1、 本科毕业设计 (论文 )文献综述 电子信息 工程 基于物联网技术的路灯节能控制研究 软件部分 摘要 ： 随着我国经济的快速发展，电力消费也随之快速地增长。电力资源已成为紧缺资源。如何节能降耗已成为近年来研究的热点课题。 智能路灯节能控制系统正是针对我国在城市照明上所存在的巨大的能源消耗而开发出的基于模糊控制算法的新型节能控制系统。它是集稳压控制、软启动功能、自动启停、智能调压控制于一体的路灯控制装置。晶闸管功率变换单元和智能控制系统相结合是该控制装置的主要特点，功率变换单元利用可变电抗器隔离高压和低压，将电抗器的 一次绕组 (高压 )与路灯相串联，在电抗器中增加二次绕组 (低压 )，将二次线
2、圈与晶闸管和具有模糊控制算法的控制系统相联，通过改变其低压绕组上的电压来控制高压绕组上电压的变化，从而达到改变路灯端电压的效果，以实现路灯的软起动和调压节能。 关键词 ： 节能控制，物联网 一、 路灯节能控制的背景及意义 近年来，随着经济的发展和汽车的逐渐普及，城市道路照明的重要性日益增大。研究表明，良好的道路照明可减少约 30的夜间交通事故。所以，保证道路照明设备的有效性与安全性，得到了越来越多的重视。此外，城市亮化工程也是城市现代化建设的重要内 容，为营造优美舒适的投资环境，提升城市形象，我国城市照明工程发展迅猛，从而大大增加了城市的用电量，导致政府承担巨额的财政支出，同时也加剧了我国日趋
3、紧张的能源供需矛盾。随着国家“节能法 “的颁布实施和我国“十一五 “规划的要求，节约能源已纳入社会可持续发展战略的重要内容，利在当代，功在千秋。随着路灯照明规模的不断扩大，传统的技术方式下管理部门的维护成本也高速增长。因此，提高路灯系统的管理水平，在满足城市道路照明要求的同时，实现智能化的节能照明，在客观上有迫切要求，也是解决城市美化与能源紧张最佳选择。 根据上述内容，本课题的研究目的在于设计出一种路灯照明控制系统，能够有效解决现阶段路灯照明存在的几点不足，其意义在于：第一，为城市交通提供一种科学有效的方案，保证路灯照明的有效性与安全性；第二，有效利用电力资源，尽量避免电力资源的浪费；第三，提
4、高了城市基础设施管理水平，在改善城市道路照明质量的同时，节省人力财力物力。 二、国内外研究现状 1.国外研究现状 照明节能问题很早就引起了国外很多国家特别是西方发达国家的重视，他们曾尝试过多种方案。欧盟非常重视照明节能，并在此方面做了一系列工作：第一，大力推行用紧凑型荧光灯（ CFL）替代白炽灯。 1998 年欧洲有 70%的室内照明灯仍然使用球形白炽灯，若直接替用可节电约 60%以上。为此欧盟在 1998 年采用让家用灯泡贴标签的方法，该标签上写明以下内容：以 A 到 G 字母分级的效率分档标记， A 级最好， G 级节能最差。第二，在非居室内推行节能措施，比如对镇流器和灯具提出能效要求，不
5、符合要求者将被强制退出市场等。 美国节能产品法令（ NAECA）禁止销售低效的镇流器，并规定 2005 年前所有正在销售的镇流器必须是电子的。同时，大力推广节能产品，并且有许多优惠办法鼓励民众购买节能产品 。 日本大藏省曾要求在工厂、办公室和道路上进行间隔点灯的试验，结果导致生产率和办公室效率降低以及治安、道路交通事故的大幅上升，不到一年时间就在一片反对声中全部放弃了。显然，这种消极的节电是不可取的。近年来，国际节电研究界提出了一种新思想 “ 在保证照明效果下点着灯节电 ” ，这是发达国家道路照明系统的重要设计思想。 最近，澳大利亚发布了路灯标准 AS/ NZS1185，该系列标准由 6 个标
6、准及相关标准组成。每个标准使用于多种类型的灯，每一类灯所要求的性能由灯的技术参数极限值给出，该标准除了对定光闪烁做了长期限制外，还 考虑了环境方面的问题。 国外照明节能技术的发展具有以下特点： （ 1）大力推动绿色照明，在光源的材料、使用规范上加以有效管理，出台里一系列的标准和管理要求，将照明节能推广到全民范围； （ 2）不断提高功率器件性能要求，主要体现在镇流装置上技术提高。通过对镇流器技术改进来提高照明设备的功率因数； （ 3）积极推广节能奖励政策，鼓励民众节能、节电，建立了完善有效地奖励机制。 2.国内研究现状 目前我国市场上有多种路灯节能控制产品，能达到一定节能效果，但就功能和效果上还
7、不能尽如人意，主要有以下几类情况 ： 采用自耦变压器 及磁饱和电抗器的降压技术。其不足是由于反应速度较慢，用电高峰时电压降到非稳定区，容易造成灯光闪灭，不能自动调节，同时如果电压突然升高，则不能避免灯具受到市电的瞬时高压冲击，对灯具的保护能力较差；相对来说稳压功能较差。针对于磁饱和电抗器来说，除了上述不足外，其效率也普遍偏低。 采用电子器件构成的可控硅式设备。该设备主要采取简单的相控技术，不足之处是元件易发热烧坏，由于采用相控技术产生谐波污染电网，使荧光灯及气体灯小停闪动，减损灯具寿命及相关附件的使用寿命，降低照明质晕，不绿色不环保，国家相关规定已明令禁 止使用这种无功补偿技术设备。以系统节电
8、滤波形式，主要是净化电网，补充无功功率，补偿电网，而对于有功电度表计量系统，缺少实际节电效果。 一个较为理想的智能路灯节能控制系统一般应如下具备性能： (1)软启动软过渡性能。稳定的高质量软启动功能大大缓减灯具启动过程中冷启动大电流对光源的冲击，从而延长光源的使用寿命。 (2)稳压性能。避免灯具由于上述原因产生的高压冲击或灯具熄火，同时不产生高次谐波，不污染电网。 (3)降压和补压性能。通常条件下，为了节约能源，我们会采取降压的方式来达到节能；补压功能则可以使得当 路灯电压低于设定值时，微处理器迅速反应给予补偿，避免了灭灯现象。 (4)绿色环保性能。智能路灯节能控制系统自身不应产生谐波畸变，并
9、对路灯电器产生的谐波具有抑制功能，不对电网造成污染；同时能避免闪烁、眩光等光污染对人类的危害。 三 、 文献中系统描述的共同特点 路灯节能控制已经变得越来越现代化、智能化，现在的路灯节能控制已经具备下列特点： 1、 GPRS/CDMA/GSM 移动网络通信连接，支持手机短信功能，实时发送多种报警信息。 2、高性能嵌入式微处理器技术，先进的电能测量计量专用芯片，大容量存储器技术 3、 通讯距离： 50-200 米 4、自诊断和自恢复功能 5、断电数据保持功能 6、远程或就地自动调压实现路灯的亮灯、暗灯的节能控制 7、无线路由节点通信连接功能，实现与单灯节能控制器的通信可选的就地彩色 LCD 图形
10、显示和操作键盘功能 四 、 参考文献的主要概括 参考文献 1、文献 2 研究的智能路灯节能控制系统是针对我国在城市照明上所在的巨大的能源消耗而开发的基于模糊控制算法的新型节能控制系统，集稳压控制、软起动功能、自动起停、智能调压控制于一体。智能路灯节能控制系统将晶闸管功率变换单元和智能控制系统相结合，利用可 变电抗器隔离高压和低压，将可变电抗器的一次绕组 (高压 )与路灯相串联，将二次绕组与晶闸管和具有模糊控制算法的控制系统相联，通过改变其低压绕组上的电压来控制高压绕组上电压的变化，从而达到改变路灯端电压的效果，以实现路灯的软起动和调压节能。 参考文献 3、文献 4和文献 5讲诉了通过研究一些灯
11、具的工作情况，和它们的工作原理找到节能的方法和适用来改变一些耗电的地方来达到节能的目的 文献 6、文献 7、文献 8和文献 9讲诉了如何在现实中对节能照明的设计，如何合理的安排路线，如何进行有效的控制，通过对照 明的实际操作来实现照明的节能并通过这个方法来完成路灯的节能控制。 参考文献 10讲述了基于 GSM 的路灯节能控制，它的过程为： 路灯控制柜为前端系统，安放在各个主要街道。市电电压采集模块采集市电电压送入 AVR 单片机的 A D，然后进行节电等级判断，若满足某节电等级的转换，则由单片机控制相应的继电器，以实现节电等级的转换，并实时的根据后台控制中心的指令，将控制柜的状态上传到后台监控
12、中心。后台监控中心由工业控制计算机、 GSM 通信模块、相应的后台管理软件和数据库组成。控制柜终端的信息通过 GSM 模块与后台监控中心双向通 信。监控中心可远程接收各控制柜的状态信息，也可以将有关控制命令通过 GSM 无线网络平台传至控制柜终端，实现对控制柜的遥控和遥信。后台监控软件在 windows 操作系统下采用各控制柜的位置， VB 语言开发而成，具有菜单操作、屏幕显示等功能，电子地图将显示控制柜的运行状态信息数据也将自动存 数据库以供管理人员查询 文献 11和文献 12讲诉了 物联网技术已经引起国内学术界、工业界和新闻媒体的高度视 ,当前物联网的定义、内在原理、体系结构和系统模型等方
13、面还存在许多值得探讨的问题 ,通过对现有物联网技术文献和应用实例的分析 ,探讨了物联网与下一代网、网络化物理系统和无线传感器网络的关系 ;提出了物联网的服务类型和结点分类 ,设计了基于无源、有源和互联网结点的物联网的体系结构和系统模型 ;在总结物联网特征基础上 ,对物联网的研究提出了建议 . 参考文献 1刘苏敏 智能路灯节能控制系统研究 D2007,5： 1 2周海 智能路灯节能控制系统研究 D2009,5:5-6 3 Yi J Q, YubazakiN, Hirota K. Stabilization control of ball and beam systems C . Vancouve
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