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LED智能路灯控制系统设计近年来，随着智能科技的快速发展，智能路灯控制系统成为了城市建设中亟需解决的问题之一、传统的路灯控制系统存在着能耗高、管理不便等问题，而LED智能路灯控制系统则可以通过智能化的管理和控制方式，有效解决这些问题。
本文将对LED智能路灯控制系统的设计进行详细介绍。
一、系统设计目标1.节能降耗：通过合理的控制策略，减少能源的消耗，提高路灯的能效。
2.智能管理：实现对路灯的智能化管理，包括远程监控、故障报警、维修管理等。
3.环境友好：在设计过程中，考虑环境保护问题，减少对环境的污染。
二、系统组成1.智能控制器：通过控制器，实现对路灯的开关、亮度、时间等参数的设置和调节。
智能控制器还可以实现对路灯的自动感应控制，根据光线的强度和环境变化，自动调整亮度。
2.传感器：通过传感器获取路灯周围的环境信息，如光线的强度、温度、湿度等，将这些信息传输到智能控制器中，根据这些信息制定合理的控制策略。
3.通信网络：通过无线通信模块，实现智能控制器和上位机的数据传输。
数据传输可以采用WiFi、4G等通信方式，实现远程监控和管理。
4.上位机：上位机通过与智能控制器的通信模块进行数据交互，实现对路灯的远程监控、设置和管理。
上位机还可以对系统的运行情况进行统计和分析，为决策者提供数据支持。
三、系统工作流程1.感应环境：通过传感器感知周围环境的变化，包括光线、温度、湿度等方面。
2.数据传输：将感知到的环境信息通过无线通信模块传输到智能控制器中。
3.控制策略制定：智能控制器根据收集到的环境信息，结合预设的控制策略，制定最佳的路灯控制策略。
4.执行控制：根据制定的控制策略，智能控制器控制路灯的开关、亮度、时间等参数。
5.上位机监控：系统管理员通过上位机对智能路灯控制系统进行远程监控，包括路灯的开关状态、亮度、故障报警等。
四、系统的优势1.节能降耗：通过智能控制策略，实现对路灯的精细化控制，减少能源的浪费。
同时，LED路灯本身具有能效高、寿命长等特点，进一步提高能源的利用效率。
LED智能路灯控制系统设计智能路灯是指能够感知周围环境的路灯，并根据不同的需求进行智能控制的系统。
随着科技的发展，智能路灯逐渐在各地得到应用。
本文将介绍LED智能路灯控制系统的设计。
LED智能路灯控制系统主要由以下几个部分组成：感知模块、控制模块、通信模块和能量管理模块。
感知模块是整个系统的核心部分，用于感知周围环境和路况。
感知模块可以采用传感器来监测周围的光照强度、温度、湿度等参数，以便根据实际情况调整路灯的亮度和工作状态。
当环境光照较暗时，感知模块会自动调整LED路灯的亮度，以提供足够的照明支持。
控制模块根据感知模块的反馈信息，对LED灯进行控制。
控制模块可以使用微控制器、单片机等硬件设备以及相应的控制算法来实现。
当感知模块监测到环境光弱时，控制模块会发送指令给LED灯，调整其亮度。
控制模块还可以实现定时开关灯、远程监控和故障报警等功能。
通信模块用于与上级终端进行数据交互。
通信模块可以采用无线通信技术，使LED智能路灯能够与中心控制平台进行通信，实现远程监控和控制。
通过通信模块，运维人员可以实时了解LED智能路灯的工作状态，及时处理故障和异常情况。
能量管理模块是为LED智能路灯提供能源的部分，主要包括太阳能电池板、蓄电池和能源管理电路。
太阳能电池板负责将太阳能转换为电能，供LED智能路灯使用。
蓄电池负责储存电能，并在夜晚或阴天供LED智能路灯使用。
能源管理电路用于对太阳能和蓄电池进行管理和控制，确保系统的可靠运行。
LED智能路灯控制系统是一个兼具感知、控制、通信和能源管理功能的系统。
通过合理地设计和应用，LED智能路灯控制系统能够充分利用太阳能等可再生能源，提高路灯的亮度和能效，减少能源消耗，为城市的照明工作提供可靠的支持。
P-1 cp中心节点本方案技术重点主要分为LED 照明技术和Z igBee 协议组网技术 和GPRS^程传输技术。
设计了一种无线 LED 路灯远程控制系统，构 建为底层为路灯控制节点，中间为中心传输节点，顶层计算机控制终 端。
本设计硬件由atmage16 atmega128单片机，ZigBee sz05模块 和szlIGPRS 模块，和LED 路灯灯头以及路灯电源相关器件组成，软 件基于Delphi 的上位机设计和基于c 的下位机程序设计。
本设计旨 在提供一种以ZigBee 无线技术为主的城市路灯照明系统解决方案， 目的是使设计低成本、高效能、全自动化的城市照明系统。
终端节点终端节点终端节点第一部分上位机使用说明中央控制中心为PC机，主要负责建立和管理路灯控制网络。
PC机装有人机界面，适合监控人员操作。
该PC机通过3G能上网，打开人机界面，即可进行网络连接和管理路灯。
主要功能包括：♦向中心控制节点发送控制命令，具体包括路灯开关，若是选择手动控制则可以直接发送亮度等级，可以根据需求采集数据光强、温度、电压电流。
若是选择自动控制那么中心控制节点自行对本路灯组进行24小时自动定时开关和调光控制，并且定时接受光强、温度、电压电流数据，这样可以将节省的功率随时上传以供观测。
一安装准备工作1、本无线路灯控制上位机不用安装，直接将应用程序拷贝到电脑适当位置，双击即可打开使用。
2、在使用本系统之前，要确保电脑是开放相应端口且运行在公共网络上的一台电脑主机(或服务器)，IP地址是指数据服务中心接入In ternet 获得公网的IP地址，此IP地址必须为合法的公网IP地址，如果使用内网的计算机来架设数据服务中心，必须在相应的代理网关上做NAT 或者DMZ设置来开放数据服务中心所需要的通讯端口号。
这里有两种方式解决该问题。
(1) 申请固定IP地址，在GPRS里面就设置成这个固定IP，每次上网连接的时候就都可以连接该台电脑的上位机程序。
路灯自动节能控制系统
一、产品说明
路灯自动节能控制系统实验套件是特别针对电子装配与调试技能抽查开发出来的产品，电路设计采用了数字电路中应用广泛的时基定时器NE555及与非门CD4011组成，并结合光敏元件定时控制路灯的亮暗，是一款值得学习和电路分析的好产品。
二、简单原理
因为每天天黑的时间不是完全一样，所以不能以时间来确定每天晚上几点亮灯，路灯控制系统中要求路灯能根据光线的亮暗选择打开路灯，而且亮暗的定义要是可调的，而不是一成不变的。
到半夜的时候行人稀少，需要关闭一半的路灯，达到节能的效果，什么时候关闭，时间也需要可调。
本电路采用直流12V供电，主要控制电路由光敏电阻、CD4011、555定时器组成。
白天RG阻值小，CD4011第1脚为低电平，11脚也为低电平，继电器K1、K2不工作，路灯都不亮，随着傍晚来临，RG阻值变大，CD4011第1脚变高电平，11脚也为高电平，Q1导通，K1得电，Q2导通，555定时电路工作，K2吸合，此时路灯都亮，随着C2充电，到后半夜，C2充电电压大于三分之二VCC时，555第三脚变为低电平，K2断电，只有一半路灯的得电照明，到第二天白天又回到初始状态，全暗。
智能路灯系统设计第一章：引言路灯是城市道路和公共空间不可或缺的基础设施之一。
传统路灯通过定时开关或人工控制来工作，无法动态适应不同环境和用户的需求。
而随着人工智能技术的发展和智能化城市建设的不断深入，智能路灯系统应运而生。
本文旨在探究智能路灯系统的设计和实现。
第二章：智能路灯系统的基本原理和特点智能路灯系统是通过传感器感知周围环境，并控制灯光亮度和颜色的路灯。
智能路灯系统的特点包括以下几点：1）自动调节：智能路灯系统能够自动感知周围环境，根据不同时间和不同情况自动调节灯光亮度和颜色；2）节能减排：智能路灯系统能够自动调节灯光亮度，避免不必要的能源浪费，从而达到节能减排的目的；3）可靠性高：智能路灯系统通过传感器感知周围环境，具有高度可靠性，避免因为外界环境变化而出现异常情况。
第三章：智能路灯系统的技术实现智能路灯系统的实现主要包括传感器、终端、服务器和管理系统几个方面。
1）传感器：智能路灯系统采用多种传感器感知周围环境，包括温度传感器、湿度传感器、光线传感器、二氧化碳传感器等。
这些传感器能够实时感知环境变化，从而驱动路灯系统自动调节灯光亮度和颜色。
2）终端：智能路灯系统的终端设备负责接收传感器发送的数据，并根据数据驱动灯光调节。
终端设备还能够通过无线网络传输数据，方便管理和监控。
3）服务器：智能路灯系统的服务器接收到终端从传感器获取的数据，并根据数据进行处理。
服务器能够通过算法模型分析数据，并根据数据自动调节灯光亮度和颜色。
4）管理系统：智能路灯系统的管理系统通过互联网远程监控和管理路灯系统，实现对路灯的实时监控、管理和维护。
第四章：智能路灯系统的应用场景智能路灯系统的应用场景包括以下几个方面：1）城市道路：智能路灯系统能够根据城市道路不同的使用情况进行智能控制，提高道路的安全性和节能效果。
2）公共空间：智能路灯系统能够在公共空间内智能调节灯光亮度和颜色，为市民提供更加舒适的环境。
3）智能交通：智能路灯系统能够与智能交通系统进行联动，提高智能化交通管理效果，为市民提供更加舒适和安全的出行服务。
智能路灯控制系统的设计本文档为智能路灯控制系统的设计文档，旨在详细描述该系统的设计和实施过程。
本文档涉及的章节包括：系统概要、需求分析、系统设计、系统实施、测试与验证、部署计划和项目风险管理。
1. 系统概要：在本章节中，将介绍智能路灯控制系统的背景和目标。
概述该系统的主要特点和优势，并说明系统的整体架构和功能模块。
2. 需求分析：在本章节中，将详细描述该系统的功能和性能需求，包括对路灯控制、传感器数据采集、远程监控等方面的需求。
同时，还将进行用户需求分析，明确用户的期望和要求。
3. 系统设计：在本章节中，将阐述系统的设计原则和设计思路。
详细描述系统的各个模块，包括路灯控制模块、传感器数据采集模块、数据处理和存储模块等。
同时，将介绍系统的通信协议和数据传输方式。
4. 系统实施：在本章节中，将介绍系统的实施过程。
详细描述软硬件的选择和配置，以及系统的开发和集成过程。
同时，还将讨论系统的部署和安装方式。
5. 测试与验证：在本章节中，将说明系统的测试和验证策略。
描述系统测试的方法和步骤，包括功能测试、性能测试、兼容性测试等。
并对测试结果进行分析和评估。
6. 部署计划：在本章节中，将制定系统的部署计划。
明确系统的部署时间表和任务分配，包括硬件设备的安装、软件的配置和系统的调试等。
7. 项目风险管理：在本章节中，将对系统实施过程中的风险进行评估和管理。
识别项目的风险，并制定相应的应对措施，确保项目的顺利进行。
附件：本文档涉及的附件包括系统的需求文档、设计文档、测试报告、部署计划和风险管理表。
这些附件提供了对系统实现过程的更加详细的描述和说明。
法律名词及注释：本文档涉及的法律名词主要包括知识产权、数据保护和隐私保护等方面的法律条款。
法律名词的具体注释请参考相关的法律文件。
全自动节能路灯控制系统设计说明书 设计者：陈明伟、龚攀君、张海江、秦芍芍、乔禹 指导老师：王玉林 （机械工程学院、电气工程学院）
作品内容简介 路灯是城市道路照明的重要设施， 对夜间行人及车辆行驶的安全具有重要意义。 目前常 用的路灯控制方式是按照规定时间亮灭，而不能根据天气条件对路灯的亮灭时间及明暗程度 进行合理的调整。另外，对于车流量和人流量均少的街道，控制方式任与繁忙街道一样，采 用统一的控制方式。因此，这种传统的控制方式不但不能满足现代社会的照明需求，同时也 造成了大量的资源浪费。针对以上不足，本设计提出了一种光线控制节能路灯，并且能根据 交通情况自动调节亮灯状态；该路灯能够根据自然光的强弱，自动控制路灯开关及明暗程度， 对于车流量和人流量少的街道，该街道的路灯会根据有无车或行人来控制路灯的亮灭。在满 足人类生活的前提下实现“绿色照明”。
1研制背景及意义
我国现有的路灯70%以上使用的都是高压钠灯，在电力紧张的背景下，我国政府出台了 一些文件，要求在后半夜，采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的措施，关闭部分光源。这只 能作为缓，照度均匀度将不同程度、甚至是严重的下降，对交通、行人安全、对维护社会治 安产生不利影响。高压钠灯其设计寿命为 24000小时（5年）。但是由于我国城市电网技术落 后，造成线路的电压波动大大超过国际标准， 许多地区的波动甚至超过额定电压的左右 15%， 特别是在后半夜，由于采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的措施，电负荷减少使得电网电压 有时接近245V,致使路灯灯泡的实际使用寿命平均不到一年。因为， “亮一隔一”或“亮一 隔二”不仅减小照度，同时区别于不同的灯杆布置方式。还有调压技术，传统调压节电方法 包括晶闸管斩波型节能和自我祸压式调控两种方法。其中晶闸管斩波型节能方法具有对路灯 照明系统电压调整速度快速，精度非常高，并可实现分时段的实时调整的优点，另外体积小 和成本低也是其另外主要优点。美中不足的是这种节电节能方式会在工作时产生大量谐波， 危害电网运行安全，因此在照明电路中并不适宜运用。另一种自我祸压式调控节能方法可以 有效避免产生谐波，可靠性非常高，但是只能够进行固定的降压而不能稳压和升压，所以也 不适宜大量运用推广。 在国外，智能光源降压一稳压一调光技术是国际上流行的全数字智能路灯节能控制技术。 它充分考虑了城市道路照明的实际状况，依据人体工程学中的视觉理论，采用现代控制论中 的最优控制方法，实现了对路灯电压及照度的动态智能化管理。此项技术的基本思路就是： 在繁忙的时段，控制路灯保持较强的照度，接近午夜时分，开始自动调光，在后半夜车稀人 少时，则控制路灯保持较低照度的照明。它的主要优点就是在调光的同时也大幅降低了电耗， 节约有功电耗达30%以上。但是，其未能充分考虑到路灯在不同自然环境下亮灯的时机，按 照传统思维在固定时间亮灯极易浪费能源并且造成人们生活上的不便。 即我国城市一般天还亮
着的时候路灯便打开了（打开过晚影响交通及人们正常生活治安） ，但没有但没有相应的控制措施进行节 能控制。
2设计方案
2.1设计目标 根据调查，我国现有的路灯耗电情况比较严重，主要是没有考虑到在不同的环境亮度来 调整路灯的亮度，比如我国大部分城市在天还没完全黑的情况下就开路灯，这样就造成资源 的浪费。通过我们所设计的系统，能够让路灯根据外界环境的光线强度和时间段来自动调节 路灯的亮度，同时根据路段的繁忙状况控制路灯的亮灭，这样能够避免资源的浪费，也能够 使资源得到充分的利用。根据计算，应用我们设计的系统每年可以为我国城市公共照明节省 约25亿元资金，并且有效的提高了高压钠灯的寿命，这样也为我国节省了资金。
2.2设计内容
如今在节约型社会的倡导下，国内外在路灯的节能方面做了大量工作， 例如由节能灯、 高压钠灯替代普通灯泡，由夜间全亮转变为“亮一隔一”、“亮一隔二”等方法都取得了较好 的节能效果。本课题在此基础上，对路灯的控制方式进行研究，力求达到更好的节能效果。 主要研究内容如下： (1) 通过光电传感器感知外界环境的光强变化。 本作品在现有节能灯的基础上加入光电传 感器，
通过光电传感器的感光作用将光能模拟信号转化为数字信号，从而感知外界光线强度 的变化情况。 (2) 根据光线强度变化对路灯亮度的调节。 本作品首先将路灯的亮暗程度大致的规定在一 定范围
内，并且将变化的电信号传送给单片机，单片机根据电信号的变化，选择电路中不同 的控制路线，从而做出对路灯的相应调整。 (3) 根据时间段调节路灯的亮度。本作品能实现：在繁忙的时段，控制路灯保持较强的照 度，接近
午夜时分，开始自动调光，在后半夜车稀人少时，贝U控制路灯保持较低照度的照明。 (4) 根据街道的繁忙程度控制路灯的亮灭。本作品对某些车流量和人流量少的冷清街道， 实施当有
物体快进入给街道时开启该街道的路灯，当物体离开该街道一定距离时关断该街道 路灯。
2.3拟采取的设计方法及技术路线
设计方法：本作品主要采取的设计方法主要为文献法和个案研究法。本小组首先确立了 研究光线控制节能路灯方向，在此础之上搜集有关资料，在进行了一系列系统全面的调查之 后，总结了各方面的技术，找出了现阶短节能路灯的不足之处---目前实际生产生活中路灯亮 起和熄灭时间无法做出细化的控制，造成一定的资源浪费的实际情况，本小组针对这一点展 开详细的研究。本小组拟在现阶段节能路灯的基础之上，加以光电传感器、超声波传感器、 单片机、电压控制装置、整流器等一系列的电气元件。在一天当中，根据不同时刻的自然光 线强度的不同，通过采光元件对光线进行采集，然后将采集到的光信号利用光电转换器转换 为单片机可以识别的电信号，此电信号的强弱大小将直接影响单片机执行不同的程序，从而 控制不同的电路，实现产生不同的电压，经过后期整流器的调整，从而减小电压的突变对路 灯器件的损害，进而实现对路灯的稳压控制，最终可以实现根据每天不同时刻外界自然光线 强弱程度的不同，光敏原件的采光量不同，达到对路灯施加不同的电压，同时配合稳压器的 作用，实现路灯的亮度变化随外界光线强弱的变化而变化的功能。用单片机根据各个时间段 的需求，设置亮灯的亮度。对于某些冷清街道，采用超声波传感器判断有无人或车进入该街 道来控制该街道的路灯亮灭。 技术路线：本作品旨在研究全自动节能路灯控制系统，改变现有的路灯没有达到合理节 能的现状，从而实现对资源的节约。在本次探索过程中，组长负责协调组织，组员各有分工， 如实地调查，资料搜集，电路设计，模型制作等等，实现了组员之间的协同配合。对于实验 方案，小组成员之间进行了讨论，确定了实验的方向，方法，步骤，并期望在今后的实验过 程中不断改进。另外，通过市场及实地调查，对实验所需原件进行了调查，并且对此次科技 创新的成本及是否具有可行性进行了充分的估测，在综合了各方面的信息和数据之后，本小 组采取了最经济最有效的技术路线，将在今后的实验过程中体现出来。预计最后成果将以模 型的形式展现。
2.4实验方案
一、 对我国城市照明情况进行调查，收集路灯类型、寿命参数、照明时间、不同地域不 同环境下路灯的工作状况及照明程度、用电状况等数据。 二、 对收集到的数据进行分析，并对我国路灯节能所面临的主要问题及已有成果进行研 究。 三、 全自动节能路灯控制系统可行性研究，成本及节省电能的分析，并讨论方案可行性。 四、 根据以上分析成果进行实验总体设计，包括实验原理图的绘制，应用元件的确定及 采购，实验设备的确定等等。 五、 实验项目板块的确定，初步确定为五个板块：光电传感器采光处理、超声波传感器 识别物体、单片机编程及设计、电压调节、稳压设备的设计。 六、 各个板块的设计及五个板块的结合，模拟实验，可行性、可靠性实验，项目的修改 及完善等。 七、 根据模拟实验结果，进行实物模型的设计制作，调节及完善等，主要解决模拟实验 与实际元件设备的差别问题。 八、 模型在实际路灯系统中的应用问题的解决，本项实验项目不足点的定义研究及解决 构想等。 九、 设计构想图如
光敏传感器
3理论设计计算
A/D转换
电网系统
AC - AC
*变流电路
超声波传 亠 感器模块 单片机
人工控制
图一：系统方框图 自然界的波长范围非常广，但人眼看到的范围只有 390nm - 780nm。通过光敏三极管把 光信号转化为电信号，通过放大电路，用 AD进行采样，通过STM32单片机控制调节路灯的亮 度。
3.1光敏三极管
为在接收微弱光信号时有较大的光电流输出，光敏三极管的B值必须要求大，才能将微 弱光信号转换成较强的电信号，因而B值的设计尤为重要。我们知道，晶体管共发射极的电 流放大倍数为
1/ B= I Pe/I nc + (I ne - I nc)/l nc =DpeWNL /D nbLpeNs + b/2L nb=QWb/QbLpe + W b/2L nb
式中：I nc为集电极电流,I pb为基极电流,I pe为发射极电流,I ne为发射区电子电流,D pe 和Dnb分别为空穴在发射区的扩散系数和电子在基区的扩散系数 丄pe为空穴在发射区的扩散长 度，Lnb为电子在基区的扩散长度，Nb和M分别为基区和发射区的掺杂浓度，Q和Qb分别为 发射区和基 区的电阻率，Wb为基区宽度。
设光电二极管的漏电流为i b,则光敏三极管的暗电流I D为 I D = 0 b (2) 要使光敏三极管的漏电流很小，必须选择载流子寿命长、 无缺陷的衬底材料；工艺制作 中应控制好基区-集电极之间的漏电流，此外0值不宜过大。
3 .2超声波传感器
超声波测距原理是通过超声波发射器向某一方向发射超声波 ，在发射时刻的同时开始计 时，超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来 ，超声波接收器收到反射波就立即停止计 时。超声波在空气中的传播速度为v ,而根据计时器记录的测出发射和接收回波的时间差厶 t ,就可以计算出发射点距障碍物的距离 S ,即：
S = v •△ t /2 (3) 这就是所谓的时间差测距法。 由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，表1列出了几种不同温度下的声速。在 使用时,如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。常温下超声波的传播速度是334米/ 秒,但其传播速度V易受空气中温度、湿度、压强等因素的影响，其中受温度的影响较大，如 温度每升高1C,声速增加约0.6米/秒。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加 以校正(本系统正是采用了温度补偿的方法)。已知现场环境温度T时，超声波传播速度V的 计算公式为：
V = 331.45 + 0.607T ⑷
4工作原理及性能分析
