nRF905的智能道路照明節(jié)能系統(tǒng)解析

來源：新能源網

時間：2016-06-28 15:01:27

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nRF905的智能道路照明節(jié)能系統(tǒng)解析　　節(jié)能：目前，國內大部分城市的道路照明管理系統(tǒng)至今仍在沿用相對單一的光控、時控等傳統(tǒng)控制方式。這些系統(tǒng)普遍存在著難以反饋路燈運行狀態(tài)信息、難

　　節(jié)能：目前，國內大部分城市的道路照明管理系統(tǒng)至今仍在沿用相對單一的光控、時控等傳統(tǒng)控制方式。這些系統(tǒng)普遍存在著難以反饋路燈運行狀態(tài)信息、難以進行遠程控制等局限，節(jié)電效果不理想。另外我國大部分城市路燈采用“全夜燈”的方式進行照明，普遍存在的問題有兩點：一方面，后半夜行人稀少，采用“全夜燈”的方式浪費太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全滅的“半夜燈”照明方式；有的地方在后半夜采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的節(jié)電措施，此種方式雖然節(jié)約了電費支出，卻帶來了社會治安和交通安全問題，不利于城市形象。

　　1、系統(tǒng)方案概述

　　該系統(tǒng)由照明區(qū)域控制器與智能節(jié)點組成，照明區(qū)域控制器負責所轄路段的智能化照明控制，而智能節(jié)點負責單個路燈的控制和狀態(tài)檢測。智能節(jié)點和照明區(qū)域控制器之間采用無線通信方式進行數(shù)據(jù)傳輸。

　　該系統(tǒng)是通過路況具體情況來設定輸出功率等級，以此改變路燈的光照來實現(xiàn)節(jié)能。其基本思想是：路燈可以隨著馬路上車輛或行人的行進速度以及數(shù)量來調節(jié)燈光的亮度，即動態(tài)調光策略。其工作框圖如圖1所示。

　　智能控制器1的工作過程：在智能控制器1的控制下，通過光敏元件來探測周圍環(huán)境的光線強度，并根據(jù)光敏元件的探測結果向功率調節(jié)單元發(fā)出指令來實現(xiàn)夜晚時燈光開啟及天亮時路燈熄滅的操作。在路燈開啟的情況下，對射檢測單元開始工作，當車輛或行人通過馬路時，對射探測接收單元會產生相關的脈沖信號傳送給控制器1，控制器會根據(jù)脈沖信號以及時間間隔，通過軟件得到車輛或行人的數(shù)量及行進速度等相關參數(shù)，并向功率調節(jié)單元發(fā)出相關指令，使其采取不同的燈光亮度等級并持續(xù)一段時間。與此同時，控制器1將相關參數(shù)通過無線通信單元傳遞給下一個或幾個單片機。

　　下一個接收到信號的單片機會在人未到達前改變亮度等級，而持續(xù)的時間可滿足車輛或行人通過此燈一定距離，此燈也實時檢測車輛或行人的通過，并把相關參數(shù)傳遞給以后的路燈。各個路燈節(jié)點與主控制室的計算機相互通信，可實時監(jiān)控路燈運行狀況。其系統(tǒng)框圖如圖2所示。

　　2、系統(tǒng)主要單元硬件結構設計

　　2．1 移動物體監(jiān)測單元

　　信號發(fā)生電路由兩個555電路來實現(xiàn)。前一個555用來產生的1 kHz的調制信號，并由③引腳輸出至后一個的復位端④腳，后一個555用來產生38 kHz方波信號。由④腳作為調制端，即當④腳為高電平時，555是常規(guī)的方波振蕩器；當④腳為低電平時，555的③引腳處于低電平。此信號發(fā)生器和38 kHz紅外接管即可實現(xiàn)行人或車輛的檢測，其電路原理圖如圖3所示

　　2．2 無線傳輸單元

　　本系統(tǒng)的主控制器采用了Atmel公司的ATmegal6，它是真正的RISC結構的單片機，內部資源非常豐富，并在片內集成了各種功能強大的外圍接口和通信接口。在本次設計中，單片機的任務主要是完成對經過降壓處理而采集到的市電電壓進行變換，通過軟件完成對節(jié)電等級的判斷，并控制相應的繼電器進行相應的通斷動作；還要對一段時間內的開關燈時間及狀態(tài)進行記錄，以及完成和外部設備的通信等功能。

　　該系統(tǒng)的無線通信模塊是Nordic VLSI公司推出的單片射頻收發(fā)芯片nRF905，工作電壓為1．9～3．6 V，體積小，可工作于333／868／915 MHz三個ISM頻道，輸出增益范圍為-10～+10 dE，最大無線數(shù)據(jù)傳輸速率達50 Kb／s，適用于無線數(shù)據(jù)通信、無線報警及安全系統(tǒng)等諸多領域。該芯片通過單片機的簡單控制即可方便實現(xiàn)無線收發(fā)模塊的設計，它通過SPI口與單片機進行數(shù)據(jù)交換，工作于從方式時，時鐘由單片機的SPI時鐘確定。