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远程路灯无线监控系统.doc

发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.07M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1．毕业设计的主要内容、重点和难点等 一、设计主要的内容 为市政路灯设计一个可以远程开关并具有节能控制功能的节点控制装置，具体要求包 括以下几个部分： 1、远程控制 3 回支路的通断，分时段管理路灯，实现节能控制功能； 2、以短消息形式对故障进行实时报警； 3、通过 GSM 通信协议上传电能质量参数。 二、设计的重点 设计的重点是设计出符合要求的电路图并由此制作实物，主要包括以下几个部分： 1、无线路灯节点部分，实现路灯故障的无线实时报警； 2、载波通信部分，实现对电缆线路工作异常的检测； 3、电能质量采集部分，主要采集三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数。 4、集中控制器部分，实现与其他模块的通信以及信息的处理和显示。 三、设计的难点 1、路灯故障检测电路较复杂，涉及到电流感应原理和交流信号转直流信号等内容； 2、大部分路灯节点距离集中控制器较远，由于无线模块的功率不够大，无线信号的 正确传输需要建立一套完善的中继和重发机制，不易实现； 3、集中控制器的软件编程工作量大，可能需要搭载实时操作系统； 4、电能质量参数测量难度高，数据量大。 - 1 -
    2．准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等） 一、已查阅的资料： [1] 华成英. 模拟电子技术[M]. 高等教育出版社.2004 ,30 (5) [2] 李秉操. TC35 应用手册 [M]. 陕西：陕西电子编辑部，1993. [3] 谢自美. 电子线路设计.实验.测试[M]. 武汉：华中科技大学出版社，2003. [4] Hiro Yamasaki.The future of sensor interface electronics[J].Sensors and actuaters A，1996，56：129~133. [5] 苏铁力.. 传感器及其接口技术[M].. 中国石化出版社.2000. [6]. 沈红卫.. .单片机应用系统设计实例与分析[M]. 北京：北京航空航天大学出版社， 2003：252~260. 二、调研情况： 1. 发展现状及趋势： 我国目前的路灯监控系统总体来说技术还比较落后，大多数地 区还在使用传统的路灯控制方式，包括人工控制方式、时控方式和光控方式三种。 人工控制方式是根据开关灯时间表由值班人员手动进行开、关灯操作。时控方式 以时间为唯一的开、关灯依据，不论在任何季节气象条件下，均只能在规定的统 一时刻开、关灯，随季节变化，需要人工干预来调整开关时间。光控方式是按光 照度的差异来控制、关灯的，但在光线不足的白天或有强光照射的夜晚，可能会 发生误动作。传统的路灯照明控制方式由于没有远程数据采集和通讯功能，无法 实现集中监控，所以运行、操作结果不能集中监视、记录和统计，达不到量化管 理的要求。 国外关于路灯控制系统，多注重于对灯体的研究，主要对灯体进行改良，如 飞利浦公司的 Cosmo 路灯，通过改良路灯的光色，暖白光照明方案，给人舒适感 及安全感。又如美国某公司在道路照明系统使用嵌入基于载波芯片的智能控制器、 基于 LonWorks 技术的电子镇流器替代低效的机械镇流器，构建实现单个路灯控制 功能的路灯解决方案。同时在配电柜中加装智能服务器在网络中起到分段控制的 作用。但是在中国复杂、干扰源多的电力网中并不适用。并不能完全满足我国路 灯控制的需求。 未来，关于路灯控制系统的研究将进入自动化，多元化，网络化的阶段。在 互联网技术的发展下，对路灯系统进行改善和提高将会依靠网络的优点，获得最 优的路灯控制。因此，基于 GSM 网络的路灯控制系统的研制具有非常重要的意义。 - 2 -
    2. 研究的目的以及意义：我国路灯控制系统的落后现状，直接导致了路灯照明效果 不佳，存在巨大的安全隐患。在一些遥远的重要的道路路灯（如高速路，高架桥， 隧道等）常因为人工管理不到位，路灯损坏也不能及时进行修补，导致照明隐患 的存在。另外，由于供电线路长，导致供电电压偏低，电压不平衡，电压波动较 大，引起路灯发热过大，故障易发，寿命缩短。再者，正是由于供电线路遥远， 常常需要较高质量的输电电缆，故投入加大。但是，正是这样的投入，往往成为 犯罪分子的目标，直接导致路灯电缆被盗。由于传统的控制系统并没有信息回馈， 当电缆被盗了也不能发现，导致犯罪事件经常发生。 鉴于上述分析，研制具有网络通信功能的多功能路灯控制系统具有非常重要 的意义。基于 GSM 网络的控制器能够检测路灯的实时状态并返回信息，避免了设 备是否可靠动作，工作是否正常等控制死角。 三、现有设备和试验条件： 1、计算机一台 2、单片机开发系统 3、直流稳压电压 4、示波器和信号源 5、数字万用表 3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料 一、实施方案： 本设计将整个路灯控制系统分为集中控制单元、路灯节点单元和载波终端三个部分。 集中控制单元包含： 1、单片机 STC12C5A60S 主控器 2、AT7220B 三相电能测量模块 3、晶闸管控制及驱动模块（总开关） 4、SIM900--GSM 控制模块 5、nRF905 无线信号收发模块 6、电力载波调节器 7、DS1302 时钟模块 8、供电电源模块 集中控制器根据从 DS1302 时钟模块读取的系统时间，控制各个路灯支路的投切，实 现路灯的分时段管理功能。控制器接收来自路灯节点及载波终端传输来的信息，以此判断 是否有故障发生，若有故障发生则通过 GSM 通信模块先管理者报警。控制器可根据需要通 过电能测量模块采集电能质量参数并通过 GSM 通信模块上传给管理者。 - 3 -
    方案实施如下图： 互感电路 三 相 晶 闸 管 投切模块 路 灯 支路 ATT7022B 电能测量模块 供电电源模块 单片机 主控器 DS1302 时钟模块 图 3-1 电力载波调解器 及无线收发模块 GSM 通信模块 路灯节点单元包含： 1、单片机 STC12C2052AD 控制器 2、电流信号调理模块 3、nRF905 无线信号收发模块 4、供电电源模块 路灯节点通过电流互感电路采集单个路灯回路的交流信号，再把交流信号调理成便于 AD 采样的直流信号。单片机控制器根据 AD 采样值判断路灯回是否发生故障，若有故障发 生则通过无线收发模块把故障信息发送个集中控制器。 方案实施如下图： 电流互感电路 路灯 回路 电流信号调理 单片机控制器 无线收发 模块 AD 信号采集 供电电源模块 图 3-2 - 4 -
    载波终端包含： 1、单片机 STC12C2052AD 控制器 2、电力载波调节器 3、供电电源模块 载波终端安装于线路的始端与末端，负责电缆线路故障的检测。两个载波终端之间 使用 RS232 协议进行通信，载波终端通过电力载波调节器使信号传输于电力线缆上，一旦 通信无法进行，则可判断电缆线路发生故障。 方案实施如下图： 载波器 A 电力线载波通信 图 3-3 载波器 B 二、进度实施计划： 序号 起止日期 计划完成内容 1 2 3 4 5 2012-12-27 至 2012-01-10 2013-3-5 至 2013-3-25 明确课题设计目标、完成开题报告。 具体系统实现方法研究学习。 2013-3-26 对设计目标完成总体结构设计和整机硬件电路设计及调试 至 2013-4-30 2013-5-1 至 2013-5-19 2013-5-20 至 2013-5-25 与改进。 毕业论文书写与答辩准备 完成毕业设计，提交论文 - 5 -
    指导教师意见 开题小组意见 院（系、部）意见 指导教师（签字）： 年 月 日 开题小组组长（签字）： 年 月 日 主管院长（系、部主任）签字： 年 月 日 - 6 -
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