基于風(fēng)光互補(bǔ)的DSP控制的反饋式自動(dòng)灑水裝置

王卯卯++王啟明++孫淵++秦大朋

【摘 要】本文設(shè)計(jì)了一種城市道路自動(dòng)灑水系統(tǒng)，包括風(fēng)光互補(bǔ)新能源電源模塊、檢測(cè)模塊、DSP控制模塊、灑水模塊、反饋模塊。通過(guò)多項(xiàng)傳感器，用于采集目前空氣狀況；當(dāng)空氣中某一參數(shù)達(dá)到裝置所設(shè)置的閾值時(shí)，通過(guò)DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）信號(hào)處理，從而控制相應(yīng)水泵進(jìn)行灑水。在灑水的同時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)空氣指數(shù)，反饋到數(shù)據(jù)處理器，從而達(dá)到更加精確、穩(wěn)定的效果。此外，系統(tǒng)所用電源由風(fēng)光互補(bǔ)是新能源提供。

【關(guān)鍵詞】風(fēng)光互補(bǔ)；智能控制；灑水；除塵降溫；DSP

引言

隨著城市建設(shè)鋪設(shè)的柏油路、水泥路，城市機(jī)動(dòng)車的增多，人口稠密因而產(chǎn)生了溫室效應(yīng)。機(jī)動(dòng)車來(lái)往所揚(yáng)起的粉塵，排放的尾氣和其它的排放使城市的空氣污染日趨嚴(yán)重。尤其是粉煙塵懸浮顆粒物等。它不僅是對(duì)空氣的污染，也危害到市民的身體健康。

基于目前公路上只有一些灑水車，這樣不僅給行駛車輛造成很大不便，而且效率低，僅僅清理了道路上面的灰塵，無(wú)法實(shí)現(xiàn)道路上面的空氣清潔。

為此，設(shè)計(jì)了一種城市道路自動(dòng)灑水系統(tǒng)，這種自動(dòng)灑水系統(tǒng)能夠自動(dòng)而精確的控制城市道路處空氣的灰塵濃度和地面溫度。

1.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

一種基于風(fēng)光互補(bǔ)的DSP控制的反饋式自動(dòng)灑水裝置，包括風(fēng)光互補(bǔ)新能源電源模塊、傳感檢測(cè)模塊、DSP控制模塊、灑水模塊、反饋模塊。裝置利用溫度傳感器、濕度傳感器、灰塵傳感器等，用于采集目前空氣狀況；當(dāng)空氣中某一參數(shù)達(dá)到裝置所設(shè)置的閾值時(shí)，通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器（TMS320LF2407）處理，從而控制相應(yīng)電磁閥，進(jìn)而控制水泵進(jìn)行灑水。系統(tǒng)設(shè)置有反饋模塊，在灑水的同時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)空氣指數(shù)，反饋到數(shù)據(jù)處理器，從而達(dá)到更加精確、穩(wěn)定的效果。此外，系統(tǒng)所用電源由風(fēng)光互補(bǔ)式新能源提供。本系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原理如圖1所示：

2.系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

2.1TMS320LF2407

TMS320LF2407它具有TMS320系列DSP的基本功能及特點(diǎn)：

①用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，使得供電電壓降為3.3V，減少了控制器的功耗。

②內(nèi)有高達(dá)32K×16位的Flash程序存儲(chǔ)器，高達(dá)2.5K×16位的數(shù)據(jù)/程序RAM，544×16位雙端口RAM，2K×16位的單口RAM。

2.2檢測(cè)原理示意圖

機(jī)動(dòng)車來(lái)往所揚(yáng)起的粉塵，排放的尾氣和其它的排放使城市的空氣污染日趨嚴(yán)重。就目前系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)看，檢測(cè)原理圖如圖2所示：

①粉塵檢測(cè)：粉塵濃度計(jì)算方式：Ud=A*Vout （其中Ud為粉塵濃度，位為ug/m；Vout為傳感器輸出信號(hào)，單位為V；A為比例系數(shù)）

②溫度檢測(cè)：系統(tǒng)所用為傳感器YL-38溫度傳感器，對(duì)空氣溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

③熱釋紅外檢測(cè)：系統(tǒng)設(shè)置有熱釋紅外產(chǎn)檢測(cè)功能，所用為AM612熱釋紅外線傳感器，當(dāng)檢測(cè)區(qū)域有人員經(jīng)過(guò)的時(shí)候，系統(tǒng)終止灑水。其目的主要是為了部影響路人通行。

2.3反饋設(shè)計(jì)

此系統(tǒng)具有自主設(shè)計(jì)的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，不管出于什么原因（外部擾動(dòng)或系統(tǒng)內(nèi)部變化），只要被控制量偏離規(guī)定值，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差，為提高控制精度，，反饋控制系統(tǒng)如圖3所示。

2.4噴頭參數(shù)

系統(tǒng)所采用的ZSTWB型高速水霧噴頭是一種進(jìn)水口與出水口在一條直線上的離心霧化噴頭，具體參數(shù)如下：

①額定工作壓力：0.35MPa，工作壓力范圍：0.28～0.8MPa。

②霧化形式：壓力水進(jìn)入噴頭后，被分解成沿內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)水流，經(jīng)混合腔在離心力作用下，由特定的噴口噴出，形成霧化。

③霧滴直徑：Dv0.9<900um。

2.5供電設(shè)計(jì)

系統(tǒng)使用風(fēng)光互補(bǔ)式充電系統(tǒng)，內(nèi)嵌入電池組18650電池方陣，用于保障整個(gè)系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)包括充放電控制器、250W多晶硅太陽(yáng)能組件、NFA/紐福克斯7824N逆變器等進(jìn)行進(jìn)行各模塊的電壓轉(zhuǎn)換。所設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)水泵額定電壓為24V。風(fēng)光互補(bǔ)型電源設(shè)計(jì)示意圖如圖4所示。

3.結(jié)語(yǔ)

作為一種基于風(fēng)光互補(bǔ)的DSP控制的反饋式自動(dòng)灑水裝置，風(fēng)力發(fā)電機(jī)、分布式光伏電池、18650電池方陣集成的供電系統(tǒng)，并且由（TMS320LF2407）DSP數(shù)字信號(hào)處理器所組成的控制系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置反饋調(diào)節(jié)，能夠自動(dòng)而精確的控制城市道路處空氣的灰塵濃度和地面溫度，實(shí)時(shí)改善交通空氣質(zhì)量，提高生活水平，減少呼吸所造成的病癥發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳佳梁等編著.風(fēng)光互補(bǔ)與儲(chǔ)能系統(tǒng)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2012，5.

[2]周志敏，紀(jì)愛華編著.風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)用技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2011，9.

作者簡(jiǎn)介：

王卯卯：（1996—）男，能源科學(xué)宇工程專業(yè)本科生。

王啟明：（1995—）男，機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)本科生。

孫淵：（1969—）女，教授，主要研究方向：局部載荷作用下彈塑性力學(xué)等。

秦大朋：（1994—）男，機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)本科生。

基金項(xiàng)目：

本論文受上海市大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號(hào)：A1-5701-15-012-01-037。