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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于LM3424的城市路燈節(jié)能控制系統(tǒng)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本系統(tǒng)以節(jié)能為背景，從節(jié)能的角度出發(fā)，以路燈為立足點(diǎn)，可持續(xù)發(fā)展為目的，積極探討了城市節(jié)能路燈的智能控制與應(yīng)用，主要致力于城市節(jié)能路燈控制系統(tǒng)的研究，可以應(yīng)用到城市公園街道、小區(qū)街道、主干道路。以飛思卡爾公司的S12單片機(jī)為中心控制器，通過多種傳感器實(shí)時(shí)檢測當(dāng)前光線環(huán)境變化、車輛行進(jìn)變化和人員流動(dòng)變化來有效、有規(guī)律地控制路燈的亮滅，確保按時(shí)、按需點(diǎn)亮每一盞燈，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
- 詳細(xì)介紹：
- 本系統(tǒng)可分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分，硬件設(shè)計(jì)又分為模型設(shè)計(jì)和電路設(shè)計(jì)。系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)包括路面設(shè)計(jì)、路燈支架設(shè)計(jì)、管道走線設(shè)計(jì)；電路設(shè)計(jì)主要是各路電源設(shè)計(jì)、LED燈驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)最小系統(tǒng)、傳感器與控制器接口電路設(shè)計(jì)等；軟件設(shè)計(jì)可以保證系統(tǒng)全天候智能化工作，程序采用CodeWarrior IDE編譯器和C語言編寫。除了實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)節(jié)能功能，我們還增加了道路景觀燈，以便每逢佳節(jié)還可以達(dá)到讓人賞心悅目的效果。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)工作性能良好，狀態(tài)穩(wěn)定，最大耗電量只有22W，達(dá)到了最初我們預(yù)想的效果。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：實(shí)現(xiàn)路燈的節(jié)能和智能化控制。 基本思路：通過使用新型照亮燈具、采用傳感器感測路面環(huán)境情況并進(jìn)行智能控制實(shí)現(xiàn)節(jié)電。 1、光敏傳感器選用光敏電阻，讀取當(dāng)前環(huán)境光照度將其轉(zhuǎn)換為電壓值送給單片機(jī)作為總的系統(tǒng)軟件開關(guān)，當(dāng)光線較強(qiáng)時(shí)屏蔽路燈控制系統(tǒng)，當(dāng)光線較弱時(shí)啟動(dòng)路燈控制系統(tǒng)，確保系統(tǒng)在只有光線較弱的情況下才開始工作，從而達(dá)到第一步節(jié)能的目的。 2、檢測車輛行進(jìn)變化的傳感器選用光電開關(guān)對(duì)管，當(dāng)有車輛經(jīng)過時(shí)，對(duì)管會(huì)捕捉到一個(gè)低電平信號(hào)交給控制器處理，表示當(dāng)前路燈下有車輛經(jīng)過，并且控制器會(huì)根據(jù)相鄰路燈的狀態(tài)判斷車輛的行駛方向和速度，結(jié)合車輛行駛的方向和速度有規(guī)律地控制路燈的亮滅，實(shí)現(xiàn)第二步節(jié)能。 3、模型設(shè)計(jì)中我們?cè)诘缆芬贿吥M了人行道，通過熱釋電傳感器感應(yīng)人體發(fā)出的紅外線檢測有無人員通過，當(dāng)有人通過時(shí)，控制器會(huì)點(diǎn)亮懸掛在人行道旁邊的LED燈。實(shí)驗(yàn)表明，該傳感器靈敏度較高，有效距離為5m，不僅滿足模型的需要，甚至可以滿足實(shí)際需要。實(shí)現(xiàn)了第三步節(jié)能 4.同時(shí)擴(kuò)展功能中將使用Zigbee無線通信模塊。 Zigbee是一種便宜、低功耗、短距離的無線組網(wǎng)通信技術(shù)。由于城市中的道路有多條，我們采用Zigbee無線模塊組網(wǎng)技術(shù)對(duì)多條道路組網(wǎng)，將每條道路的狀況實(shí)時(shí)傳送到上位機(jī)總控制中心進(jìn)行匯總，然后可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各條道路的單獨(dú)控制。 創(chuàng)新點(diǎn)：節(jié)能環(huán)保，實(shí)用高效。本系統(tǒng)將智能對(duì)不同時(shí)間段、不同路況下的路燈進(jìn)行智能化控制。 主要技術(shù)指標(biāo)：LED燈亮度，節(jié)電量，壽命，光衰，光效，環(huán)保，開關(guān)頻率。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前，絕大多數(shù)城市、地區(qū)仍然采用傳統(tǒng)的路燈照明，LED路燈并沒有普及使用，有些地方即使使用了LED燈照明但是沒有實(shí)現(xiàn)LED路燈的智能化控制，這樣不僅浪費(fèi)了電能，而且不利于環(huán)保。我們?cè)O(shè)計(jì)的節(jié)能路燈控制系統(tǒng)不僅采用LED實(shí)現(xiàn)了節(jié)能而且實(shí)現(xiàn)了全天候智能化控制。 本系統(tǒng)采用傳感器對(duì)光線環(huán)境和道路車流量信息適時(shí)采集，能針對(duì)道路光線環(huán)境以及道路照明需求適時(shí)精確的給與足夠的光照，同時(shí)路面交通情況傳感器還能對(duì)交通意外監(jiān)測并報(bào)警，傳感器能對(duì)高速行駛的汽車進(jìn)行速度檢測，保證駕駛員視線范圍內(nèi)的路燈能滿足其安全行駛需求，真正做到適時(shí)處理、安全環(huán)保、高效節(jié)能，充分實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化與智能化。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 作品在2011年樂山師范學(xué)院學(xué)生學(xué)術(shù)科技創(chuàng)新項(xiàng)目中期答辯中順利通過，并受專家指導(dǎo)，由于還有很大發(fā)揮空間，所以鑒定為良好； 在樂山師范學(xué)院“挑戰(zhàn)杯”校內(nèi)評(píng)比時(shí)獲校內(nèi)二等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 非專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物模型、現(xiàn)場演示、圖片、錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 以我們的估算，用100瓦的LED燈代替300瓦高壓鈉燈，每盞路燈每天可節(jié)約2度電，假設(shè)一個(gè)城市有40000盞這樣的燈，每天可以節(jié)約80000度，一般LED燈的壽命為50000小時(shí)，假設(shè)每天一直都點(diǎn)亮8小時(shí)，至少可以實(shí)現(xiàn)長達(dá)17年的壽命，以0.6元的電費(fèi)來算，該城市在這17年可以節(jié)約2.96億元。由此可見，雖然目前LED燈雖然較貴，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)回報(bào)率非常高，而且，在目前的傳統(tǒng)路燈的基礎(chǔ)上不需要很大改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)LED路燈的改裝，路燈支架和線路都不需要改動(dòng)，只需更換燈具就可以了。
同類課題研究水平概述
- 目前，包括我國在內(nèi)的多個(gè)國家已經(jīng)開始使用LED燈作為主照明燈具，并且逐漸普及應(yīng)用。 美國：從2000年起投資5億美元實(shí)施“國家半導(dǎo)體照明計(jì)劃”，美國能源部預(yù)測，且到2010年前后，美國有55%的熒光燈和白熾燈被LED燈所代替，每年節(jié)電就可達(dá)350億美元。日本：已有30%多的白熾燈被替換為半導(dǎo)體照明燈具。 歐洲：專門制定了COST五年行動(dòng)計(jì)劃，它提出了新型光源的三個(gè)條件：節(jié)能、高效、環(huán)保。美國有關(guān)專家提出，半導(dǎo)體已在電子學(xué)方面完成了一場革命，第二場革命將在照明領(lǐng)域進(jìn)行，到2020年左右，固體光源的發(fā)光效率將達(dá)到200LM/W，可以符合COST計(jì)劃提出的對(duì)新光源的要求。 中國：2003年底，國家緊急啟動(dòng)“半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)重大項(xiàng)目”，成立由八部委組成的半導(dǎo)體照明工程協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組。 2004年，批建上海、大連、南昌、廈門、揚(yáng)州、石家莊七個(gè)國家半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化基地。 2005年，批建深圳國家半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化基地。 2006年，政府將LED照明納入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃和國家“863”計(jì)劃。 2007年，成立揚(yáng)州、石家莊國家半導(dǎo)體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地。 2008年初，由財(cái)政部、國家發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布《高效照明產(chǎn)品推廣財(cái)政補(bǔ)貼資金管理暫行辦法》，推廣使用節(jié)能燈，逐步淘汰白熾燈。 2009年，國務(wù)院將半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展工作列入最新提出的“為科技支撐經(jīng)濟(jì)快速平穩(wěn)發(fā)展做貢獻(xiàn)”的工作內(nèi)容，科技部將加快推進(jìn)半導(dǎo)體照明規(guī)?；瘧?yīng)用。在國家的大力支持下，LED產(chǎn)業(yè)獲得了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，已經(jīng)表現(xiàn)出逆勢上揚(yáng)的趨勢。
