城市路灯节能装置设计开题报告

随着城市的快速发展，城市道路路灯中的电能消耗也随之增大，运行费用增加，供电压力增大。同时，路灯分布的不均匀会导致某些道路、街道亮度分布的不均匀，容易造成交通事故，路灯过亮或者过暗也影响灯具的正常运行和使用寿命。因此，深入研究路灯节电系统对城市道路照明的合理设计、安全运行等都具有非常重要的意义。

众所周知，城市公用路灯对美化城市、改善投资环境、推动社会经济发展和保障人民生活安全及道路交通安全等方面起着不容忽视的重要作用。特别是改革开放以来，随着我国经济建设的逐步发展，城市道路建设的发展速度的逐步提高，社会和人民群众对亮灯率和城市形象要求越来越高。因此，对作为城市建设中不可缺少的城市道路照明和管理也就提出了更高的要求。为了适应这一发展的需要，提高城市道路照明的管理水平，就必须加快城市道路照明的科技进步和现代化建设进程，用现代化的路灯监控系统来替代原来较为落后、繁琐的路灯运行方式，将有限的人力和机构节约下来，得以发挥其应有的作用，创造更好的社会效益和更多的经济效益。

道路照明对于降低夜间的交通事故发生率有着重要的影响，几年来各国所作的相关研究表明，良好的道路照明可减少约30%的夜间交通事故。另外城市电力供应的日趋紧张，对城市公共照明节电尤其是道路照明节电提出了要求。城市公共照明(主要是道路照明和景观照明)在我国照明耗电中占大约30%的比例，所以城市道路照明的节电潜力很大，为此建设部和国家发改委专门就城市照明节电问题发出通知，提出城市照明要向“高效、节能、环保、健康”的“绿色照明”方向发展。道路照明的安全和节能问题已经引起了照明科技领域众多研究机构和企业的高度重视。

然而目前国内大部分城市的道路照明管理系统直至现在仍在沿用简单的光控、时控等传统控制方式。这些系统普遍存在着难以反馈路灯运行状态信息、难以进行远程控制等局限，基本没有节电效果。并且采用传统的人工巡检，不仅使路灯管理部门的任务繁重，也增加了运行维护的费用。我国大部分城市路灯都采用“全夜灯”的方式进行照明，普遍存在的问题有两点：一方面，后半夜行人稀少，采用“全夜灯”的方式浪费太大，因此，有的地方采取前半夜全亮，后半夜全灭的“夜灯”照明方式；有的地方在后半夜采取“亮一隔一”或“亮一隔二”的节电措施，此种方式虽然节约了电费支出，却带来了社会治安和交通安全问题，不利于城市形象。另一方面，在后半夜因行人稀少，而应该降低路灯的照度，以避免光源污染，影响居民的晚间休息。但是，由于后半夜是用电低谷期，电力系统电压升高，路灯反而比白天更亮了。这不仅造成能源浪费，还大大影响了设备和灯具的使用寿命。目前，路灯照明广泛使用高压钠灯，其设计寿命在12000小时以上，在正常情况下至少可用3年，但是由于超压使用，现在路灯灯泡的实际寿命只有1年左右，有的甚至只有几个月，造成维护和材料的浪费极大。较高的电压不仅不能让负载设备更有效地工作，而且会引起发热及过早损坏，还会产生不必要的电费开支。基于以上原因，很有必要适当降低用电设备的电压。随着城市市政建设的发展，传统的路灯控制与维护手段已远远不能适应城市现代化发展的速度。城市市政建设同新月异，宽阔的街道，各种各样的路灯给城市带来了光明的同时也增添了城市夜间的魅力。但是由于道路、路灯众多，传统的人工管理模式已经和快速、现代化的城市建设不相适应。现代计算机集控技术的发展给城市市政管理带来了福音。城市路灯智能控制系统是现代计算机技术运用于城市市政建设中有效、必然的产物，实现了城市路灯系统的计算机集中控制、检测和管理。操作人员只需通过计算机即可了解整个系统路灯的工作状态，并可通过计算机人工或自动控制所有路灯的开关。

根据上述分析及论述，本课题拟采用单片机为智能控制单元，组成高效实时嵌入式控制系统，对路灯进行控制，以期达到节能的目的。单片机是把组成微型计算机的各种功能部件制作在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机系统，目前主要应用在工业控制、智能仪表、机电一体化等方面。对于电气及其自动化专业的学生来说，单片机是必不可少的工具，熟练掌握单片机原理及其应用是非常必要的。本课题研究的变压器控制系统主要由MCS-51系列单片机、软件及其外围部件组成。该控制系统主要实现控制变压器降压的目的。

本设计以单片机为控制核心，分为下面几个模块：电源模块，传感器模块，单片机控制模块，LED路灯模块。

（1）设计一个基于单片机路灯节能控制的系统；

（2）完成功能：针对波动较大的电网电压，通过单片机控制变压器降压实现节电、延长灯具寿命的目的；通过传感器检测道路车辆及行人，减少不必要的路灯开启；

（3）电路原理图和硬件电路图设计；

（4）软件编程及功能调试。

本课题拟采用软硬件相结合组成实际控制系统。主要分为以下几个部分：

1、整理要运用的知识：

1.掌握单片机的基本工作原理及指令系统；

2.掌握MCS-51单片机应用系统开发方法；

3.熟练使用C语言编程工具。

2、查阅设计中需要的资料:

1.相关传感器数据资料；

2.LCD显示器，LED灯资料；

3.MCS-51单片机工作原理、编程；

4.单片机应用系统的开发工具及其应用方法。

3、将各个单元融合到一起，对其可兼容性进行观测，每一部的融入对整个系统进行调试，从而达到一个总体的效果。

路灯节能控制系统框图

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（1）2022-2-29～2022-3-25（4周） 查阅相关技术资料，撰写开题报告。（2）2022-3-28～2022-4-08（2周） 硬件功能分析，熟悉单片机指令及编程语言。（3）2022-4-11～2022-4-29（3周） 设计电路原理图，编制控制程序。（4）2022-5-02～2022-5-27（4周） 系统调试及改进。（5）2022-5-30～2022-6-10（2周） 整理毕业设计文档，撰写、修改毕业设计论文。（6）2022-6-13～2022-6-17（1周） 提交毕业论文，准备答辩。