基于nRF905的智能道路照明節(jié)能系統(tǒng)

目前，國內(nèi)大部分城市的道路照明管理系統(tǒng)至今仍在沿用相對單一的光控、時控等傳統(tǒng)控制方式。這些系統(tǒng)普遍存在著難以反饋路燈運(yùn)行狀態(tài)信息、難以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制等局限，節(jié)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(fèi)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(jié)電措施，此種方式雖然節(jié)約了電費(fèi)支出，卻帶來了社會治安和交通安全問題，不利于城市形象。

1 系統(tǒng)方案概述
該系統(tǒng)由照明區(qū)域控制器與智能節(jié)點(diǎn)組成，照明區(qū)域控制器負(fù)責(zé)所轄路段的智能化照明控制，而智能節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)單個路燈的控制和狀態(tài)檢測。智能節(jié)點(diǎn)和照明區(qū)域控制器之間采用無線通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
該系統(tǒng)是通過路況具體情況來設(shè)定輸出功率等級，以此改變路燈的光照來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。其基本思想是：路燈可以隨著馬路上車輛或行人的行進(jìn)速度以及數(shù)量來調(diào)節(jié)燈光的亮度，即動態(tài)調(diào)光策略。其工作框圖如圖1所示。

智能控制器1的工作過程：在智能控制器1的控制下，通過光敏元件來探測周圍環(huán)境的光線強(qiáng)度，并根據(jù)光敏元件的探測結(jié)果向功率調(diào)節(jié)單元發(fā)出指令來實(shí)現(xiàn)夜晚時燈光開啟及天亮?xí)r路燈熄滅的操作。在路燈開啟的情況下，對射檢測單元開始工作，當(dāng)車輛或行人通過馬路時，對射探測接收單元會產(chǎn)生相關(guān)的脈沖信號傳送給控制器1，控制器會根據(jù)脈沖信號以及時間間隔，通過軟件得到車輛或行人的數(shù)量及行進(jìn)速度等相關(guān)參數(shù)，并向功率調(diào)節(jié)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(xù)一段時間。與此同時，控制器1將相關(guān)參數(shù)通過無線通信單元傳遞給下一個或幾個單片機(jī)。
下一個接收到信號的單片機(jī)會在人未到達(dá)前改變亮度等級，而持續(xù)的時間可滿足車輛或行人通過此燈一定距離，此燈也實(shí)時檢測車輛或行人的通過，并把相關(guān)參數(shù)傳遞給以后的路燈。各個路燈節(jié)點(diǎn)與主控制室的計(jì)算機(jī)相互通信，可實(shí)時監(jiān)控路燈運(yùn)行狀況。其系統(tǒng)框圖如圖2所示。

2 系統(tǒng)主要單元硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2．1 移動物體監(jiān)測單元
信號發(fā)生電路由兩個555電路來實(shí)現(xiàn)。前一個555用來產(chǎn)生的1 kHz的調(diào)制信號，并由③引腳輸出至后一個的復(fù)位端④腳，后一個555用來產(chǎn)生38 kHz方波信號。由④腳作為調(diào)制端，即當(dāng)④腳為高電平時，555是常規(guī)的方波振蕩器；當(dāng)④腳為低電平時，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(xiàn)行人或車輛的檢測，其電路原理圖如圖3所示。