电力载波技术的照明控制系统设计(附件)
随着城市现代化的快速发展，传统的路灯控制和维护方法已经落后，不能与城市现代化的发展相适应。在这种情况下提出了一种基于电力载波技术的照明控制系统的设计，该设计包括监控系统、总控制器和节点控制器。
本文是控制器节点部分的设计，采用了一种基于电力载波技术，以单片机STC12C4052为控制器的照明控制系统。该节点控制器的电力载波通信模块接收总控制器通过电力线发过来的载波信号，并将接收到的载波信号传输到单片机中，使单片机发出控制指令，从而点亮路灯；还能根据道路的光照强度自动调节路灯的亮度。
节点控制器的硬件电路由电源模块、电力载波通信模块、感光模块、AD转换电路、复位电路、晶振电路、路灯驱动模块、调光模块等组成。
本设计能够实现对路灯的控制，实现了路灯的智能化管理、节约能源、减少资源浪费，满足人们现代化生活的要求。该设计实用性强、能够合理使用路灯，对提高全社会生态文明意识具有重要的意义。
关键词 电力载波技术，单片机，照明系统
目 录
1 引言 1
1．1研究背景 1
1．2节能路灯的研究现状及发展 2
1．3电力载波的研究现状及发展 2
1．4研究内容 4
2 总体设计 4
2．1设计要求 4
2．2系统总体结构 5
2．3节点系统结构 5
3 硬件电路模块设计 6
3．1节点控制器 6
3．2电力载波模块 7
3．3感光模块 11
3．4 AD转换电路 14
3．5路灯驱动模块 14
3．6调光模块 16
3．7晶振电路 17
3．8复位电路 17
3．9电源模块 18
4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
原理图的绘制 19
结 论 20
致 谢 21
参考文献 22
附录A 原理图 23
1 引言
1．1 研究背景
在我们的生活中，城市照明系统给人们带来了极大的方便。特别是在晚上，它照亮了道路，人们晚上行走在路上时不再感到黑暗与恐惧。城市照明系统已经深深的融入到我们的生活中。随着现代科技的发展，我们发现了如今的城市照明控制系统存在着一些很大的问题：比如说：控制方式比较单一，线路布置的比较繁琐，路灯坏了难以发现，不方便维修。这些问题如果在现在不及时改善，在以后城市的发展过程中，必定会留下很大的后患。
近年来，随着城市现代化的迅速发展，控制和维护城市照明系统的方法已经落后，不能与城市现代化的发展相适应，跟上时代的步伐。现在，城市的发展转变速度可以说是一天一个样。宽广的街道上五彩缤纷的路灯，不仅给黑暗中的城市带来了光明，也给城市的夜晚带来了魅力。但是，现如今城市发展的速度太快，现在的道路系统、路灯控制系统纷繁复杂，现有的人工管理控制模式已经与快速发展中的现代化的城市不能相容。近年来，计算机技术以这日新月异的速度在不断地发展，我们可以利用不断发展中的计算机集中控制技术来管理城市照明系统。在不久的将来，计算机技术科技将会应用到城市路灯控制系统中，最终实现路灯的智能控制。在今后生活中，利用计算机集中控制、管理城市照明系统的检测愿望可以实现。人们只需要坐在在监控室里，就可以通过计算机就可以观察到城市照明系统中每个路灯的工作状态,更方便的是，管理员可以坐在监控室里利用计算机控制路灯的动作。
?在当代社会，国家的经济水平和科技力量在持续发展，人们的物质水平和生活条件也在随之提高。因此，就出现了一个很大的问题，就是用电量在不断地增大。在过去没有冰箱，洗衣机，电视机的时代，用电量是极其少的。但是现在，步入到了一个新的时代，高新科技在不断的发展，导致用电量不断增大。在目前看来，世界性的能源危机在不断加剧，能源缺少问题是个很严重的问题，这个对我国来说特别严重。我国的人口基数较大且在不断地增长，生活条件在不断的提高，导致电能的需求也越来越多。人们认为国家的电力资源很丰富，浪费一点半点儿的没有什么大事，却并不知道这种想法经常导致电能源的极大浪费，使得能源没有得到有效的使用。社会在不断地发展着，电能的需求也回越来越大，所以说节电是十分有必要的。 就现在而言，我国对灯光的控制仍采用传统的控制方式。但是，国外己经开始采用智能的城市照明系统。由此看来，我国对路灯的智能控制特别显得缺乏和不完善 [2]。国家提倡的大规模建设用灯，产生了很多问题，例如造成电能浪费，经济损失。这种浪费不符合我国的节能思想。
1．2 节能路灯的研究现状及发展
自从节能理念被推出以来，全球范围日益庞大的路灯系统的节能也慢慢走入到人们的视野。
欧盟一直十分重视路灯照明系统的节能，并且推出了许多十分行之有效的方案。第一，加大科研力度，用大量资源支持镇流器和灯具的节能材料的研发制造上；第二,推行了一系列的政策,鼓励用节能灯代替原来十分浪费电能的白炽灯；第三，加大监管力度，对相关法规和条例进行能耗要求的说明，对一些市场不满足要求，将被迫退出市场 [3]。我国在多年以前便提出了“中国绿色照明系统”的概念。绿色照明系统是指在有效保证照度的前提下，加强研究新的节能方案的力度,提高照明效率和电能有效利用率的系统模式。我国推行了很多行之有效的措施：(1)采用电子器件构成的可控硅设备，从照明工具制造材料方面提高电能利用率，达到节能效果；(2)为了响应“节能减排”这一政策的号召，全国各地都对路灯进行了许多切实可行的改造工作。国家政府利用了一个多月的时间，在三峡市长阳县供电公司路灯管理中心，对那边的节能路灯进行了改造[4]。改造的方法主要是把以前的250瓦和400千瓦的两种高耗能的金属卤化物灯和150瓦的钠灯更换规格的节能灯，节能55%以上，每年可节省48000000度，节约了47000000元。同时，对灯具外观也进行了修改，使用均匀美观新的反光罩，节能灯取代了原来路灯的形状。不仅亮度增加了2倍，也提高了60%的光能利用率；我国有一个高效能的照明管理系统已进入试行阶段，就是余杭“高效智能道路照明管理系统”。该项目已经完工，5000000套余杭区已智能化节能改造，23盏路灯智能控制中心的建设将实现路灯功率60%的节约，每年可节约电费32690000元。
1．3 电力载波的研究现状及发展
1.3.1 电力载波国内外的发展现状
电力线起初只是作为供电通道来设计的，因此当时并没有考虑到要兼容传输信号。电力线连接各种荷载，这些荷载容易断开，而且容易重新加入供电网络[5]。电力载波网络的特点比较是比较强大的。第一，它能够很好的抵抗噪声的干扰；第二，载波信号在传输的过程中衰减的比重较小；第三，信道具有时变性。除了这些以外，还有更多的特点。因此，为了提高电力载波在通信时候的稳定性和可靠性。我们现在很有必要设计优良的网络。
电力载波通信的原理是在现有的电力线上，通过载波方式将高频的模拟信号或数字信号进行远距离高速传输。因为使用载波信号的传输媒介是安全可靠的电力线，所以用这种方式传送的优点是传输信息时稳定可靠，可以同时复用远动信号等特点。这种传输方式是一种有线通信方式，不需要线路投资。
电力载波通信在电力系统通信中的优势是不容忽视的。其使用条件是稳定的，应用前景非常好，已经被许多人关注。现在，许多大公司和研究单位把研究的重点都放在载波通信上。目前，已经取得了一定的成果，不仅在远程抄表系统中得到了应用，在智能化应用方面也取得了一定的成果。过去几年，人们一直期望用电线上互联网,经过专家们的研究，这个愿望己经成为了现实。专家们预言，在不久的将来，高速电力线载波会越来越普及,用户可以方便快捷地通过低压电力线进入国际互联网络。随着科学技术的不断提高，改革的不断深化和研究电力载波技术人员的努力，电力线载波技术会促进我国电网的现代化进程，为电力载波通信的发展做出伟大贡献。
1 引言 1
1．1研究背景 1
1．2节能路灯的研究现状及发展 2
1．3电力载波的研究现状及发展 2
1．4研究内容 4
2 总体设计 4
2．1设计要求 4
2．2系统总体结构 5
2．3节点系统结构 5
3 硬件电路模块设计 6
3．1节点控制器 6
3．2电力载波模块 7
3．3感光模块 11
3．4 AD转换电路 14
3．5路灯驱动模块 14
3．6调光模块 16
3．7晶振电路 17
3．8复位电路 17
3．9电源模块 18
4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
原理图的绘制 19
结 论 20
致 谢 21
参考文献 22
附录A 原理图 23
1 引言
1．1 研究背景
在我们的生活中，城市照明系统给人们带来了极大的方便。特别是在晚上，它照亮了道路，人们晚上行走在路上时不再感到黑暗与恐惧。城市照明系统已经深深的融入到我们的生活中。随着现代科技的发展，我们发现了如今的城市照明控制系统存在着一些很大的问题：比如说：控制方式比较单一，线路布置的比较繁琐，路灯坏了难以发现，不方便维修。这些问题如果在现在不及时改善，在以后城市的发展过程中，必定会留下很大的后患。
近年来，随着城市现代化的迅速发展，控制和维护城市照明系统的方法已经落后，不能与城市现代化的发展相适应，跟上时代的步伐。现在，城市的发展转变速度可以说是一天一个样。宽广的街道上五彩缤纷的路灯，不仅给黑暗中的城市带来了光明，也给城市的夜晚带来了魅力。但是，现如今城市发展的速度太快，现在的道路系统、路灯控制系统纷繁复杂，现有的人工管理控制模式已经与快速发展中的现代化的城市不能相容。近年来，计算机技术以这日新月异的速度在不断地发展，我们可以利用不断发展中的计算机集中控制技术来管理城市照明系统。在不久的将来，计算机技术科技将会应用到城市路灯控制系统中，最终实现路灯的智能控制。在今后生活中，利用计算机集中控制、管理城市照明系统的检测愿望可以实现。人们只需要坐在在监控室里，就可以通过计算机就可以观察到城市照明系统中每个路灯的工作状态,更方便的是，管理员可以坐在监控室里利用计算机控制路灯的动作。
?在当代社会，国家的经济水平和科技力量在持续发展，人们的物质水平和生活条件也在随之提高。因此，就出现了一个很大的问题，就是用电量在不断地增大。在过去没有冰箱，洗衣机，电视机的时代，用电量是极其少的。但是现在，步入到了一个新的时代，高新科技在不断的发展，导致用电量不断增大。在目前看来，世界性的能源危机在不断加剧，能源缺少问题是个很严重的问题，这个对我国来说特别严重。我国的人口基数较大且在不断地增长，生活条件在不断的提高，导致电能的需求也越来越多。人们认为国家的电力资源很丰富，浪费一点半点儿的没有什么大事，却并不知道这种想法经常导致电能源的极大浪费，使得能源没有得到有效的使用。社会在不断地发展着，电能的需求也回越来越大，所以说节电是十分有必要的。 就现在而言，我国对灯光的控制仍采用传统的控制方式。但是，国外己经开始采用智能的城市照明系统。由此看来，我国对路灯的智能控制特别显得缺乏和不完善 [2]。国家提倡的大规模建设用灯，产生了很多问题，例如造成电能浪费，经济损失。这种浪费不符合我国的节能思想。
1．2 节能路灯的研究现状及发展
自从节能理念被推出以来，全球范围日益庞大的路灯系统的节能也慢慢走入到人们的视野。
欧盟一直十分重视路灯照明系统的节能，并且推出了许多十分行之有效的方案。第一，加大科研力度，用大量资源支持镇流器和灯具的节能材料的研发制造上；第二,推行了一系列的政策,鼓励用节能灯代替原来十分浪费电能的白炽灯；第三，加大监管力度，对相关法规和条例进行能耗要求的说明，对一些市场不满足要求，将被迫退出市场 [3]。我国在多年以前便提出了“中国绿色照明系统”的概念。绿色照明系统是指在有效保证照度的前提下，加强研究新的节能方案的力度,提高照明效率和电能有效利用率的系统模式。我国推行了很多行之有效的措施：(1)采用电子器件构成的可控硅设备，从照明工具制造材料方面提高电能利用率，达到节能效果；(2)为了响应“节能减排”这一政策的号召，全国各地都对路灯进行了许多切实可行的改造工作。国家政府利用了一个多月的时间，在三峡市长阳县供电公司路灯管理中心，对那边的节能路灯进行了改造[4]。改造的方法主要是把以前的250瓦和400千瓦的两种高耗能的金属卤化物灯和150瓦的钠灯更换规格的节能灯，节能55%以上，每年可节省48000000度，节约了47000000元。同时，对灯具外观也进行了修改，使用均匀美观新的反光罩，节能灯取代了原来路灯的形状。不仅亮度增加了2倍，也提高了60%的光能利用率；我国有一个高效能的照明管理系统已进入试行阶段，就是余杭“高效智能道路照明管理系统”。该项目已经完工，5000000套余杭区已智能化节能改造，23盏路灯智能控制中心的建设将实现路灯功率60%的节约，每年可节约电费32690000元。
1．3 电力载波的研究现状及发展
1.3.1 电力载波国内外的发展现状
电力线起初只是作为供电通道来设计的，因此当时并没有考虑到要兼容传输信号。电力线连接各种荷载，这些荷载容易断开，而且容易重新加入供电网络[5]。电力载波网络的特点比较是比较强大的。第一，它能够很好的抵抗噪声的干扰；第二，载波信号在传输的过程中衰减的比重较小；第三，信道具有时变性。除了这些以外，还有更多的特点。因此，为了提高电力载波在通信时候的稳定性和可靠性。我们现在很有必要设计优良的网络。
电力载波通信的原理是在现有的电力线上，通过载波方式将高频的模拟信号或数字信号进行远距离高速传输。因为使用载波信号的传输媒介是安全可靠的电力线，所以用这种方式传送的优点是传输信息时稳定可靠，可以同时复用远动信号等特点。这种传输方式是一种有线通信方式，不需要线路投资。
电力载波通信在电力系统通信中的优势是不容忽视的。其使用条件是稳定的，应用前景非常好，已经被许多人关注。现在，许多大公司和研究单位把研究的重点都放在载波通信上。目前，已经取得了一定的成果，不仅在远程抄表系统中得到了应用，在智能化应用方面也取得了一定的成果。过去几年，人们一直期望用电线上互联网,经过专家们的研究，这个愿望己经成为了现实。专家们预言，在不久的将来，高速电力线载波会越来越普及,用户可以方便快捷地通过低压电力线进入国际互联网络。随着科学技术的不断提高，改革的不断深化和研究电力载波技术人员的努力，电力线载波技术会促进我国电网的现代化进程，为电力载波通信的发展做出伟大贡献。
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