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智能路燈控制系統(tǒng)

文檔作者：繆一葦楊善水蘆葉暄阮崢文檔來源：南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月01日
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2014年第9期(總第108期)
鈺；夏與芋釷
ENERGY AND ENERGY CONSERVATION 2014年9月
智能路燈控制系統(tǒng)
繆一葦，楊善水，蘆葉暄，阮崢、
(南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院，江蘇南京210016)
摘要： 設(shè)計并制作一種智能路燈控制系統(tǒng)。在設(shè)定的夜間工作時間段內(nèi)，有無車輛經(jīng)過時，接收器接收到的光信號
強(qiáng)弱發(fā)生變化，交由單片機(jī)處理，自動控制部分路燈的開閉。設(shè)計的控制系統(tǒng)在夜間能有效實現(xiàn)路燈作業(yè)控制的智能化，
有利于社會的節(jié)能減排，具有重要的實用價值。
關(guān)鍵詞：路燈；節(jié)能；光信號；單片機(jī)
中圖分類號： rI'23P7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095—0802一(2014)09—0062—02
Intelligent Lighting Control System of Street Lamps
MIAO Yi—wei，YANG Shan-shui，LU Ye-xuan，RUAN Zheng
(College of Automation Engineering，Nanjing University of Aeronautics and Astronautics，Nanjing 21 001 6，Jiangsu，China)
Abstract：An intelligent lighting control system was designed．Whenever a vehicle passes in a setting period of working time，an
optical signal call be seized by the receiver．Any change of the signals will be processed by a single—chip computer，and the
light-dark procedure controlling the street lamps responded smartly．For the building of an conservation society，this energysaving
design has significant practical value．
Key words：street lamp；energy conservation；optical signal；single-chip computer
0引言
隨著社會進(jìn)步和人們生活水平提高，城市道路照
明和城市夜景照明已成為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理中的
一項重要工作。但是，如何實現(xiàn)節(jié)能降耗卻缺乏統(tǒng)籌
的考慮，各種有針對性的節(jié)能技術(shù)的研發(fā)十分滯后【1】。
基于這種現(xiàn)狀，本文設(shè)計一個夜間自動控制照明的智
能系統(tǒng)，可自動調(diào)節(jié)路燈亮度，滿足居民照明需求，
并能迎合社會節(jié)能減排主題，具有重要實用價值[21。
1總體設(shè)計
智能路燈感應(yīng)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)
包括光電傳感器發(fā)射端、接收端、光強(qiáng)檢測電路、單
片機(jī)及外圍電路、驅(qū)動電路、路燈。白天光線強(qiáng)度較
強(qiáng)時，光敏電阻較小，光強(qiáng)檢測電路輸出的光強(qiáng)信
號，經(jīng)單片機(jī)控制燈管為熄滅狀態(tài)，因此白天燈不
亮，節(jié)約能源。當(dāng)夜晚光線強(qiáng)度較弱時，光敏電阻阻
值變大，光強(qiáng)檢測電路輸出的光強(qiáng)信號輸入單片機(jī)，
收稿日期：2014—06—19
基金項目：2013年校級重點大學(xué)生創(chuàng)新項目(201310287255)
作者簡介：繆一葦，1992年生，男，江蘇南通人，2016年將畢
業(yè)于南京航空航天大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)。在讀本科生。
·62·
同時光電傳感器在探測范圍內(nèi)感應(yīng)有無運動物體通
過，當(dāng)物體到達(dá)感應(yīng)器的探測范圍內(nèi)時，將接收端的
信號經(jīng)過處理后送入單片機(jī)：單片機(jī)輸出的信號，經(jīng)
驅(qū)動電路驅(qū)動雙向晶閘管導(dǎo)通，使燈管發(fā)光；當(dāng)物體
離開感應(yīng)器的探測范圍時，通過延時電路控制燈管繼
續(xù)發(fā)光一段時間后熄滅[31。此系統(tǒng)在需要時能為道路
提供照明，不需要時停止工作，可節(jié)約能源14]。
2電路結(jié)構(gòu)及其原理
光電傳感器發(fā)射端接收端單片機(jī)驅(qū)動電路
圖1 智能路燈感應(yīng)系統(tǒng)總體框圖
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2所示，包括光電傳感器發(fā)
射端、接收端、調(diào)理電路、延時調(diào)節(jié)電路、光強(qiáng)檢測
電路、單片機(jī)及外圍電路、顯示電路、驅(qū)動電路及其
外圍電路、雙向晶閘管、路燈[51。單片機(jī)的輸入信號
萬方數(shù)據(jù)
2014年第9期繆一葦，等：智能路燈控制系統(tǒng)2014年9月
有光電檢測信號、光強(qiáng)信號和延時調(diào)節(jié)信號，單片機(jī)
輸出延時信號到顯示電路對延時的時間進(jìn)行顯示，同
時單片機(jī)輸出信號到雙向晶閘管驅(qū)動電路，實現(xiàn)對雙
向晶閘管的驅(qū)動，控制路燈發(fā)光和熄滅。
發(fā)
射端
習(xí)蓁№罔鐐
延時信號
r硎壟堡竺型蘭
驅(qū)動控制信號倒一智能路燈感應(yīng)裝置的光電檢測電路如圖3所示，
該電路采用光電傳感器實現(xiàn)對光信號的檢測，U。一l為
光電傳感器的發(fā)射端，U。一2為光電傳感器的接收端，
檢測發(fā)射端和接收端之間有無物體通過，得到的電信
號輸入單片機(jī)進(jìn)行處理嘲。
= =
圖3光電檢測電路原理
光強(qiáng)檢測電路如圖4，光敏電阻U：的阻值隨光照
強(qiáng)弱而改變，電位器R。2i同節(jié)至一定電阻，將光敏電阻
和電位器通過雙電壓比較器集成電路進(jìn)行比較，得到
的光強(qiáng)信號輸人單片機(jī)進(jìn)行處理。
==
圖4光強(qiáng)檢測電路原理圖
雙向晶閘管及其驅(qū)動電路見圖5，包括控制芯片
KC05，隔離變壓器和雙向晶閘管，KC05輸出驅(qū)動信
號到隔離變壓器緣原邊，經(jīng)隔離變壓器，驅(qū)動雙向晶
閘管，實現(xiàn)控制路燈的發(fā)光和熄滅同。
圖5雙向晶閘管及其驅(qū)動電路
3軟件流程
主程序軟件流程圖見圖6，在初始化之后，首先
對光強(qiáng)信號進(jìn)行判斷，若光強(qiáng)較弱，且有物體進(jìn)入探
測范圍，則單片機(jī)進(jìn)行編程控制隅-91，輸出經(jīng)雙向晶閘
管驅(qū)動電路驅(qū)動雙向晶閘管導(dǎo)通，控制燈亮，當(dāng)檢測
到物體離開探測范圍后，單片機(jī)控制延時一段時間再
控制燈滅；若光強(qiáng)較強(qiáng)或光線較弱沒有物體通過時，
控制燈滅。
圖6總體程序流程圖
(下轉(zhuǎn)114頁)
·63·
萬方數(shù)據(jù)
2014年第9期紅濠占予鏈2014年9月
4數(shù)據(jù)審核技巧
4．1 結(jié)合具體分析方法進(jìn)行審核
在水質(zhì)監(jiān)測中，不同監(jiān)測方法適用于不同的水質(zhì)
類型，如果選用了不當(dāng)?shù)姆治龇椒▽贸鲥e誤的監(jiān)
測結(jié)果。如碘量法和亞甲基藍(lán)分光光度法都適用于水
質(zhì)硫化物分析，但兩種方法的檢出限不同，碘量法一
般適用于廢水分析，亞甲基藍(lán)分光光度法一般適用于
清潔水分析。因此，當(dāng)審核監(jiān)測數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)使用了錯
誤的分析方法，就應(yīng)立即進(jìn)行糾正。
4．2結(jié)合以往監(jiān)測數(shù)據(jù)及污染物分布規(guī)律進(jìn)行審核
一般情況下，各排污單位的環(huán)保處理設(shè)施穩(wěn)定運
行后，常規(guī)監(jiān)測項目濃度不會有太大波動。因此，當(dāng)
出現(xiàn)某監(jiān)測值明顯異于以往監(jiān)測結(jié)果及污染物濃度時
空分布出現(xiàn)反?，F(xiàn)象時，比如：污水處理設(shè)施監(jiān)測處
理后的排污口污染物濃度遠(yuǎn)高于處理前的污染物濃度
等違反常規(guī)的現(xiàn)象時，就應(yīng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行更加深入的分
析，找出引起數(shù)據(jù)偏差的原因。
4．3結(jié)合采樣原始記錄進(jìn)行審核
審核監(jiān)測數(shù)據(jù)時，要對照采樣人員對各采樣點樣
品的原始記錄進(jìn)行，比如從樣品的顏色、渾濁度等外
觀能初步判斷該樣品的大概范圍，如果監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)
較大偏差時，則能及時發(fā)現(xiàn)。
4．4利用污染物之間邏輯關(guān)系進(jìn)行審核
同一樣品的各項環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)不是獨立存在的，
它們之間存在著一定的邏輯關(guān)系，如：化學(xué)需氧量、
高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量三者之間，總氮與氨氮、
硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮之間，如果出現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)不
符合它們之間的邏輯關(guān)系時，在審核時就要畫一個問
號，直至找出原因。
4．5異常值的判斷處理
對同一樣品進(jìn)行多次重復(fù)測定時，有時會發(fā)現(xiàn)某
個測量值比其它值大或小，也就是說有離群值或可疑
數(shù)據(jù)。發(fā)現(xiàn)離群值或可疑數(shù)據(jù)不能隨意舍取，應(yīng)找原
因，如已查明是由實驗技術(shù)失誤、實驗條件改變、系
統(tǒng)誤差引起，則將該異常數(shù)據(jù)舍去。若無法判定由上
述原因引起，則需進(jìn)行統(tǒng)計檢驗來決定。一般有2種
方法選擇使用：a)Q檢驗法。適用于3個～10個數(shù)據(jù)
的檢驗；b)Grubbs檢驗法。適用于檢驗一組或多組測
量值的一致性和舍取其中的可疑數(shù)據(jù)【l】。
4．6監(jiān)測結(jié)果的完整性審核
在審核監(jiān)測結(jié)果的完整性時，應(yīng)從監(jiān)測數(shù)據(jù)的有
效數(shù)字、單位、分析方法、分析時間及報告的完整性
方面進(jìn)行，如：方法的檢出限、測試精度是否適用于
監(jiān)測項目，有效數(shù)字是否符合要求，分析人、填表
人、審核人、審批人等人員的簽名是否齊全，是否加
蓋了單位公章，報告扉頁的內(nèi)容是否完整等。
5結(jié)語
監(jiān)測數(shù)據(jù)審核是環(huán)境監(jiān)測工作的重要環(huán)節(jié)，是環(huán)
境監(jiān)測質(zhì)量保證的有效手段，其目的是為了出具符合
“五性”要求的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。審核方法得當(dāng)，掌握
一定的技巧，不但能提高工作效率，而且能找準(zhǔn)問題
的要害，及時發(fā)現(xiàn)污水處理設(shè)施運行過程及其它環(huán)境
要素方面存在的問題，為環(huán)保管理部門當(dāng)好耳目。
參考文獻(xiàn)：
[1] 中國環(huán)境監(jiān)測總站《環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊》編寫組．
環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測質(zhì)量保證手冊(第二版)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)
出版社．1999：221—449．
(責(zé)任編輯：高志鳳)
(上接63頁)
[2] 肖麗仙．基于單片機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化路燈控制系統(tǒng)設(shè)計[J]．國外電
4 結(jié)語
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毫無疑問，節(jié)能與綠色發(fā)展是時下必然趨勢。本[3]王振寰，王振明智能路燈控制器[J]．信息空間，2000(2)：14--16·
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在大規(guī)模實際應(yīng)用中還有不少優(yōu)化空間。例如，進(jìn)行激北京：清華大學(xué)出版社，2000·
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法。如果將發(fā)光二極管替換成蜂鳴器，完全可以變成一[7]一張立群，袁宏偉彈片單板機(jī)定時控制器在工廠路燈控制中
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能起到統(tǒng)計車流量的效果。如果本系統(tǒng)方案大規(guī)模運用[8]郁有文·傳感器原理及工程應(yīng)用[M]·西安：西安電子科技大
于生產(chǎn)生活中，必能起到可觀的節(jié)能效果。學(xué)出版社，2000-
參考文獻(xiàn)： [9]謝維成·單片機(jī)原理與應(yīng)用及C51程序設(shè)計[M]·北京：清華
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(2)：40-41． (責(zé)任編輯：高志鳳)
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