太阳能路灯智能控制系统

【摘要】：近年来路灯照明的规模和耗电量越来越大，如何节省能源，提高路灯管理水平已经成为了一个急需解决的问题。太阳能作为路灯的照明能源，不仅可解决耗电量大的问题，而且对于降低环境的污染也具有重要的意义。ZigBee作为一种新兴的通讯技术，以其功耗低、通讯可靠、网络容积量大等优点为路灯的远程控制提供了一种很好的解决方案。 首先，经过对太阳能发电和ZigBee无线通讯技术研究后，设计了一款新型太阳能路灯控制系统，它主要包括太阳能追光系统以及ZigBee无线网络系统。太阳能追光系统采用光电追踪和视日轨迹追踪两种控制方式，结合改进后的最大功率点理论算法，时刻保证太阳能电池板工作在最大功率状态；ZigBee无线网络系统采用ZigBee模块和单片机最小系统以及其它外设完成了主节点模块和路由节点模块的设计，采用LabVIEW软件完成了上位机设计，为了增强网络的稳定性和数据通讯的可靠性，经过对ZigBee网络拓扑结构特性分析后，选择网状拓扑结构作为主节点模块与路由节点模块的连接方式，且LabVIEW上位机软件能够通过与主节点模块通讯，实现实时监控各个路灯的功能。 然后，根据系统设计要求完成了太阳能追光系统以及ZigBee无线网络系统的硬件和软件设计，其中太阳能追光系统主要由传感器模块、旋转云台、驱动模块、显示模块以及按键模块组成；ZigBee无线网络系统主要由主节点模块、若干个路由节点模块以及LabVIEW上位机软件组成。 最后，经过试验证明，太阳能追光系统能够在各种天气条件下，稳定工作，追光精度较高，达到了预期设计目标；ZigBee无线网络通讯距离、组网时间以及网络的稳定性等指标都达到了路灯无线监控的要求。 【关键词】：太阳能 追光系统 Zigbee 路灯控制系统
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景8-9
• 1.2 太阳能路灯控制系统研究现状9-14
• 1.2.1 太阳能路灯控制系统组成9-10
• 1.2.2 太阳能追光系统研究现状10-13
• 1.2.3 路灯监控系统研究现状13-14
• 1.3 论文的主要任务和章节安排14-16
• 第2章 系统设计理论与方案16-32
• 2.1 系统设计概述16-17
• 2.2 太阳能追光原理研究17-23
• 2.2.1 太阳运动规律研究17-20
• 2.2.2 最大功率点算法研究20-23
• 2.3 蓄电池管理策略23-25
• 2.3.1 恒流充电23-24
• 2.3.2 恒压充电24-25
• 2.3.3 阶段充电法25
• 2.4 ZigBee技术研究25-27
• 2.4.1 ZigBee网络的形态节点25-26
• 2.4.2 ZigBee网络拓扑结构26-27
• 2.5 系统设计方案27-31
• 2.5.1 太阳能追光系统设计方案27-29
• 2.5.2 ZigBee无线网络设计方案29-31
• 2.6 小结31-32
• 第3章 系统硬件设计32-49
• 3.1 太阳能追光系统硬件设计32-43
• 3.1.1 处理器模块32-34
• 3.1.2 传感器模块34-36
• 3.1.3 旋转云台36-37
• 3.1.4 驱动模块37-40
• 3.1.5 显示模块40-41
• 3.1.6 按键模块41-43
• 3.2 ZigBee无线网络系统硬件设计43-48
• 3.2.1 ZigBee模块和控制器的选型43-46
• 3.2.2 主节点模块设计46-47
• 3.2.3 路由节点模块设计47-48
• 3.3 小结48-49
• 第4章 系统软件设计49-68
• 4.1 太阳能追光系统软件设计49-58
• 4.1.1 系统初始化50-51
• 4.1.2 人机交互模块51-53
• 4.1.3 数据采集模块53-55
• 4.1.4 数据处理模块55-56
• 4.1.5 模式切换56-58
• 4.2 ZigBee无线网络系统软件设计58-67
• 4.2.1 主节点模块软件设计59-61
• 4.2.2 路由节点模块软件设计61-62
• 4.2.3 LabVIEW上位机软件设计62-67
• 4.3 小结67-68
• 第5章 系统调试与试验68-79
• 5.1 太阳能追光系统调试68-71
• 5.1.1 系统试验平台68-69
• 5.1.2 光电传感器校准69
• 5.1.3 调试69-71
• 5.2 ZigBee无线网络系统调试71-76
• 5.2.1 系统试验平台71
• 5.2.2 ZigBee模块的无线网络调试71-73
• 5.2.3 调试73-76
• 5.3 太阳能追光试验76
• 5.4 ZigBee无线网络试验76-78
• 5.5 小结78-79
• 第6章 结论与展望79-80
• 6.1 结论79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-83
• 附录83-86
• 致谢86

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