基于物联网的远程路灯控制系统设计开题报告

 2022-02-11 10:02

1. 研究目的与意义

1.1物联网远程路灯控制系统的背景

随着数字化节能城市的建设的步伐,智慧路灯照明作为智慧城市建设中最基础的公共设施之一,受到广泛的关注。在现代城市的管理中,城市路灯照明管理是资金、科技含量较高、难度较大的一项工作,它需要投入大量的人力和物力。而智能路灯控制系统的启用为城市路灯照明建设和管理搭建一个新的平台。该系统的启用,将把城市道路照明节能控制和自动化管理推向智能化、节能化、环保化、系统化、自动化,使我们的城市更显现代化气息;也只有把该系统与城市管理有机地结合起来,并形成一个整体,才更能呈现出城市照明的现代化管理水平,这是现代化城市发展的需要和趋势,具有深远的意义。因此,研究远程路灯控制系统,对于实现路灯的“管控”一体化及节能节电具有非常重要的经济价值和现实意义和深远的社会效应。

1.2物联网的发展与应用

物联网英文名称是:“Internetof things(IoT)”。顾名思义,物联网就是物物相连的互联网。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。目前,很多物联网技术已经成熟,且普遍应用于生活中。如ETC快速通道,共享单车,智能家居等。

1.3单片机的发展历史及应用

单片机的发展历史可划分为三个阶段:

第一阶段(1974年-1976年):单片机初级阶段。因工艺限制,单机采用双片形式,而且功能比较简单。

第二阶段(1976年-1978年):低性能单片机阶段。以Intel公司的MCS-48系列单片机为代表。这种单片机片内集成有8位CPU,并行IO口,8位定时器计数器,RAM及ROM等。不足之处是无串行口,中断简单。

第三阶段(1978年至今):高性能单片机阶段。单片机以其优异的性能,低廉的价格,不断渗透到社会生活的每个角落。单片机生产厂商如雨后春笋不断涌现,多系列,多型号,各种性能组合的单片机层出不穷,不断满足不同应用场合的新要求。随着芯片制作工艺,技术水平的不断提高和单片机需求量的不断加大,单片机的性能价格比不断攀升,呈现出一派欣欣向荣的景象。单片机技术的开放性,生产商的竞争激烈性和广泛的市场需求等因素,无疑为单片机的飞速发展提供了强大动力。因此,单片机应用开发成为当今电子工程技术人员急需掌握的技术。

目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。总而言之单片机集成度高、系统结构简单,使用方便、可靠性高、处理功能强,速度快等优点。

1.4基于物联网的路灯控制系统

此次设计是基于物联网的路灯控制系统。基于物联网的远程路灯控制系统,在完成正常照明功能的前提下,能够在夜间无人时降低路灯照度,达到节能效果;在天气状况恶劣的情况下提前开启照明,更具人性化,提高行人及行车安全;运用远程通信完成对路灯信息数据的实时采集和传送,不仅可以准确获取路灯的能耗,而且在路灯发生故障时第一时间通知管理人员进行维修,大大降低工作人员的管理难度。通过对路灯的智能控制,优化路灯管理系统,这对于城市照明工程管理有很好的促进作用,不仅有效的控制能源的消耗,并且还可以降低维护和保养的成本。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容:

本课题的研究内容是基于物联网的远程路灯控制系统。以实现对路灯的钟控运行、故障排查、设备节能、城市照明信息通信等功能,最后完成基于物联网的远程路灯控制系统。系统主要研究以物联网和单片机为核心的硬件设计、电路设计、软件程序设计以及路灯控制系统的网络结构等。

硬件设计包括:微波雷达感应模块、光敏电阻模块、时钟模块等与单片机的连接,选择以实现通讯与路灯运行状态的监控功能、通信硬件的要求与选择以实现信息收发等。

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3. 研究的方法与步骤

初期准备阶段:先收集查阅相关路灯控制的资料了解有关物联网远程控制路灯系统的基本情况,了解目前路灯控制系统存在主要的问题。并参考其他系统的设计方法,结合此次设计运用的技术,确定设计方案。

设计阶段:确定系统设计方案即设计出系统的网络结构图;本课题是基于物联网的远程路灯控制系统。

在硬件设计中通过查阅资料,结合本课题的具体功能对硬件如通信模块、单片机、传感器等器件进行参数信息收集、选择。如在传感器的选择中,根据远程路灯控制系统功能的需求,将选择微波雷达感应、光强检测等多种检测器收集模拟信号,并选择a/d转换器将模拟信号转换为数据信号,发送到单片机进行判断,同时将数据实时通过gprs模块发送到控制设备。

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4. 参考文献

[1] 张洪润, 孙悦. 单片机原理及应用, 清华大学出版社. 2008.

[2] 唐燕妮. 基于zigbee的物联网智能led路灯控制系统设计. 科教文汇(上旬刊), 2015(2):217-219.

[3] 徐爱钧. keil c51单片机高级语言应用编程技术,电子工业出版社, 2015.

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5. 计划与进度安排

(1)2022.2.25—2022.3.15查阅资料,撰写开题报告;

(2)2022.3.16—2022.3.31硬件功能分析,熟悉单片机系统指令及编程 语言;

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