LED路燈節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　1 引言

　　城市特別是中小城市目前路燈照明存在的主要問題是總體規(guī)劃滯后，燈光控制方法和管理手段落后，所用電器、燈具科技含量低。本文以高亮度LED 為路燈核心器件，設(shè)計(jì)路燈監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)場由從單片機(jī)采集路燈電流電壓后經(jīng)過主機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行GPRS 數(shù)據(jù)傳輸，從而達(dá)到“遙控、遙測、遙訊”的目的。

　　2 系統(tǒng)工作原理及硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示，該系統(tǒng)主要由LED節(jié)能控制中心、中國移動(dòng)GPRS 網(wǎng)絡(luò)及路燈RTU 三大部分組成。

圖1 總體結(jié)構(gòu)圖

　　其中路燈監(jiān)控中心包括3131P Modem 模塊、路燈監(jiān)控RTU、在線監(jiān)測終端控制箱、GPRS 型模塊、單燈檢測控制器等。

　　在本監(jiān)控系統(tǒng)中，控制器單元通過RS-232 與移動(dòng)GPRS 無線終端相連，監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通過特種路由器接入移動(dòng)GPRS，路燈RTU 進(jìn)行功率信號采集，最終由移動(dòng)GPRS 網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳給監(jiān)控中心，監(jiān)控中心連接UPS 電源，采用UPS 供電設(shè)計(jì)，使監(jiān)控中心能夠斷電繼續(xù)工作，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

　　監(jiān)控中心作為整個(gè)系統(tǒng)的主要核心部分，不僅要與上位RTU 進(jìn)行密切的通信，還要對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、存儲、加工、傳輸?shù)忍幚?，同時(shí)還要給出相應(yīng)的報(bào)警（語音、聲光）以及要求定位的節(jié)點(diǎn)路燈信息，并且可以通過GPRS 短消息將故障信息和（或）路燈檢修信息發(fā)送到相關(guān)指定的人員手機(jī)中，以及時(shí)掌握路段信息。

　　2.2 LED 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

　　LED 照明驅(qū)動(dòng)電路主要包括驅(qū)動(dòng)電路和過溫度保護(hù)電路兩部分。在驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)中主要用到的是MAX5033 芯片，該芯片可以提供高達(dá)500mA 的輸出電流。MAX5033D 提供1.25~13.2V 的可調(diào)電壓。

　　過溫度保護(hù)電路用到的芯片是MBI1801。該芯片內(nèi)部有溫度感應(yīng)器，可感應(yīng)到芯片的溫度?？赏ㄟ^R-EXT管腳自動(dòng)調(diào)整輸出電流，這樣就可以改變LED 上的電流，從而可以降低LED 的溫度，起到過溫度保護(hù)的作用。基于以上這些優(yōu)點(diǎn)，因此選用了以MAX5033 和MBI1801 為主的芯片來實(shí)現(xiàn)該驅(qū)動(dòng)電路。

　　設(shè)計(jì)出的LED 驅(qū)動(dòng)電路圖如圖2 所示，主要分為三大部分：電源電路，驅(qū)動(dòng)電路和過溫度保護(hù)電路。在電源電路中主要由變壓器，整流橋兩個(gè)模塊組成；在驅(qū)動(dòng)電路中主要由MAX5033 模塊和調(diào)壓模塊構(gòu)成；過溫度保護(hù)電路主要由MBI1801，熱感應(yīng)模塊和LED 三部分組成。

圖2 LED 驅(qū)動(dòng)電路圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　見圖3，7188XA 模塊啟動(dòng)時(shí)有個(gè)和數(shù)據(jù)庫聯(lián)系的自動(dòng)運(yùn)行文件，此文件在7188XA 一上電就自動(dòng)運(yùn)行。

　　在本系統(tǒng)中采用了可視化開發(fā)工具VisualBasic6.0 來進(jìn)行開發(fā)。監(jiān)控中心主界面如圖4 所示。

圖3 軟件系統(tǒng)框圖

圖4 LED 節(jié)能控制中心軟件界面

　　針對路燈計(jì)算機(jī)無線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境，該系統(tǒng)的主要功能為：

　　（1）遙控：各個(gè)節(jié)點(diǎn)和路段的工作參數(shù)，如開/關(guān)燈、照度等；

　　（2）遙測：手動(dòng)、自動(dòng)采集路燈系統(tǒng)的各監(jiān)控點(diǎn)參數(shù)；

　?。?）監(jiān)控：對路段和路燈等及其周圍進(jìn)行監(jiān)控；

　　（4）報(bào)警信息：可提供多種參數(shù)的自動(dòng)報(bào)警查詢：例如高報(bào)，低報(bào)。

　?。?）數(shù)據(jù)查詢：可查詢某一節(jié)點(diǎn)和（或）路段任意某分/時(shí)/天/月/年的相關(guān)歷史數(shù)據(jù)；4 結(jié)論。

　　本系統(tǒng)把GPRS、大功率LED 技術(shù)應(yīng)用了在路燈節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)中，解決了目前中國路燈控制所不能解決的實(shí)際節(jié)能問題，實(shí)現(xiàn)了“三遙”和數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了智能亮燈，在監(jiān)控中心能及時(shí)獲得反饋信息，可以進(jìn)行故障反演，降低運(yùn)行費(fèi)用，減少人員開支，達(dá)到經(jīng)濟(jì)節(jié)能的目的。

　　本系統(tǒng)主要控制與節(jié)能技術(shù)不僅可應(yīng)用于路燈管理，還可適應(yīng)于更多領(lǐng)域，如供熱工程、軌道交通等等。給他們提供有益的建議，提高工作效率。