LED燈節(jié)能控制系統(tǒng)可行性研究報告

1、. LED燈節(jié)能控制系統(tǒng)可行性研究報告摘要 結(jié)合GPRS 技術(shù)和大功率LED 照明系統(tǒng)的特點，給出了一種路燈節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方法，同時設(shè)計出LED 驅(qū)動電路。實現(xiàn)了路燈與監(jiān)控中心之間實時信息遠程監(jiān)控和智能管理。1 引言城市特別是中小城市目前路燈照明存在的主要問題是總體規(guī)劃滯后,燈光控制方法和管理手段落后,所用電器、燈具科技含量低。本文以高亮度LED 為路燈核心器件，設(shè)計路燈監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)場由從單片機采集路燈電流電壓后經(jīng)過主機與上位機進行GPRS 數(shù)據(jù)傳輸，從而達到“遙控、遙測、遙訊”的目的?？傮w設(shè)計方案設(shè)計思路設(shè)計采用PWM 脈寬調(diào)制技術(shù)和恒流源電路對路燈的驅(qū)動和亮度調(diào)節(jié)。通過單片機和傳

2、感器及其檢測電路完成路燈工作狀態(tài)的控制。顯示部分利用液晶顯示模塊，菜單式操作，顯示時間、故障路燈地址、支路開關(guān)燈時間、每只燈的開關(guān)時間等功能。設(shè)計原理根據(jù)模擬路燈節(jié)能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，將整體電路分成為五部分: 環(huán)境控制電路、時鐘電路、交通狀況的傳感器檢測電路、顯示控制模塊、LED 恒流驅(qū)動及故障檢測電路。1 環(huán)境控制電路利用光敏電阻的阻值與光照度呈反比例關(guān)系，采樣其兩端的電壓信號，利用采樣的電壓信號通過施密特觸發(fā)器輸出的TTL 電平來控制LED 燈的開關(guān)。電路可靠，有效地避免由于短時間光照劇烈變化引起的誤動作，操作者可以通過電位器方便的進行調(diào)試。2 時鐘電路使用時鐘專用芯片DS1302 進行時鐘

3、控制， 通過外加很少的電路就可以實現(xiàn)高精度的時鐘信號。外圍電路簡單可靠，時間精度高，采用串口通信可以節(jié)省I /O 口的資源，通過外接鋰電池后可以實現(xiàn)時間信息儲存。3 交通狀況的傳感器檢測電路使用紅外傳感器， 來判斷物體是否通過相關(guān)位置，并送入單片機判斷執(zhí)行相關(guān)程序。它具有光電傳感器的優(yōu)點，又避免了LED 燈的燈光干擾。4 顯示控制模塊使用128 × 64 液晶點陣進行信息顯示，使用獨立鍵盤進行功能切換和時間調(diào)整。信息量大，外圍電路簡單，通過下拉式菜單方便操作，人機界面友好。2. 2. 5 LED 恒流驅(qū)動及故障檢測電路利用三端可調(diào)穩(wěn)壓集成塊LM317，實現(xiàn)恒流輸出。PWM 脈寬調(diào)制法

4、來控制燈的亮度，可以精確的控制燈的亮度和功率，而且LED 燈在從暗到亮的變化中過度平滑。可以選用單片機內(nèi)部集成有兩路PWM脈寬，能方便的產(chǎn)生所需要的PWM 脈寬調(diào)制信號。2 系統(tǒng)工作原理及硬件設(shè)計2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計總體結(jié)構(gòu)1-2如圖1 所示，該系統(tǒng)主要由LED節(jié)能控制中心、中國移動GPRS 網(wǎng)絡(luò)及路燈RTU 三大部分組成。其中路燈監(jiān)控中心包括3131P Modem 模塊、路燈監(jiān)控RTU、在線監(jiān)測終端控制箱、GPRS 型模塊、單燈檢測控制器等。在本監(jiān)控系統(tǒng)中，控制器單元通過RS-232 與移動GPRS 無線終端相連，監(jiān)控中心計算機通過特種路由器接入移動GPRS，路燈RTU 進行功率信號采集

5、，最終由移動GPRS 網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心連接UPS 電源，采用UPS 供電設(shè)計，使監(jiān)控中心能夠斷電繼續(xù)工作，保證系統(tǒng)可靠運行。監(jiān)控中心作為整個系統(tǒng)的主要核心部分3，不僅要與上位RTU 進行密切的通信，還要對采集到的數(shù)據(jù)進行分類、存儲、加工、傳輸?shù)忍幚?，同時還要給出相應(yīng)的報警(語音、聲光)以及要求定位的節(jié)點路燈信息，并且可以通過GPRS 短消息將故障信息和(或)路燈檢修信息發(fā)送到相關(guān)指定的人員手機中，以及時掌握路段信息。2.2 LED 驅(qū)動電路設(shè)計LED 照明驅(qū)動電路主要包括驅(qū)動電路和過溫度保護電路兩部分4-6。在驅(qū)動電路的設(shè)計中主要用到的是MAX5033 芯片，該芯片可以提供高達

6、500mA 的輸出電流。MAX5033D 提供1.2513.2V 的可調(diào)電壓。過溫度保護電路用到的芯片是MBI1801。該芯片內(nèi)部有溫度感應(yīng)器，可感應(yīng)到芯片的溫度。可通過R-EXT管腳自動調(diào)整輸出電流，這樣就可以改變LED 上的電流，從而可以降低LED 的溫度，起到過溫度保護的作用?；谝陨线@些優(yōu)點，因此選用了以MAX5033 和MBI1801 為主的芯片來實現(xiàn)該驅(qū)動電路。設(shè)計出的LED 驅(qū)動電路圖如圖2 所示，主要分為三大部分：電源電路，驅(qū)動電路和過溫度保護電路。在電源電路中主要由變壓器，整流橋兩個模塊組成;在驅(qū)動電路中主要由MAX5033 模塊和調(diào)壓模塊構(gòu)成;過溫度保護電路主要由MBI18

7、01，熱感應(yīng)模塊和LED 三部分組成。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計見圖3，7188XA 模塊啟動時有個和數(shù)據(jù)庫聯(lián)系的自動運行文件，此文件在7188XA 一上電就自動運行。在本系統(tǒng)中采用了可視化開發(fā)工具VisualBasic6.0 來進行開發(fā)。監(jiān)控中心主界面如圖4 所示。針對路燈計算機無線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境，該系統(tǒng)的主要功能為：(1)遙控：各個節(jié)點和路段的工作參數(shù)，如開/關(guān)燈、照度等;(2)遙測：手動、自動采集路燈系統(tǒng)的各監(jiān)控點參數(shù);(3)監(jiān)控：對路段和路燈等及其周圍進行監(jiān)控;(4)報警信息：可提供多種參數(shù)的自動報警查詢：例如高報，低報。(5)數(shù)據(jù)查詢：可查詢某一節(jié)點和(或)路段任意某分/時/天/月/年的相關(guān)歷史數(shù)據(jù);4 結(jié)論本系統(tǒng)把GPRS、大功率LED 技術(shù)應(yīng)用了在路燈節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)中，解決了目前中國路燈控制所不能解決的實際節(jié)能問題，實現(xiàn)了“三遙”和數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實現(xiàn)了智能亮燈，在