察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對校園智能路燈進(jìn)行了實(shí)時(shí)在線巡回監(jiān)測與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)出符合實(shí)際的智能控制系統(tǒng)。探討在線測量，思考和計(jì)算設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)當(dāng)中要運(yùn)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(dòng)強(qiáng)度大,繁瑣,由于工作人員開啟或關(guān)閉路燈不及時(shí),造成不方便路人與浪費(fèi)用電的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,于是,設(shè)計(jì)并研制性能價(jià)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(shí)響應(yīng)和軟件的基礎(chǔ)上，根據(jù)外界的條件感應(yīng)器會(huì)有相應(yīng)的動(dòng)作，由每個(gè)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(dòng)作，及時(shí)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(shí)現(xiàn)校園路燈自動(dòng)化、智能化。關(guān)鍵詞：路燈；智能控制；合理設(shè)計(jì)；節(jié)能2011屆專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)思路及預(yù)期結(jié)果.21.3.1本文的設(shè)計(jì)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(jì)基礎(chǔ)知識(shí).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(dòng)控制路燈的分類及特點(diǎn).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(diǎn).72.1.5聲敏元件的分類及特點(diǎn).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(shí)電路.9第三章校園路燈智能控制系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì).113.1設(shè)計(jì)思路.113.1.1論文設(shè)計(jì)過程：.113.2設(shè)計(jì)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(shí)控制電路.133.3設(shè)計(jì)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屆專科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1第一章引言隨著時(shí)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(dòng)控制系統(tǒng)涉及到我們的生活，工作，科研等各個(gè)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(dòng)化的要求也越來越高。為了更好的適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的理念：綠色環(huán)保，低碳生活。我們從幾個(gè)方面思考了節(jié)能的設(shè)計(jì)方法。我們探討的節(jié)能途徑有兩個(gè)：一個(gè)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(shí)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(shí)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(gè)設(shè)想作為論文的研究課題，這具有很積極的意義。設(shè)計(jì)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(jí)開關(guān)，控制照明燈的亮滅。能夠?qū)崿F(xiàn)有光線時(shí)滅，無光線時(shí)有聲亮，并且照明燈點(diǎn)亮一段后自動(dòng)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(huì)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(hào)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(gè)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(shí)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(dòng)強(qiáng)度很大，繁瑣，由于工作人員開啟或關(guān)閉路燈不及時(shí)，造成不方便路人與浪費(fèi)用電的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，于是，設(shè)計(jì)并研制性能價(jià)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(shí)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(shí)意義，我們要努力落實(shí)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?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）2境污染，實(shí)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(cái)產(chǎn)安全，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)出這么一個(gè)控制系統(tǒng)具有很重要的社會(huì)意義。1.3本文的設(shè)計(jì)思路及預(yù)期結(jié)果1.3.1本文的設(shè)計(jì)思路下圖為設(shè)計(jì)的電路原理框圖：設(shè)計(jì)的這一控制系統(tǒng)有話筒MIC，它負(fù)責(zé)接收聲音信號(hào)然后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，又因?yàn)樵O(shè)計(jì)的后面加了電子開關(guān)，因而要加個(gè)放大器放大該信號(hào)。后面有個(gè)倍壓整流電路，它是把聲音信號(hào)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(dòng)改變阻值進(jìn)而改變電路電壓信號(hào)的強(qiáng)弱，光線強(qiáng)時(shí)，光敏電阻RL的阻值變?。还饩€弱時(shí)，光敏電阻RL的阻值變大。當(dāng)電壓信號(hào)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)電子開關(guān)閉合，當(dāng)電壓信號(hào)小于該值時(shí)電子開關(guān)關(guān)斷。延時(shí)電路的核心部分是555集成電路，延時(shí)中將它設(shè)置成40秒左右。后面再加一個(gè)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(shí)作用，路燈的光亮分為兩個(gè)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(gè)值時(shí)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(shí)，工作進(jìn)入二檔模式；當(dāng)光亮和聲音兩條件同時(shí)滿足感應(yīng)器的調(diào)檔時(shí)也可以進(jìn)入二檔。所設(shè)計(jì)出的控制電路系統(tǒng)要做到電路能夠?qū)崿F(xiàn)有光線時(shí)滅，無光線時(shí)有聲亮，并且照明燈點(diǎn)亮一段后自動(dòng)關(guān)斷。并且在點(diǎn)亮期間又有新的聲源出現(xiàn)時(shí)，路燈又重新開啟。2011屆?？粕厴I(yè)設(shè)計(jì)（論文）3第二章校園路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)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(hào)的采集，并通過聲音放大元件將信號(hào)放大，然后再經(jīng)倍壓整流光敏電路、延時(shí)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(dòng)做出相關(guān)動(dòng)作。應(yīng)用場景：校園路燈自動(dòng)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(hào)在允許范圍內(nèi)的變動(dòng)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(jì)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(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的過程。控制理論的發(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(jí)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(jì)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(dòng)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(huì)科學(xué)前沿的趨勢。2.1.2自動(dòng)控制路燈的分類及特點(diǎn)1、自動(dòng)控制路燈的分類自動(dòng)控制路燈分為聲光控制式和定時(shí)控制式兩種，兩個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)控制是根據(jù)時(shí)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(jì)。2、自動(dòng)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(jì)水平不一，原器件的差異也較大，設(shè)計(jì)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(jià)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(gè)決定并非易事，需要對這方面的知識(shí)要有一個(gè)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(gè)水平靈敏性會(huì)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(jì)（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(shí)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(shí)間后，會(huì)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(hào)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(hào)與電力之間取得了較好的效果。（3）電路長期穩(wěn)定性動(dòng)態(tài)電路在運(yùn)行中受到各種擾動(dòng)而不引起工作狀態(tài)質(zhì)的變化，或擾動(dòng)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)，