基于nRF905的智能道路照明節能系統

目前，國內大部分城市的道路照明管理系統至今仍在沿用相對單一的光控、時(shí)控等傳統控制方式。這些系統普遍存在著(zhù)難以反饋路燈運行狀態(tài)信息、難以進(jìn)行遠程控制等局限，節電效果不理想。另外我國大部分城市路燈采用“全夜燈”的方式進(jìn)行照明，普遍存在的問(wèn)題有兩點(diǎn)：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”的節電措施，此種方式雖然節約了電費支出，卻帶來(lái)了社會(huì )治安和交通安全問(wèn)題，不利于城市形象。

1 系統方案概述
該系統由照明區域控制器與智能節點(diǎn)組成，照明區域控制器負責所轄路段的智能化照明控制，而智能節點(diǎn)負責單個(gè)路燈的控制和狀態(tài)檢測。智能節點(diǎn)和照明區域控制器之間采用無(wú)線(xiàn)通信方式進(jìn)行數據傳輸。
該系統是通過(guò)路況具體情況來(lái)設定輸出功率等級，以此改變路燈的光照來(lái)實(shí)現節能。其基本思想是：路燈可以隨著(zhù)馬路上車(chē)輛或行人的行進(jìn)速度以及數量來(lái)調節燈光的亮度，即動(dòng)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(guò)程：在智能控制器1的控制下，通過(guò)光敏元件來(lái)探測周?chē)h(huán)境的光線(xiàn)強度，并根據光敏元件的探測結果向功率調節單元發(fā)出指令來(lái)實(shí)現夜晚時(shí)燈光開(kāi)啟及天亮時(shí)路燈熄滅的操作。在路燈開(kāi)啟的情況下，對射檢測單元開(kāi)始工作，當車(chē)輛或行人通過(guò)馬路時(shí)，對射探測接收單元會(huì )產(chǎn)生相關(guān)的脈沖信號傳送給控制器1，控制器會(huì )根據脈沖信號以及時(shí)間間隔，通過(guò)軟件得到車(chē)輛或行人的數量及行進(jìn)速度等相關(guān)參數，并向功率調節單元發(fā)出相關(guān)指令，使其采取不同的燈光亮度等級并持續一段時(shí)間。與此同時(shí)，控制器1將相關(guān)參數通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信單元傳遞給下一個(gè)或幾個(gè)單片機。
下一個(gè)接收到信號的單片機會(huì )在人未到達前改變亮度等級，而持續的時(shí)間可滿(mǎn)足車(chē)輛或行人通過(guò)此燈一定距離，此燈也實(shí)時(shí)檢測車(chē)輛或行人的通過(guò)，并把相關(guān)參數傳遞給以后的路燈。各個(gè)路燈節點(diǎn)與主控制室的計算機相互通信，可實(shí)時(shí)監控路燈運行狀況。其系統框圖如圖2所示。

2 系統主要單元硬件結構設計
2．1 移動(dòng)物體監測單元
信號發(fā)生電路由兩個(gè)555電路來(lái)實(shí)現。前一個(gè)555用來(lái)產(chǎn)生的1 kHz的調制信號，并由③引腳輸出至后一個(gè)的復位端④腳，后一個(gè)555用來(lái)產(chǎn)生38 kHz方波信號。由④腳作為調制端，即當④腳為高電平時(shí)，555是常規的方波振蕩器；當④腳為低電平時(shí)，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(shí)現行人或車(chē)輛的檢測，其電路原理圖如圖3所示。