基本信息
- 项目名称：
- 基于LM3424的城市路灯节能控制系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本系统以节能为背景，从节能的角度出发，以路灯为立足点，可持续发展为目的，积极探讨了城市节能路灯的智能控制与应用，主要致力于城市节能路灯控制系统的研究，可以应用到城市公园街道、小区街道、主干道路。以飞思卡尔公司的S12单片机为中心控制器，通过多种传感器实时检测当前光线环境变化、车辆行进变化和人员流动变化来有效、有规律地控制路灯的亮灭，确保按时、按需点亮每一盏灯，从而达到节能的目的。
- 详细介绍：
- 本系统可分为硬件设计和软件设计两大部分，硬件设计又分为模型设计和电路设计。系统模型设计包括路面设计、路灯支架设计、管道走线设计；电路设计主要是各路电源设计、LED灯驱动电路设计、单片机最小系统、传感器与控制器接口电路设计等；软件设计可以保证系统全天候智能化工作，程序采用CodeWarrior IDE编译器和C语言编写。除了实现了系统节能功能，我们还增加了道路景观灯，以便每逢佳节还可以达到让人赏心悦目的效果。实验证明，该系统工作性能良好，状态稳定，最大耗电量只有22W，达到了最初我们预想的效果。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：实现路灯的节能和智能化控制。 基本思路：通过使用新型照亮灯具、采用传感器感测路面环境情况并进行智能控制实现节电。 1、光敏传感器选用光敏电阻，读取当前环境光照度将其转换为电压值送给单片机作为总的系统软件开关，当光线较强时屏蔽路灯控制系统，当光线较弱时启动路灯控制系统，确保系统在只有光线较弱的情况下才开始工作，从而达到第一步节能的目的。 2、检测车辆行进变化的传感器选用光电开关对管，当有车辆经过时，对管会捕捉到一个低电平信号交给控制器处理，表示当前路灯下有车辆经过，并且控制器会根据相邻路灯的状态判断车辆的行驶方向和速度，结合车辆行驶的方向和速度有规律地控制路灯的亮灭，实现第二步节能。 3、模型设计中我们在道路一边模拟了人行道，通过热释电传感器感应人体发出的红外线检测有无人员通过，当有人通过时，控制器会点亮悬挂在人行道旁边的LED灯。实验表明，该传感器灵敏度较高，有效距离为5m，不仅满足模型的需要，甚至可以满足实际需要。实现了第三步节能 4.同时扩展功能中将使用Zigbee无线通信模块。 Zigbee是一种便宜、低功耗、短距离的无线组网通信技术。由于城市中的道路有多条，我们采用Zigbee无线模块组网技术对多条道路组网，将每条道路的状况实时传送到上位机总控制中心进行汇总，然后可以实现对各条道路的单独控制。 创新点：节能环保，实用高效。本系统将智能对不同时间段、不同路况下的路灯进行智能化控制。 主要技术指标：LED灯亮度，节电量，寿命，光衰，光效，环保，开关频率。
科学性、先进性
- 目前，绝大多数城市、地区仍然采用传统的路灯照明，LED路灯并没有普及使用，有些地方即使使用了LED灯照明但是没有实现LED路灯的智能化控制，这样不仅浪费了电能，而且不利于环保。我们设计的节能路灯控制系统不仅采用LED实现了节能而且实现了全天候智能化控制。 本系统采用传感器对光线环境和道路车流量信息适时采集，能针对道路光线环境以及道路照明需求适时精确的给与足够的光照，同时路面交通情况传感器还能对交通意外监测并报警，传感器能对高速行驶的汽车进行速度检测，保证驾驶员视线范围内的路灯能满足其安全行驶需求，真正做到适时处理、安全环保、高效节能，充分实现了自动化与智能化。
获奖情况及鉴定结果
- 作品在2011年乐山师范学院学生学术科技创新项目中期答辩中顺利通过，并受专家指导，由于还有很大发挥空间，所以鉴定为良好； 在乐山师范学院“挑战杯”校内评比时获校内二等奖。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 非专利技术转让
作品可展示的形式
- 实物模型、现场演示、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 以我们的估算，用100瓦的LED灯代替300瓦高压钠灯，每盏路灯每天可节约2度电，假设一个城市有40000盏这样的灯，每天可以节约80000度，一般LED灯的寿命为50000小时，假设每天一直都点亮8小时，至少可以实现长达17年的寿命，以0.6元的电费来算，该城市在这17年可以节约2.96亿元。由此可见，虽然目前LED灯虽然较贵，但实际应用时回报率非常高，而且，在目前的传统路灯的基础上不需要很大改动即可实现LED路灯的改装，路灯支架和线路都不需要改动，只需更换灯具就可以了。
同类课题研究水平概述
- 目前，包括我国在内的多个国家已经开始使用LED灯作为主照明灯具，并且逐渐普及应用。 美国：从2000年起投资5亿美元实施“国家半导体照明计划”，美国能源部预测，且到2010年前后，美国有55%的荧光灯和白炽灯被LED灯所代替，每年节电就可达350亿美元。日本：已有30%多的白炽灯被替换为半导体照明灯具。 欧洲：专门制定了COST五年行动计划，它提出了新型光源的三个条件：节能、高效、环保。美国有关专家提出，半导体已在电子学方面完成了一场革命，第二场革命将在照明领域进行，到2020年左右，固体光源的发光效率将达到200LM/W，可以符合COST计划提出的对新光源的要求。 中国：2003年底，国家紧急启动“半导体照明产业化技术开发重大项目”，成立由八部委组成的半导体照明工程协调领导小组。 2004年，批建上海、大连、南昌、厦门、扬州、石家庄七个国家半导体照明产业化基地。 2005年，批建深圳国家半导体照明产业化基地。 2006年，政府将LED照明纳入国家中长期科技发展规划和国家“863”计划。 2007年，成立扬州、石家庄国家半导体照明工程产业化基地。 2008年初，由财政部、国家发改委联合发布《高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法》，推广使用节能灯，逐步淘汰白炽灯。 2009年，国务院将半导体照明产业发展工作列入最新提出的“为科技支撑经济快速平稳发展做贡献”的工作内容，科技部将加快推进半导体照明规模化应用。在国家的大力支持下，LED产业获得了前所未有的发展机遇，已经表现出逆势上扬的趋势。
