林蔭步道路燈智能控制裝置

鄭加宜 陳就

汨羅市城區(qū)林蔭步道種植了樟樹、廣玉蘭等綠化樹，不僅扮靚了城市，還為市民散步、健身提供了好去處。但這些綠化樹濃密的樹葉遮擋了路燈，使得路燈光照效率大大降低，光照范圍也縮小了許多，給行人尤其是幼童、老年人、殘疾人等特殊人群帶來(lái)安全隱患。

目前，汨羅市城區(qū)林蔭步道路燈均使用電能，由于未設(shè)置智能控制，不能根據(jù)行人的情況及樹葉濃密程度進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，導(dǎo)致能源利用率低。我們想設(shè)計(jì)林蔭步道路燈智能控制裝置。

要解決以上問題，關(guān)鍵在于安裝智能模塊，利用紅外感應(yīng)技術(shù)，使路燈從固化模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄苣Ｊ健?/p>

一、基本思路

1.路燈的光照強(qiáng)度可根據(jù)樹葉濃密程度自動(dòng)調(diào)節(jié)，樹葉密則亮度大，反之則小。

2.路燈的光照強(qiáng)度可根據(jù)行人情況自動(dòng)調(diào)節(jié)，有人則調(diào)大亮度，無(wú)人則調(diào)小亮度，甚至關(guān)閉。燈桿上方裝有對(duì)射式傳感器，利用開關(guān)電源（變壓器）將交流電（220V）轉(zhuǎn)換為直流電，提高安全系數(shù)。

當(dāng)進(jìn)入路燈照明區(qū)時(shí)，人體頭部或身體某一部分在紅外線區(qū)域內(nèi)，對(duì)射式傳感器采集信號(hào)并反饋給繼電器。

對(duì)射式傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過光的強(qiáng)弱變化形成開關(guān)信號(hào)，控制繼電器得電、斷電。電磁閥接繼電器常開端，物體遮擋，繼電器常開端得電閉合，形成通路，電磁閥得電，電磁鐵將閥芯吸起，電路導(dǎo)通，路燈照明。人離開之后，電磁閥斷電，閥芯落回，電路切斷。這樣，通過人體頭部或身體某一部分是否在紅外線區(qū)域來(lái)控制電磁閥，從而達(dá)到控制路燈的目的。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

林蔭步道路燈智能控制裝置主要由控制器、監(jiān)控裝置、繼電器組、OLED液晶顯示器、單片機(jī)、軟件控制代碼等組成?？傮w分為4個(gè)系統(tǒng)。

1.紅外感應(yīng)系統(tǒng)

紅外傳感器的感應(yīng)距離一般是8至18m，對(duì)人體的敏感程度還與人體的運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)。人體的恒定體溫一般為37℃左右，所以會(huì)發(fā)出10um左右特定波長(zhǎng)的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭用來(lái)探測(cè)人體發(fā)出的紅外線。人體發(fā)出的紅外線通過菲尼爾濾光片增強(qiáng)后聚集在紅外感應(yīng)源上。

紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件接收人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后能觸發(fā)開關(guān)動(dòng)作。當(dāng)有人進(jìn)入開關(guān)感應(yīng)范圍時(shí)，傳感器探測(cè)到人體紅外光譜的變化，開關(guān)自動(dòng)接通路燈負(fù)載，只要人不離開感應(yīng)范圍，開關(guān)將持續(xù)接通;人離開后，延時(shí)開關(guān)（時(shí)間可調(diào)）自動(dòng)關(guān)閉路燈負(fù)載。

2.樹葉濃密自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)

為了保證燈光系統(tǒng)根據(jù)樹葉的濃密程度進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，我們?cè)O(shè)計(jì)了自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。

3.光照傳感系統(tǒng)

光照傳感器采用BH1710模塊及DS3231芯片判斷白天或黑夜、樹葉濃密，實(shí)現(xiàn)人來(lái)燈亮、葉密光強(qiáng)。

4.控制與監(jiān)控系統(tǒng)

利用Prote199軟件設(shè)計(jì)一塊印刷電路板，將單片機(jī)焊接在該電路板上。單片機(jī)為ATMEL公司AT89系列的STC51芯片，采用C語(yǔ)言編程。利用芯片內(nèi)置的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)行人、光照的采樣。

林蔭步道路燈智能控制裝置利用紅外感應(yīng)技術(shù)原理，能達(dá)到節(jié)約電能、智能照明的效果。（指導(dǎo)老師：曾尚文 ?張 ?衍）