基于GSM短消息控制的智能照明節電系統設計

摘 要：隨著(zhù)我國經(jīng)濟的發(fā)展，全國的照明用電也日益增大，但照明用電以低效照明為主，極大地浪費了電資源，因此給現有照明系統加配節電控制系統是當務(wù)之急。為滿(mǎn)足照明設備節電需求設計了基于GSM短消息控制的智能照明節電系統。該系統所實(shí)現的功能是利用微處理器對電網(wǎng)電壓進(jìn)行檢測并處理分析，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )將電網(wǎng)參數以短消息上報監控中心，由監控中心調控施加在照明設備上的電壓，實(shí)現降壓節能的目的。重點(diǎn)論述了智能照明節電系統如何借助GSM模塊，將電網(wǎng)參數、運行狀態(tài)等編輯成短消息，利用串口通訊實(shí)現與微處理器之間的短消息收發(fā)，解析收到的內容并進(jìn)行相應操作，達到控制系統工作狀態(tài)的目的。
關(guān)鍵詞：GSM；短消息；智能照明；節電系統

l 引 言
目前我國城鎮、高速公路的照明工程不斷增加，照明電能消費急劇上升，雖然我國燈具采用了新型光源，發(fā)光效率較高，但是現有的照明系統比較陳舊，總的能源使用效率依舊比較低，因此設計智能照明節電控制裝置是當務(wù)之急。本文設汁的照明節電控制裝置采用微處理器控制系統，實(shí)時(shí)采集輸入電壓信號，通過(guò)計算進(jìn)行自動(dòng)調節．從而保證輸出較理想的照明系統工作電壓。該節電系統可實(shí)現智能照明調控、有效保護電光源、降低電能消耗的功能。
照明節電控制裝置中控制系統和監控中心的通信由GSM模塊利用GSM網(wǎng)絡(luò )實(shí)現無(wú)線(xiàn)數據傳輸和系統遠程監控。GSM網(wǎng)絡(luò )具有盲區少、信號好、全國聯(lián)網(wǎng)漫游的特點(diǎn)，特別是GSM的短信息服務(wù)，靈活方便，可以自動(dòng)漫游傳送，而且發(fā)送按條計費，低廉可靠。

2 智能照明節電系統工作原理
城市的路燈大多采用氣體放電燈具，而氣體放電燈的物理特性就是啟動(dòng)時(shí)的正常工作電壓加上啟動(dòng)器產(chǎn)生高壓而使氣體放電點(diǎn)亮燈具，燈具點(diǎn)亮之后適當降低并穩定供電電壓，但不影響燈具的照明。
本文設計的節電控制器便是利用降壓節電原理，在照明設備加電啟動(dòng)階段，以電網(wǎng)電壓直接輸出，等燈具運行穩定后將電網(wǎng)電壓依次降到200 V，190 V低電壓輸出。
節電控制器的工作過(guò)程：節電器開(kāi)始工作后，首先以電網(wǎng)電壓在預設的啟動(dòng)穩定時(shí)間段內運行；啟動(dòng)穩定時(shí)間過(guò)后，節電器的輸出電壓下降至200 V，并保持這一電壓穩定運行；再經(jīng)過(guò)一段固定時(shí)間后，節電器的輸出電壓下降至190 V，并一直保持這一電壓穩定運行。節電器的這三種工作狀態(tài)被稱(chēng)為直通、節電一和節電二。當節電器工作狀態(tài)設置改變或節電控制信號斷開(kāi)，輸出電壓將改變?yōu)樾碌墓濍娝交蚧謴蜑殡娋W(wǎng)電壓直接輸出。

3 系統硬件設計
照明節電裝置是實(shí)現照明用電自動(dòng)控制的重要終端設備，通常安裝在照明用電進(jìn)線(xiàn)端，經(jīng)過(guò)節電系統將電壓施加在照明設備上。本文的智能節電裝置的設計要求就是：能夠適應電網(wǎng)供電電壓各個(gè)時(shí)間段差異比較大的現狀，可以分時(shí)段控制輸出電壓；節電系統工作性能穩定可靠，如果出現意外情況，能夠直接從電網(wǎng)輸出電壓。
智能照明節電系統的硬件總體由處理器、數據采集與轉換電路、GSM模塊、溫度測量裝置和降壓執行裝置等組成。
本系統設計的核心思想就是由89C52單片機作為處理器，完成檢測照明回路的電壓、電流值以及現場(chǎng)顯示，通過(guò)GSM模塊將檢測結果上報監控中心，并根據程序預先設定、或者鍵盤(pán)輸入或者監控中心設定對采集的數據實(shí)時(shí)處理，控制執行電路對電網(wǎng)的輸出電壓實(shí)時(shí)調控。系統設計的總體框圖如圖1所示。

整個(gè)硬件的設計需要考慮兩個(gè)問(wèn)題：
市電照明網(wǎng)絡(luò )電壓、電流的采集與轉換電路 智能照節電系統要根據電網(wǎng)的電壓和電流的變化做出相應的斷和處理，所以電壓和電流的采集必不可少。電壓采樣通過(guò)變壓器采集電網(wǎng)電壓，電流采樣選用電流互感器作為電流檢測元件。采樣到的電壓、電流經(jīng)整流、轉換、濾波后輸出到模數轉換器ADC0809作為他的兩路輸入信號，ADC0809的轉換結束信號線(xiàn)EOC接至單片機的INTl，每次轉換結束后向單片機發(fā)送中斷請求，在中斷服務(wù)程序中讀出電壓、電流采樣值。
GSM模塊的選擇 該系統的GSM模塊選擇西門(mén)子公司生產(chǎn)的MC35i模塊，他是專(zhuān)為GSM／GPRS通信設計的專(zhuān)用雙模塊，工作于EGSM900和GSMl800頻段，在3．5～4．8 V范圍均能正常工作，AT指令直接控制。單片機與GSM模塊通信通過(guò)串口發(fā)送AT命令完成。MC35i模塊與單片機的接口電路如圖2所示。