路燈故障檢測系統的設計研究
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摘要:本產品介紹了一種路燈故障檢測系統的設計，主要給普通的路燈增加了主控芯片，傳感器，受控開關以及遠程傳輸和總控制臺等硬件設備，同時，還利用軟件技術，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部分的協同工作下，不但可以被智能的控制啟停，而且可以遠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出來。
關鍵詞:主控芯片;智能檢測;遠程傳輸
路燈是夜晚人們出行必不可少的，也是公共服務設施的重要領域?，F階段由于種種因素，路燈的損壞時常發生，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，能夠及時提醒工作人員去修理損壞的路燈，那么就能及時維護公共設施，也能給我們廣大群眾的出行帶來極大的方便。針對此問題，本文設計了一種給路燈增加主控芯片，能在路燈故障發生時及時發出警并能遠程監控到具體路燈的位置，方便工作人員及時對該地區的路燈進行維修。避免了路燈損壞卻很久無人問津，導致人們出行的不便，影響公共服務設施的使用。
1工作原理
如圖1所示，路燈故障檢測系統是在單一的普通路燈上主要增加了主控芯片，傳感器，受控開關以及遠程傳輸和總控制臺等硬件設備;同時，還利用軟件技術，編寫了主控芯片控制與反饋程序，客戶端程序等軟件程序。當路燈開啟時會觸發檢測系統開關，使檢測系統進入對路燈的監控狀態。當路燈正常工作時，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到主控芯片，主控芯片會對故障進行分析，并通過傳輸設備將信號傳入總控制臺，總控制臺經接收到的信號進行處理，并通過圖像的形式顯示在屏幕顯示器上。故障信息傳輸的同時會觸發報警裝置，及時提醒工作人員注意，工作人員可以根據屏幕顯示和信號的提示及時準確的鎖定故障路燈的位置，并及時采取措施修整。當路燈修復完成后，傳感器接受正常信號，并經主控芯片、傳輸設備等傳送正常信號，經總控臺處理，屏幕顯示路燈正常狀況。該系統還可以根據路燈各自的編號將路燈的位置信息錄入系統，當路燈發生故障時系統檢測故障的同時將地理位置信息一同通過傳輸系統傳輸到總控制臺，經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)、必要電路和受控開關組成。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，控制受控開關來實現對所有路燈的開閉控制。是整個系統運行的核心。主控芯片我們用的是AT89C52單片機，該芯片是一種高性價比的單片機，它具有8KB的片內ROM和256字節RAM使其應用靈活有效。它的指令可以兼容80C51單片機的大部分產品。其片內程序存儲器在線編程較靈活且可以重復編程，其功能相當于高效的微型計算機且使用范圍廣，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效應制作的元件，其工作原理是內光電效應。當光照強度變強，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，會由于燈光強度的變化，電阻兩端的電流也隨之變化，繼而實現光電轉換。基于以上的優點本系統選用光敏電阻實現對路燈光照強度的采集和處理。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遠程傳輸單元
遠程傳輸是該系統的一個創新點，由無線模塊(如圖3)通過建立路燈網絡，對現有的路燈實現網絡控制。無線模塊主要用SIM300模塊完成。SIM300是GPRS模塊的一種，GPRS模塊采用低功耗設計，通過GPRS或短消息方式遠程傳輸數據。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。使用工業標準界面，使得具備GSM/GPRS900/1800/1900MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗實現語音、SMS、數據和傳真信息的高速傳輸。遠程傳輸模塊是整個系統正常工作的橋梁，將路燈端的主控單元與遠端的總控制臺相連接，實現遠程監視控制功能。并且多組的遠程控制單元又是組成城市新型路燈控制網的基本單元，是實現路燈規?；⒕W絡化、現代化管理的基礎。
2．4總控制臺
總控制臺是遠端控制路燈，檢測路燈的人機交換平臺，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，結合我們設計的軟件組成總控制臺。主要用于遠程控制路燈和遠程檢測路燈作用。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。
3功能介紹
3．1智能控制路燈開閉
如圖4所示，路燈的開關完全由主控芯片控制，主控芯片發出啟動或者停止命令，該命令會傳遞給受控開關，受控開關接受命令并執行操作，以實現路燈開閉
3．2遠程監控路燈狀況
如圖5所示，路燈燈光處裝光敏元件，光敏原件隨時感應路燈工作狀況，并按照預定程序不斷將路燈信號發送給主控芯片。由主控芯片接收信號后處理分析，并將分析結果傳輸給總控制臺?？偪刂婆_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前路燈發生的故障。
4結論
本路燈故障檢測的設計，采用智能化的遠程傳輸設計，實現了工作人員能夠及時掌握城市各個地區的路燈狀況。通過任意一臺裝有遠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，為城市路燈的維護及人們的出行帶來了極大的便利。
參考文獻
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作者：邊新光 陳俊銘 朱小英 李德山 王芳 單位：德州學院 機電工程學院
