LED智能路燈控制系統(tǒng)設計

李國楊 杜金波 張婕 王學文

摘?要：LED智能路燈控制系統(tǒng)是一種針對傳統(tǒng)路燈和城市公共照明管理系統(tǒng)進行優(yōu)化升級的新型照明系統(tǒng)。該路燈系統(tǒng)以兼容性好、價格低廉的STM32C8T6單片機為主控芯片，利用ESP8266進行遠程控制，以光敏電阻為最基本元件使用數(shù)模轉換控制路燈亮度。用紅外探測器提高使用效率，達到節(jié)能減排綠色照明的目的。

關鍵詞：路燈控制;節(jié)能;智能化

傳統(tǒng)的路燈控制和維護方法已經不能滿足現(xiàn)代城市發(fā)展的要求。我們迫切需求一個自動化程度高、高效節(jié)能、使用維護方便的新型智能路燈系統(tǒng)，這是照明控制和管理現(xiàn)代化的必然要求。

1?系統(tǒng)概述

系統(tǒng)實現(xiàn)。利用ESP8266模塊與遠程主機連接，實現(xiàn)對路燈的開關和狀態(tài)檢測。由光敏電阻通過AD模塊轉化把數(shù)據(jù)傳輸給單片機，單片機通過判斷光照亮度控制LED燈的亮滅個數(shù)，從而控制燈的亮度。當路燈全部亮起，利用紅外傳感器判斷有無行人經過，再次控制LED燈的亮滅個數(shù)，從而降低能耗。

2?系統(tǒng)硬件部分

2.1?主控芯片

以STM32C8T6單片機為主控芯片。除內置AD轉換模塊以外，STM32系列還提供與其他STM32微控制器相同的標準接口。這種外圍通用性提高了整個產品族的應用靈活性，使開發(fā)人員能夠在多個設計中重用相同的軟件。

2.2?人體紅外感應模塊

因為任何高于絕對溫度（-273攝氏度）的物體都會產生或多或少的紅外光譜，當然，由于物體的溫度、材質等條件不同，其光譜也會有所不同。而紅外光譜的主要特征是波長，因此紅外波長與溫度直接相關，溫度對紅外波長有很大的影響甚至決定作用。一個人的身體在正常情況下體溫大約為37攝氏度，輻射產生的紅外光譜波長大約為8～11微米，而熱釋電紅外傳感器（PIR）設計為剛好接收這一波段的紅外光譜，故被稱為人體紅外感應。同時，菲涅耳透鏡的創(chuàng)新加入，一是利用它的放大和聚焦功能，二是將探測區(qū)域分成幾個亮區(qū)和暗區(qū)，使進入探測區(qū)域的運動目標在紅外熱像儀上以溫度變化的形式產生變化的熱釋光紅外信號。

2.3?外網鏈接模塊

我們使用WiFi技術聯(lián)網。在我們的日常生活中，WiFi網絡可以說已經得到了普及，為我們的日常生活提供了極大的便利。WiFi主要由無線網卡和網橋組成。無線網卡的主要功能是轉換信號。網橋在媒體訪問控制層的主要功能是充當有線局域網和無線工作站的角色。系統(tǒng)中使用ESP8266模塊與主機連接。ESP8266是一個非常通用的串口WIFI模塊，由Lexin公司生產，價格低廉，性能穩(wěn)定。該芯片可以工作在三種模式：AP模式、工作站模式和混合模式，由通用AT指令控制。

2.4?光線感應模塊

光學傳感器采用感光電阻，實現(xiàn)了簡單的光學檢測。主要檢測路燈的打開和關閉狀態(tài)，并測量LED的故障檢測。

2.5?GPRS通信模塊

TC35i是西門子公司推出的新一代GSM無線通信模塊。該模塊可由at命令集控制，支持PDU模式和短信。此外，該模塊還具有漫游、多方通話、通訊錄等功能。有省電模式、空閑模式、呼叫模式等?；鶐幚砥髯鳛門C35i的核心，主要處理模塊中的語音信號和數(shù)據(jù)信號，包括蜂窩射頻設備中的所有模擬和數(shù)字信號。

2.6?多普勒微波模塊

應用多普勒微波模塊的雷達探測，通過發(fā)射一組具有一定頻率的微波，當物體或人體運動時，反射的微波會改變其頻率。當物體靠近發(fā)射源時，頻率會增加。相反，當目標原理為發(fā)射源時，頻率會降低。通過微波檢測模塊檢測反射的微波頻率，確定是否有人體和車輛經過。頻率的大小與物體的運動速度成線性關系，因此物體的運動速度可以通過頻率的變化規(guī)律來反映。

2.7?電源模塊

由于LED燈驅動電路和控制電路的電壓分別為24伏和3.3伏，普通市電為220伏，路燈安裝在控制燈箱中，使用過程中電壓需要轉換和降低，以提供給每個芯片和模塊使用。

3?功能實現(xiàn)

通過對當前路況及周圍情況的分析的分析，實時控制系統(tǒng)。通過各種傳感器的信息收集和分析，判斷實際的使用情況，自動點亮路燈，無人或無車時自動關閉路燈，根據(jù)環(huán)境對燈具進行控制。當環(huán)境光低于設定的閾值時，系統(tǒng)會自動開啟路燈，真正實現(xiàn)路燈的自控。

4?不足與展望

現(xiàn)階段智能路燈系統(tǒng)實現(xiàn)的功能仍較為單一，且未與物聯(lián)網發(fā)展相結合，設計理念仍停留在節(jié)能層面，智能化程度較低。隨著網絡技術的的發(fā)展，萬物互聯(lián)必可實現(xiàn)，智能路燈系統(tǒng)將作為現(xiàn)代化城市不可缺少的一部分。

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基金項目：山東省大學生科研項目：基于光敏電阻的可控亮度的自動路燈系統(tǒng)（18SSR096）;山東省大學生科研項目：智能家居系統(tǒng)（18SSR098）

*通訊作者：王學文（1994-），男，碩士研究生。