專利名稱：智能型公路隧道太陽能led照明節(jié)能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)公路隧道照明智能控制系統(tǒng)大多將隧道內(nèi)所有照明燈和車輛檢測器、洞內(nèi)外亮度計等連接成一個完整的控制網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)車流量大小、洞內(nèi)外環(huán)境亮度及其對比程度對隧道照明燈亮度從O 1 O O %進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。主要包括電源輸入模塊、A R M微處理器模塊、P WM調(diào)光模塊、功率驅(qū)動模塊、負(fù)載電流檢測模塊、開關(guān)量采集模塊、模擬量采集模塊、CA N總線網(wǎng)絡(luò)接口模塊等?，F(xiàn)有公路隧道控制系統(tǒng)是采用常規(guī)供電的公路隧道 LED照明系統(tǒng)，相對公路隧道太陽能供電的LED照明系統(tǒng)來說，并未利用太陽能供電系統(tǒng)的相關(guān)特性實現(xiàn)優(yōu)化。目前公路隧道智能控制系統(tǒng)均針對常規(guī)供電進(jìn)行，對于亮度控制，要通過在洞外設(shè)置亮度計實現(xiàn)。只對LED照明系統(tǒng)能耗進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決公路隧道太陽能LED照明系統(tǒng)中節(jié)能控制問題，針對太陽能供電系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化的智能型公路隧道太陽能LED照明節(jié)能控制系統(tǒng)。本發(fā)明照明控制器通過信號采集板對光電池電壓、電流，蓄電池電壓、電流，柴油發(fā)電機(jī)電壓、電流、隧道端口處亮度及隧道內(nèi)各區(qū)段LED燈電流進(jìn)行采樣，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將采集來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號供DSP控制器進(jìn)行信號采集；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可以采集16路信號，包括光電池的電壓、電流，蓄電池的電壓、放電電流，柴油發(fā)電機(jī)的電壓、電流，隧道端口處的亮度以及隧道內(nèi)各區(qū)段LED燈的電流，為實現(xiàn)控制功能提供依據(jù)； TMS320LF2407自帶了 2個高性能10位的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC，可提供16路的模擬輸入，并且使最大為16路的轉(zhuǎn)換在同一期間進(jìn)行而不會增加CPU的開銷；TMS320LFM07A控制器通過電壓轉(zhuǎn)換電路采集0 5V的電壓；
DSP控制器根據(jù)從傳感器獲得的信號和設(shè)定的算法控制各個燈組的開關(guān)，形成照明控制組合；整個系統(tǒng)采用集中控制和分布式測量方案，所有的控制信號由主控制器給出，由于各個傳感器相距較遠(yuǎn)，信號采用分布式測量，然后遠(yuǎn)傳；主控制器和每個信號采集板都是一個CAN點，每個CAN節(jié)點具有完整并且獨立的功能，各個CAN節(jié)點之間通過CAN總線進(jìn)行通信，包括控制信號和數(shù)據(jù)的傳輸；同時系統(tǒng)還具有現(xiàn)場手動控制功能作為補充；信號采集板的功能相對比較簡單，只需要具有1路AD和CAN控制/驅(qū)動器就可以了，可以采用比較簡單滿足要求的單片機(jī)系統(tǒng)；為了完成上述集中式控制和分布式測量任務(wù)，選用的DSP和單片機(jī)必須帶有CAN控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和一定數(shù)量的通用輸入輸出線GPIO作為數(shù)字信號輸入和控制信號輸出線；
電源模塊負(fù)責(zé)為公路隧道控制系統(tǒng)提供符合要求的電能供應(yīng)，包括主控器DSP電源、 GPRS模塊電源和信號調(diào)理板電源；提供DCMV電源，主控器DSP電源為DC5V電源，GPRS模塊供電為DC24V電源，所以需做DC/DC轉(zhuǎn)換；這里采用LAMBDA電源模塊AS10-5-24 ；GPRS模塊是智能控制器與遠(yuǎn)程服務(wù)器通訊的方式，GPRS可以將有效信息傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控數(shù)據(jù)中心服務(wù)器處，管理人員可以監(jiān)測到各種數(shù)據(jù)，并能根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行人為的控制；它利用時下覆蓋面最廣的GPRS公共信息網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以提供高速的、高于固定因特網(wǎng)速率的無線數(shù)據(jù)接入方式，由于GPRS具有保持永遠(yuǎn)在線的功能，使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)測；智能控制器與GPRS模塊是通過RS232通信收發(fā)數(shù)據(jù)和命令的。本發(fā)明利用光伏特性，結(jié)合公路隧道LED照明特點，實現(xiàn)節(jié)能5%。本發(fā)明針對太陽能供電系統(tǒng)，利用光伏特性完成數(shù)據(jù)采集。通過無線網(wǎng)絡(luò)，針對太陽能供電系統(tǒng)能源消耗和照明系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測。本發(fā)明針對太陽能供電系統(tǒng)能量變化，結(jié)合LED照明系統(tǒng)能耗，實現(xiàn)節(jié)能系統(tǒng)優(yōu)化。


圖1是本發(fā)明節(jié)能控制系統(tǒng)工作流程圖； 圖2是本發(fā)明節(jié)能控制系統(tǒng)電路連接圖中wireless network為無線網(wǎng)絡(luò)連接；GPRS為GPRS模塊；AS為電源模塊 AS10-5-24 ；CR為繼電器；LEDl LED8分別是第一組燈 第八組燈；GROUND為接地端； information collection 為信號米集；sensor 為車流傳感器；signal conversion 為信號轉(zhuǎn)換電流；luminance meter為洞口亮度計；Vl為光伏方陣電壓信號；V2為柴油機(jī)電壓信號；V3為蓄電池電壓信號；Al為光伏方陣電流信號；A2為柴油機(jī)電流信號；A3 AlO分別是第一組燈電流信號 第八組燈電流信號；F為接地信號。
具體實施例方式本發(fā)明中央控制單元根據(jù)車流量和天氣狀況自動調(diào)整隧道的照明，同時通過無線網(wǎng)絡(luò)對整個隧道太陽能LED照明系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。本發(fā)明的發(fā)明點是利用光伏電池采集亮度信號，根據(jù)車流量大小控制隧道LED照明系統(tǒng)，同時通過無線網(wǎng)絡(luò)對整個隧道太陽能LED照明系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。本發(fā)明照明控制器通過信號采集板對光電池電壓、電流，蓄電池電壓、電流，柴油發(fā)電機(jī)電壓、電流、隧道端口處亮度及隧道內(nèi)各區(qū)段LED燈電流進(jìn)行采樣，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將采集來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號供DSP控制器進(jìn)行信號采集；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可以采集16路信號，包括光電池的電壓、電流，蓄電池的電壓、放電電流，柴油發(fā)電機(jī)的電壓、電流，隧道端口處的亮度以及隧道內(nèi)各區(qū)段LED燈的電流，為實現(xiàn)控制功能提供依據(jù)； TMS320LF2407自帶了 2個高性能10位的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC，可提供16路的模擬輸入，并且使最大為16路的轉(zhuǎn)換在同一期間進(jìn)行而不會增加CPU的開銷；TMS320LFM07A控制器通過電壓轉(zhuǎn)換電路采集0 5V的電壓；
DSP控制器根據(jù)從傳感器獲得的信號和設(shè)定的算法控制各個燈組的開關(guān)，形成照明控制組合；整個系統(tǒng)采用集中控制和分布式測量方案，所有的控制信號由主控制器給出，由于各個傳感器相距較遠(yuǎn)，信號采用分布式測量，然后遠(yuǎn)傳；主控制器和每個信號采集板都是一個CAN點，每個CAN節(jié)點具有完整并且獨立的功能，各個CAN節(jié)點之間通過CAN總線進(jìn)行通信，包括控制信號和數(shù)據(jù)的傳輸；同時系統(tǒng)還具有現(xiàn)場手動控制功能作為補充；信號采集板的功能相對比較簡單，只需要具有1路AD和CAN控制/驅(qū)動器就可以了，可以采用比較簡單滿足要求的單片機(jī)系統(tǒng)；為了完成上述集中式控制和分布式測量任務(wù)，選用的DSP和單片機(jī)必須帶有CAN控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和一定數(shù)量的通用輸入輸出線GPIO作為數(shù)字信號輸入和控制信號輸出線；
電源模塊負(fù)責(zé)為公路隧道控制系統(tǒng)提供符合要求的電能供應(yīng)，包括主控器DSP電源、 GPRS模塊電源和信號調(diào)理板電源；提供DCMV電源，主控器DSP電源為DC5V電源，GPRS模塊供電為DCMV電源，所以需做DC/DC轉(zhuǎn)換；這里采用LAMBDA電源模塊AS10-5-24 ；
GPRS模塊是智能控制器與遠(yuǎn)程服務(wù)器通訊的方式，GPRS可以將有效信息傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控數(shù)據(jù)中心服務(wù)器處，管理人員可以監(jiān)測到各種數(shù)據(jù)，并能根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行人為的控制；它利用時下覆蓋面最廣的GPRS公共信息網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以提供高速的、高于固定因特網(wǎng)速率的無線數(shù)據(jù)接入方式，由于GPRS具有保持永遠(yuǎn)在線的功能，使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)測；智能控制器與GPRS模塊是通過RS232通信收發(fā)數(shù)據(jù)和命令的。本發(fā)明在隧道洞口設(shè)置了亮度計，分為亮度計1和亮度計2，分別用于測量車道上行和下行方向的洞口亮度。亮度計采用一小塊太陽電池板即可，將亮度計與電量變送器相連，將電量變送器輸出端接在信號采集板輸入端，將信號采集板輸出端接在IkM長的CAN總線一端，CAN總線另一段接入照明主控制器，調(diào)制光源亮度，同時用萬用表測量電量變送器輸出值。記錄不同光照強(qiáng)度下，照明邏輯的選擇。這樣重復(fù)3次后就能夠得到亮度計(太陽電池組件)的電流與DSP輸入信號之間的對應(yīng)關(guān)系。由于太陽電池的電流強(qiáng)度與洞口外亮度成正比例，因此通過上述測試也就建立了洞口亮度與DSP輸入之間的對應(yīng)關(guān)系。LEDl LED8分別連接繼電器CR的Rl R8引腳，接地端連接繼電器CR的 COM引腳，繼電器通過UART3與TMS320LFM07A連接；電源模塊通過電源接口 ACPl連接 TMS320LF2407A ；TMS320LF2407A的SCI通過GPRS模塊連接到無線網(wǎng)絡(luò)上；洞口亮度計接收的信號經(jīng)信號轉(zhuǎn)換傳輸?shù)叫盘柌杉?，車流傳感器采集的信號也連接到信號采集板，信號采集板在通過CAN總線連接到TMS320LFM07A得CAN引腳。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊是智能控制器的主要部分。它可以采集16路信號，分別由兩個接口引出，DSP上的兩個接口定義為UART1、UART2。UARTl 接口定義
權(quán)利要求
1. 一種智能型公路隧道太陽能LED照明節(jié)能控制系統(tǒng)，其特征在于 照明控制器通過信號采集板對光電池電壓、電流，蓄電池電壓、電流，柴油發(fā)電機(jī)電壓、 電流、隧道端口處亮度及隧道內(nèi)各區(qū)段LED燈電流進(jìn)行采樣，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將采集來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號供DSP控制器進(jìn)行信號采集；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊可以采集16路信號，包括光電池的電壓、電流，蓄電池的電壓、放電電流，柴油發(fā)電機(jī)的電壓、電流，隧道端口處的亮度以及隧道內(nèi)各區(qū)段LED燈的電流，為實現(xiàn)控制功能提供依據(jù)；TMS320LFM07自帶了 2個高性能10位的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC，可提供16路的模擬輸入，并且使最大為16路的轉(zhuǎn)換在同一期間進(jìn)行而不會增加CPU的開銷；TMS320LFM07A控制器通過電壓轉(zhuǎn)換電路采集 0 5V的電壓；DSP控制器根據(jù)從傳感器獲得的信號和設(shè)定的算法控制各個燈組的開關(guān)，形成照明控制組合；整個系統(tǒng)采用集中控制和分布式測量方案，所有的控制信號由主控制器給出，由于各個傳感器相距較遠(yuǎn)，信號采用分布式測量，然后遠(yuǎn)傳；主控制器和每個信號采集板都是一個CAN點，每個CAN節(jié)點具有完整并且獨立的功能，各個CAN節(jié)點之間通過CAN總線進(jìn)行通信，包括控制信號和數(shù)據(jù)的傳輸；同時系統(tǒng)還具有現(xiàn)場手動控制功能作為補充；信號采集板的功能相對比較簡單，只需要具有1路AD和CAN控制/驅(qū)動器就可以了，可以采用比較簡單滿足要求的單片機(jī)系統(tǒng)；為了完成上述集中式控制和分布式測量任務(wù)，選用的DSP和單片機(jī)必須帶有CAN控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC和一定數(shù)量的通用輸入輸出線GPIO作為數(shù)字信號輸入和控制信號輸出線；電源模塊負(fù)責(zé)為公路隧道控制系統(tǒng)提供符合要求的電能供應(yīng)，包括主控器DSP電源、 GPRS模塊電源和信號調(diào)理板電源；提供DCMV電源，主控器DSP電源為DC5V電源，GPRS模塊供電為DCMV電源，所以需做DC/DC轉(zhuǎn)換；這里采用LAMBDA電源模塊AS10-5-24 ；GPRS模塊是智能控制器與遠(yuǎn)程服務(wù)器通訊的方式，GPRS可以將有效信息傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控數(shù)據(jù)中心服務(wù)器處，管理人員可以監(jiān)測到各種數(shù)據(jù)，并能根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行人為的控制；它利用時下覆蓋面最廣的GPRS公共信息網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以提供高速的、高于固定因特網(wǎng)速率的無線數(shù)據(jù)接入方式，由于GPRS具有保持永遠(yuǎn)在線的功能，使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實時動態(tài)監(jiān)測；智能控制器與GPRS模塊是通過RS232通信收發(fā)數(shù)據(jù)和命令的。
全文摘要
一種智能型公路隧道太陽能LED照明節(jié)能控制系統(tǒng)，屬于電子領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是解決公路隧道太陽能LED照明系統(tǒng)中節(jié)能控制問題，針對太陽能供電系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化的智能型公路隧道太陽能LED照明節(jié)能控制系統(tǒng)。本發(fā)明包括照明控制器、DSP控制器、電源模塊。本發(fā)明利用光伏特性，結(jié)合公路隧道LED照明特點，實現(xiàn)節(jié)能5%。針對太陽能供電系統(tǒng)，利用光伏特性完成數(shù)據(jù)采集。通過無線網(wǎng)絡(luò)，針對太陽能供電系統(tǒng)能源消耗和照明系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測。針對太陽能供電系統(tǒng)能量變化，結(jié)合LED照明系統(tǒng)能耗，實現(xiàn)節(jié)能系統(tǒng)優(yōu)化。
文檔編號H05B37/02GK102244961SQ20111015701
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者劉佳力, 崔容強(qiáng), 張學(xué)志, 張飛軍, 王曉珂, 王潮海, 陳曉冬 申請人:吉林省交通科學(xué)研究所