路燈故障檢測系統(tǒng)的設(shè)計研究
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摘要:本產(chǎn)品介紹了一種路燈故障檢測系統(tǒng)的設(shè)計，主要給普通的路燈增加了主控芯片，傳感器，受控開關(guān)以及遠(yuǎn)程傳輸和總控制臺等硬件設(shè)備，同時，還利用軟件技術(shù)，編寫了主控芯片控制與反饋程序，客戶端程序等軟件程序。使路燈在在各個系統(tǒng)部分的協(xié)同工作下，不但可以被智能的控制啟停，而且可以遠(yuǎn)程的控制及檢測路燈工作情況，還可以在路燈損壞時及時向總控制臺報警，及時地將各種信息以屏幕圖像的形式展現(xiàn)出來。
關(guān)鍵詞:主控芯片;智能檢測;遠(yuǎn)程傳輸
路燈是夜晚人們出行必不可少的，也是公共服務(wù)設(shè)施的重要領(lǐng)域。現(xiàn)階段由于種種因素，路燈的損壞時常發(fā)生，但是損壞的路燈又很難得到及時的維修，這給行人帶來不便的同時，也極大地增加了城市安全隱患。如果能有一種路燈故障檢測及報警系統(tǒng)，能夠及時提醒工作人員去修理損壞的路燈，那么就能及時維護(hù)公共設(shè)施，也能給我們廣大群眾的出行帶來極大的方便。針對此問題，本文設(shè)計了一種給路燈增加主控芯片，能在路燈故障發(fā)生時及時發(fā)出警并能遠(yuǎn)程監(jiān)控到具體路燈的位置，方便工作人員及時對該地區(qū)的路燈進(jìn)行維修。避免了路燈損壞卻很久無人問津，導(dǎo)致人們出行的不便，影響公共服務(wù)設(shè)施的使用。
1工作原理
如圖1所示，路燈故障檢測系統(tǒng)是在單一的普通路燈上主要增加了主控芯片，傳感器，受控開關(guān)以及遠(yuǎn)程傳輸和總控制臺等硬件設(shè)備;同時，還利用軟件技術(shù)，編寫了主控芯片控制與反饋程序，客戶端程序等軟件程序。當(dāng)路燈開啟時會觸發(fā)檢測系統(tǒng)開關(guān)，使檢測系統(tǒng)進(jìn)入對路燈的監(jiān)控狀態(tài)。當(dāng)路燈正常工作時，總控制臺處理傳輸來的正常信號，在顯示器上顯示正常。一旦路燈發(fā)生故障，傳感器接受路燈故障的信號，傳感器接受的信號會傳輸?shù)街骺匦酒?，主控芯片會對故障進(jìn)行分析，并通過傳輸設(shè)備將信號傳入總控制臺，總控制臺經(jīng)接收到的信號進(jìn)行處理，并通過圖像的形式顯示在屏幕顯示器上。故障信息傳輸?shù)耐瑫r會觸發(fā)報警裝置，及時提醒工作人員注意，工作人員可以根據(jù)屏幕顯示和信號的提示及時準(zhǔn)確的鎖定故障路燈的位置，并及時采取措施修整。當(dāng)路燈修復(fù)完成后，傳感器接受正常信號，并經(jīng)主控芯片、傳輸設(shè)備等傳送正常信號，經(jīng)總控臺處理，屏幕顯示路燈正常狀況。該系統(tǒng)還可以根據(jù)路燈各自的編號將路燈的位置信息錄入系統(tǒng)，當(dāng)路燈發(fā)生故障時系統(tǒng)檢測故障的同時將地理位置信息一同通過傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)娇偪刂婆_，經(jīng)過總控制臺的信息處理，將地理位置的信息一同顯示在顯示器上，有利于工作人員及時鎖定故障路燈的位置，便于及時維修。
2各組成單元分析
2．1主控單元
主控單元由一個主控芯片(AT89C52單片機(jī))、必要電路和受控開關(guān)組成。通過程序代碼，使主控芯片在接收不同的信號源信號，并分析處理后，控制受控開關(guān)來實現(xiàn)對所有路燈的開閉控制。是整個系統(tǒng)運(yùn)行的核心。主控芯片我們用的是AT89C52單片機(jī)，該芯片是一種高性價比的單片機(jī)，它具有8KB的片內(nèi)ROM和256字節(jié)RAM使其應(yīng)用靈活有效。它的指令可以兼容80C51單片機(jī)的大部分產(chǎn)品。其片內(nèi)程序存儲器在線編程較靈活且可以重復(fù)編程，其功能相當(dāng)于高效的微型計算機(jī)且使用范圍廣，性價比高。
2．2檢測模塊
檢測模塊由光敏傳感器與必要接線(如圖2)組成。光敏傳感器是利用光電導(dǎo)效應(yīng)制作的元件，其工作原理是內(nèi)光電效應(yīng)。當(dāng)光照強(qiáng)度變強(qiáng)，其電阻值就變小。光敏電阻是沒有極性的純電阻器件，在兩端施加電壓后，會由于燈光強(qiáng)度的變化，電阻兩端的電流也隨之變化，繼而實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換?；谝陨系膬?yōu)點本系統(tǒng)選用光敏電阻實現(xiàn)對路燈光照強(qiáng)度的采集和處理。光敏傳感器作為接受路燈反饋的必要部件，每時每刻檢測著路燈的工作狀況，并不斷發(fā)出正常工作的信號給主控單元。一旦路燈工作異常，檢測單元也是第一時間接收到故障信號，并將信號傳遞給主控單元。
2．3遠(yuǎn)程傳輸單元
遠(yuǎn)程傳輸是該系統(tǒng)的一個創(chuàng)新點，由無線模塊(如圖3)通過建立路燈網(wǎng)絡(luò)，對現(xiàn)有的路燈實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制。無線模塊主要用SIM300模塊完成。SIM300是GPRS模塊的一種，GPRS模塊采用低功耗設(shè)計，通過GPRS或短消息方式遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)。其中，SIM300是小體積即插即用模組中完善的三頻/四頻*GSM/GPRS解決方案。使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)界面，使得具備GSM/GPRS900/1800/1900MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗實現(xiàn)語音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸。遠(yuǎn)程傳輸模塊是整個系統(tǒng)正常工作的橋梁，將路燈端的主控單元與遠(yuǎn)端的總控制臺相連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視控制功能。并且多組的遠(yuǎn)程控制單元又是組成城市新型路燈控制網(wǎng)的基本單元，是實現(xiàn)路燈規(guī)模化、網(wǎng)絡(luò)化、現(xiàn)代化管理的基礎(chǔ)。
2．4總控制臺
總控制臺是遠(yuǎn)端控制路燈，檢測路燈的人機(jī)交換平臺，主要由普通PC和必要軟件組成。PC作為總控制臺的基本平臺，結(jié)合我們設(shè)計的軟件組成總控制臺。主要用于遠(yuǎn)程控制路燈和遠(yuǎn)程檢測路燈作用。以簡單的圖像信息，使控制人員可以輕松的掌管大片的路燈系統(tǒng)。
3功能介紹
3．1智能控制路燈開閉
如圖4所示，路燈的開關(guān)完全由主控芯片控制，主控芯片發(fā)出啟動或者停止命令，該命令會傳遞給受控開關(guān)，受控開關(guān)接受命令并執(zhí)行操作，以實現(xiàn)路燈開閉
3．2遠(yuǎn)程監(jiān)控路燈狀況
如圖5所示，路燈燈光處裝光敏元件，光敏原件隨時感應(yīng)路燈工作狀況，并按照預(yù)定程序不斷將路燈信號發(fā)送給主控芯片。由主控芯片接收信號后處理分析，并將分析結(jié)果傳輸給總控制臺。總控制臺將接收的信號處理成圖像信號并顯示出來.
3．3路燈故障報警
如圖6所示，如果路燈發(fā)生故障，檢測單元的光敏電阻會第一時間接收到故障信號，且馬上傳輸給主控芯片。主控芯片接收信號后，處理分析故障，并將分析結(jié)果傳輸給總控制臺?？偪刂婆_接收信號后，處理信號，并且將信號通過屏幕顯示出當(dāng)前路燈發(fā)生的故障。
4結(jié)論
本路燈故障檢測的設(shè)計，采用智能化的遠(yuǎn)程傳輸設(shè)計，實現(xiàn)了工作人員能夠及時掌握城市各個地區(qū)的路燈狀況。通過任意一臺裝有遠(yuǎn)程傳輸功能的電腦終端，便可智能地接收信息并將其路燈故障狀況以及它所在的具體的地理位置在屏幕上顯示出來，方便維修人員查看。顯示單元對信息的顯示，具有直觀、簡潔、明了的特點，大大提高了工作人員的效率，為城市路燈的維護(hù)及人們的出行帶來了極大的便利。
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作者：邊新光 陳俊銘 朱小英 李德山 王芳 單位：德州學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院
