LED智能路灯控制系统设计

李国杨 杜金波 张婕 王学文

摘 要：LED智能路灯控制系统是一种针对传统路灯和城市公共照明管理系统进行优化升级的新型照明系统。该路灯系统以兼容性好、价格低廉的STM32C8T6单片机为主控芯片，利用ESP8266进行远程控制，以光敏电阻为最基本元件使用数模转换控制路灯亮度。用红外探测器提高使用效率，达到节能减排绿色照明的目的。

关键词：路灯控制;节能;智能化

传统的路灯控制和维护方法已经不能满足现代城市發展的要求。我们迫切需求一个自动化程度高、高效节能、使用维护方便的新型智能路灯系统，这是照明控制和管理现代化的必然要求。

1 系统概述

系统实现。利用ESP8266模块与远程主机连接，实现对路灯的开关和状态检测。由光敏电阻通过AD模块转化把数据传输给单片机，单片机通过判断光照亮度控制LED灯的亮灭个数，从而控制灯的亮度。当路灯全部亮起，利用红外传感器判断有无行人经过，再次控制LED灯的亮灭个数，从而降低能耗。

2 系统硬件部分

2.1 主控芯片

以STM32C8T6单片机为主控芯片。除内置AD转换模块以外，STM32系列还提供与其他STM32微控制器相同的标准接口。这种外围通用性提高了整个产品族的应用灵活性，使开发人员能够在多个设计中重用相同的软件。

2.2 人体红外感应模块

因为任何高于绝对温度（-273摄氏度）的物体都会产生或多或少的红外光谱，当然，由于物体的温度、材质等条件不同，其光谱也会有所不同。而红外光谱的主要特征是波长，因此红外波长与温度直接相关，温度对红外波长有很大的影响甚至决定作用。一个人的身体在正常情况下体温大约为37摄氏度，辐射产生的红外光谱波长大约为8～11微米，而热释电红外传感器（PIR）设计为刚好接收这一波段的红外光谱，故被称为人体红外感应。同时，菲涅耳透镜的创新加入，一是利用它的放大和聚焦功能，二是将探测区域分成几个亮区和暗区，使进入探测区域的运动目标在红外热像仪上以温度变化的形式产生变化的热释光红外信号。

2.3 外网链接模块

我们使用WiFi技术联网。在我们的日常生活中，WiFi网络可以说已经得到了普及，为我们的日常生活提供了极大的便利。WiFi主要由无线网卡和网桥组成。无线网卡的主要功能是转换信号。网桥在媒体访问控制层的主要功能是充当有线局域网和无线工作站的角色。系统中使用ESP8266模块与主机连接。ESP8266是一个非常通用的串口WIFI模块，由Lexin公司生产，价格低廉，性能稳定。该芯片可以工作在三种模式：AP模式、工作站模式和混合模式，由通用AT指令控制。

2.4 光线感应模块

光学传感器采用感光电阻，实现了简单的光学检测。主要检测路灯的打开和关闭状态，并测量LED的故障检测。

2.5 GPRS通信模块

TC35i是西门子公司推出的新一代GSM无线通信模块。该模块可由at命令集控制，支持PDU模式和短信。此外，该模块还具有漫游、多方通话、通讯录等功能。有省电模式、空闲模式、呼叫模式等。基带处理器作为TC35i的核心，主要处理模块中的语音信号和数据信号，包括蜂窝射频设备中的所有模拟和数字信号。

2.6 多普勒微波模块

应用多普勒微波模块的雷达探测，通过发射一组具有一定频率的微波，当物体或人体运动时，反射的微波会改变其频率。当物体靠近发射源时，频率会增加。相反，当目标原理为发射源时，频率会降低。通过微波检测模块检测反射的微波频率，确定是否有人体和车辆经过。频率的大小与物体的运动速度成线性关系，因此物体的运动速度可以通过频率的变化规律来反映。

2.7 电源模块

由于LED灯驱动电路和控制电路的电压分别为24伏和3.3伏，普通市电为220伏，路灯安装在控制灯箱中，使用过程中电压需要转换和降低，以提供给每个芯片和模块使用。

3 功能实现

通过对当前路况及周围情况的分析的分析，实时控制系统。通过各种传感器的信息收集和分析，判断实际的使用情况，自动点亮路灯，无人或无车时自动关闭路灯，根据环境对灯具进行控制。当环境光低于设定的阈值时，系统会自动开启路灯，真正实现路灯的自控。

4 不足与展望

现阶段智能路灯系统实现的功能仍较为单一，且未与物联网发展相结合，设计理念仍停留在节能层面，智能化程度较低。随着网络技术的的发展，万物互联必可实现，智能路灯系统将作为现代化城市不可缺少的一部分。

参考文献：

[1]闫静静，任志红.基于物联网的城市路灯智慧照明控制系统.电子技术与软件工程，2019：2095-5650.

[2]薛维琴.LED路灯技术发展与专利分析.中国科技信息，2019：1001-8972.

[3]古智锋.基于红外感应的随行路灯系统设计.智度时代，2019：2094-4609.

[4]王奇.路灯节能感应系统的设计.电子制作，2017：1006-5059.

[5]孔维宾，张中，石艳玲，等.LED路灯智能控制系统研究.电子制作，2018：1006-5059.

基金项目：山东省大学生科研项目：基于光敏电阻的可控亮度的自动路灯系统（18SSR096）;山东省大学生科研项目：智能家居系统（18SSR098）

*通讯作者：王学文（1994-），男，硕士研究生。