乡村道路节能路灯监控系统设计开题报告

1．本课题研究的背景、目的及意义

在能源危机和温室效应日趋严重的当今社会，节能环保已成为照明产品的主题。节能并不意味着机械地减少照明设备的数量。根据照明的实际情况调整照度，合理分配照明时间，减少不必要的用电浪费也是一项具有重大意义的节能措施^[1]。近些年，随着国家新农村建设的加快，许多农村发生了巨大的变化，经济发展也在进步，太阳能路灯得到积极的推广应用。

使用新能源太阳能路灯实施路灯亮化工程，是推行节能减排的、低碳环保的发展理念在社会主义新农村建设中的有效实践。与普通路等不同，这些安装在乡村的太阳能路灯完全依靠太阳能独立发电，无需接入市电，无污染，零排放，且不需要挖槽铺设电缆和电网接入设备^[2]。虽然太阳能路灯集众多优点于一身，但是还有一些缺点，比如没有太阳就无法供电，供电的稳定性会受到天气的影响，太阳能路灯的工作原理就是通过太阳能板吸收阳光，然后转化成电能储存在电池里再进行供电照明。在光线不足的地方，还是运用传统电力照明比较好，不会影响人们的生活。其次还有太阳能路灯造价高还有容易被偷窃等缺点。

相比于太阳能发电路灯，风光互发电补技术是风能发电和太阳能发电两者互补性的结合，实现了两种新能源的最佳优化，使风能和太阳能的综合利用达到最佳合理化，大大提高了供电的稳定性^[3]。夜晚和下雨天通过风能发电，有阳光的天气通过太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下同时发电，比单独使用太阳能要更加经济、科学和实用^[3]。

20世纪90年代，我国开始对风光互补系统研究，始步阶段和国外一样，主要是关于风光系统的建模和特性分析方面的研究，另外还包括一系列计算仿真以及实际系统应用方面。文献[3]通过设计一套风光互补和自动调节LED亮度直流供电的控制系统，既能够控制道路路灯的开关，又能够控制晚上不同时段道路路灯照明亮度。这大大节约了人力物力财力，对社会以及经济发展有着积极的意义。

2．本课题主要研究内容和预期目标

主要研究内容：

（1） 微型计算机一台；51单片机、传感器及耗材；51单片机程序烧录器；51单片机程序编程环境Keil-c51;节能路灯系统模型一套。

（2） 绘制整个乡村道路节能路灯监控系统的拓扑结构图。

（3） 设计路灯工作环境及供电的状态检测电路，编写多电源供电切换优化算法。

（4） 制作相关的硬件电路。

（5） 进行系统调试。

本课题预期目标：

设计一个乡村道路节能路灯监控系统，用于控制节能路灯的供电方式，降低能耗，提高可靠性，主要是通过风光互发电补技术控制供电。主要包括两个部分——硬件电路设计和软件编程技术，风光互补节能路灯系统特性分析和控制技术，状态诊断技术的研究以及系统集成等方面。

3．本课题拟采用的研究方法、步骤

拟采用的研究方法：

本课题拟采用软硬件相结合组成实际控制系统。主要分为以下几个部分：电路原理图设计与分析，算法模型建立并进行软件的编程及其功能的调试与仿真。采用51单片机，

拟采用的具体步骤：

（1）查阅设计中涉及的参考资料，包括：51单片机基本原理、状态诊断技术研究、风光互补节能技术的应用概况、基于Keil-C51编程环境研究、硬件电路设计

（2）综合运用相关的专业知识，设计系统的控制算法，确定软件的开发环境及硬件的选型。

（3）进行硬件电路设计，绘制原理图。

（4）按照控制算法设计并编写相关的控制软件程序。

（5）进行软件的调试与仿真。

4．本课题主要参考文献

[1]智能路灯控制系统研究背景意义及现状.

[2]新农村亮化工程用太能路灯.

[3]黄胜柱，龚仁喜.高校风光互补LED节能路灯控制系统的研究.