基于can總線的道路照明控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

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1、基于CAN總線的道路照明控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)(第1頁)來源：同濟大學電子與信息工程學院，上海作者：高磊，余有靈，張志明?瀏覽：816人次發(fā)布：2012-03-20注：其他網(wǎng)站轉(zhuǎn)載須注明出處，轉(zhuǎn)載而不注明出處者，一經(jīng)查實，將追究其法律責任　　傳統(tǒng)城市道路照明系統(tǒng)對回路實現(xiàn)整體控制，只能實現(xiàn)回路路燈整體開關，不能對回路中的單個路燈進行單點控制，且靈活性差。為實現(xiàn)路燈節(jié)能降耗，提出了一種基于CAN總線的道路照明控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方法，采用智能化控制策略對傳統(tǒng)路燈照明系統(tǒng)進行改進，使用英飛凌16位單片機對車輛通過信息進行采集和

2、處理，預先調(diào)整路燈亮度。論述了系統(tǒng)子節(jié)點路燈控制器和主節(jié)點回路控制器的工作原理和硬件設計方案，并介紹了該系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)框圖，經(jīng)實驗證明了該方案的有效性?！　〗陙黼S著國內(nèi)城市化進程的快速發(fā)展，道路照明設施的規(guī)模和數(shù)量迅速擴大，道路照明耗電迅速上升，且存在較嚴重的用電浪費現(xiàn)象。傳統(tǒng)的城市道路照明系統(tǒng)一般由專用的回路箱對回路中的高壓鈉燈統(tǒng)一控制，實現(xiàn)回路內(nèi)整體開關，不能對回路中的單個路燈進行單點控制，靈活性較差，同時鈉燈供電電壓高，耗電量大且需要配備鎮(zhèn)流器，不同時段下城市用電負荷的變化也會影響高壓鈉燈的使用壽命，因此還需要

3、對回路電壓進行調(diào)整。此外，由于缺乏有效的監(jiān)測手段，不能根據(jù)路面實際狀況進行“按需照明”。如今，在對道路照明的質(zhì)量標準提出要求的同時，如何有效降低能源消耗也成為了新的研究方向[1]。目前部分地區(qū)為節(jié)能降耗，實行“半夜燈”制度，通過采取“亮一隔一”的方式關閉部分路燈，但是破壞了路面照度均勻度，對于交通安全和社會治安十分不利。為了有效實現(xiàn)回路內(nèi)單點控制，并且提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和可靠性，采用CAN總線進行報文傳輸，以LED光源代替高壓鈉燈，實現(xiàn)串行通信網(wǎng)絡中的分布式控制，擺脫了傳統(tǒng)RS485總線主站輪詢的通信方式，并且有效節(jié)

4、約能源。在控制策略上同時綜合考慮時間、路段、環(huán)境照度和交通流量等場景因素，按照預設的TPO控制策略[2]，最大限度實現(xiàn)信息交互?！　?道路照明控制系統(tǒng)　　基于CAN總線的道路照明控制系統(tǒng)的組成原理圖如圖1所示。該系統(tǒng)主要由底層CAN節(jié)點控制器部分和計算機監(jiān)控部分組成，節(jié)點控制器分為子節(jié)點路燈控制器(RTU)和主節(jié)點回路控制器(LTU)，底層總線采用普通雙絞線作為通信介質(zhì)。在傳感器模塊中，各節(jié)點上配置磁傳感器(或壓力傳感器)用于檢測車輛信息，照度傳感器采集照度信息。同時回路定時采集電流、電壓、功率因數(shù)等電參數(shù)，各節(jié)點LE

5、D調(diào)光電路可設定多個等級的路燈亮度。通過CAN總線實現(xiàn)路燈子節(jié)點之間，以及子節(jié)點與主節(jié)點之間的信息通信?！　∮嬎銠C監(jiān)控部分負責控制策略的調(diào)整。主節(jié)點回路控制器向計算機監(jiān)控部分上傳狀態(tài)參數(shù)，存儲到數(shù)據(jù)庫中，計算機比對正常數(shù)據(jù)，對回路中的異常情況進行判斷，確定異常位置，向主節(jié)點發(fā)送控制指令。系統(tǒng)　　功能:　?、俦O(jiān)控交通流量和天氣情況;　?、趩螣艄收蠙z測;　?、郾O(jiān)控電能消耗;　　④控制電流實現(xiàn)單燈調(diào)光;　?、菰诖_保功效的前提下，合理調(diào)整亮燈數(shù)量和　　時間?！　?車輛信息控制的工作原理　　主節(jié)點按照TPO(timeplaceo

6、ccasion)控制策略，對多種策略進行融合，以LED燈為控制對象。主要的控制策略包括:　?、俜謺r段時間控制。針對不同時段的照明需求，采用等級化照明亮度，在夜晚繁忙時段控制所有路燈保持高亮，在接近午夜時因車流量稀少，調(diào)整路燈為較低亮度，為近一步實現(xiàn)智能照明，還可以開啟車輛信息　　控制模式，檢測車輛通過信息調(diào)整亮度;　?、诃h(huán)境參數(shù)控制。根據(jù)光照、交通流量等實際的環(huán)境參數(shù)調(diào)整照明控制，以獲得更好的照明質(zhì)量和節(jié)電效果，例如在天氣不佳、能見度較低的情況下提前開啟路燈，或者監(jiān)測到車輛流量在某一時段內(nèi)突變(激增)，及時調(diào)整路燈為高

7、亮以應急。　　③組群控制[1]。處于同一照明回路中的不同路燈，由于所處的位置不同，對其照明亮度的需求可能也不同，利用LED單燈控制的特點，可以指定回路中的某些子節(jié)點組成組群，實現(xiàn)不同的場景控制。例如某些節(jié)點僅使用時間控制策略，某些節(jié)點使用車輛信息控制策略，而對關鍵路段的子節(jié)點(例如警示燈、景觀燈)則不調(diào)整，始終保持高亮?！　、苘囕v信息控制。車輛信息控制策略與傳統(tǒng)照明策略相比，更好地體現(xiàn)出“按需照明”的特點，主動感知道路上的車輛情況，調(diào)整當前路段亮度，并引入對下一路段照明需求的預判機制，在車輛未行至前，提前調(diào)整路燈亮度為

8、高亮?！　”疚闹攸c介紹車輛信息控制策略的實現(xiàn)方式，該方式依據(jù)車輛大致位置和行進方向進行閉環(huán)控制，可以對前方路段進行照度調(diào)節(jié)。系統(tǒng)主節(jié)點回路控制器首先請求各子節(jié)點車輛通過信息，并對車輛信息進行綜合，判斷當前回路中哪些節(jié)點位置有車輛通過，在該位置和車輛行駛的下一路段位置處，請求路燈亮度信息，判斷子節(jié)點的路燈亮度是否為高亮狀態(tài)，對亮度為