独立型太阳能LED路灯智能系统的设计

【摘要】：道路为地区经济发展、促成地区间交流提供了桥梁,道路建设作为地区的基础建设,发展十分迅速,快速的道路建设也带来了一些亟待解决的问题。在一些偏远、市电无法到达的地区,因为道路夜间照明问题不能很好解决而引发的交通事故屡见不鲜。针对这部分道路照明主要有两方面的问题亟待解决:一方面,能耗问题,需要更节能的照明方案;另一方面,由于地处偏远,如何对道路照明提供有效、便捷地管理。鉴于LED照明技术能够在实现与传统照明技术相同照度情况下具有更低的能耗,同时LED具有更长的使用寿命,论文将LED照明与太阳能发电技术结合,开发了一套太阳能LED路灯控制器。通过蓄电池存储太阳能转化为的电能,充电过程运用最大功率点跟踪技术,充电过程采用阶段性恒流、恒压充电,设计的Boost升压电路恒流驱动LED,同时可以实现LED路灯的PWM调光。该照明方案实现了预期的性能指标要求。针对路灯的管理,论文深入研究了基于TCP/IP协议的网络通讯技术,开发出了一套基于GPRS的远程智能监控平台。路灯通过GPRS模块与远程服务器端建立TCP连接,将路灯的开关状态与亮度以及蓄电池的荷电状态数据实时地返回到服务器端动态显示,并存入服务器端数据库内,服务器端也可以控制每盏路灯的开关状态与亮度,远程服务器端采用C#开发;此外,开发了基于android的客户端监控平台,实现通过移动监控客户端远程登录服务器端获取各路灯的状态参数,并对路灯的开关状态与亮度进行控制,方便路灯监管人员对路灯进行移动监控,客户端的开发基于套接字实现与服务器端的TCP连接。论文针对所开发的独立型太阳能LED路灯智能系统进行了测试,测试结果表明:系统实现了基于太阳能的LED照明方案,解决了道路照明中节能问题;此外基于物联网的远程智能监控平台,具有完善的功能、友好的人机交互界面,能够给路灯监管人员提供有效、便捷的管理。论文从工程应用出发,将光伏发电、LED照明以及物联网技术三者相结合,开发出一套独立型太阳能LED路灯智能系统,具有一定的理论深度与工程应用价值。 【关键词】：太阳能LED路灯 GPRS 服务器端监控中心 移动监控客户端 物联网
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM923.34
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题提出的背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状及发展概述11-15
• 1.2.1 国内外物联网技术及在LED照明上应用的研究现状及发展12-13
• 1.2.2 太阳能LED路灯照明国内外研究现状及发展13-15
• 1.3 独立型太阳能LED路灯智能系统关键技术问题15-16
• 1.4 论文的主要研究内容16-17
• 第二章 独立型太阳能LED路灯智能系统总体方案17-28
• 2.1 独立型太阳能LED路灯智能硬件系统组成17-21
• 2.1.1 太阳能充放电控制器17-19
• 2.1.2 GPRS通信技术及通讯模块19-21
• 2.2 独立型太阳能LED路灯智能系统软件组成21-24
• 2.2.1 太阳能电池板最大功率点跟踪21-23
• 2.2.2 蓄电池充电管理23-24
• 2.2.3 LED驱动与通信软件组成24
• 2.3 独立型太阳能LED路灯智能系统远程监控平台组成24
• 2.3.1 服务器端监控平台24
• 2.3.2 手机客户端监控平台24
• 2.4 独立型太阳能LED路灯智能系统的需求分析及监控参数确定24-25
• 2.5 独立型太阳能LED路灯智能系统总体方案设计25-26
• 2.6 本章小结26-28
• 第三章 独立型太阳能LED路灯智能硬件系统28-39
• 3.1 辅助电路设计28-29
• 3.1.1 辅助电源设计28-29
• 3.1.2 驱动电路设计29
• 3.2 太阳能充电控制器电路拓扑的设计与分析29-30
• 3.3 LED驱动电路设计与分析30-33
• 3.3.1 恒流参数确定31
• 3.3.2 保护电路设计31-32
• 3.3.3 PWM调光32-33
• 3.4 采样及温度保护电路设计与分析33-34
• 3.5 GPRS通讯模块及外围电路设计与分析34-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第四章 独立型太阳能LED路灯智能软件系统39-48
• 4.1 太阳能电池板最大功率点跟踪在充电控制中的应用分析39-41
• 4.2 蓄电池充电管理软件设计与分析41-42
• 4.3 LED驱动软件设计与分析42-43
• 4.4 温度保护软件设计与分析43-44
• 4.5 GPRS模块通信软件设计与分析44-47
• 4.6 本章小结47-48
• 第五章 独立型太阳能LED路灯远程智能监控平台48-69
• 5.1 服务器端监控平台的设计与分析48-65
• 5.1.1 监控系统的通讯协议48-49
• 5.1.2 服务器端套接字编程49-52
• 5.1.2.1 服务器端接受客户端连接请求实现49-50
• 5.1.2.2 服务器端接收客户端数据实现50-51
• 5.1.2.3 服务器端发送数据到指定客户端实现51-52
• 5.1.3 数据库设计52-59
• 5.1.3.1 用户信息数据库设计52-55
• 5.1.3.2 LED路灯工作数据信息数据库设计55-59
• 5.1.4 服务器软件界面设计59-65
• 5.1.4.1 服务器登陆界面59-60
• 5.1.4.2 主服务器界面60-62
• 5.1.4.3 所有接入路灯监控界面62-63
• 5.1.4.4 LED路灯参数监控界面63-65
• 5.2 手机客户端监控平台的设计与分析65-68
• 5.2.1 客户端网络编程65-67
• 5.2.2 监控软件界面设计67-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第六章 独立型太阳能LED路灯智能系统测试与分析69-79
• 6.1 主硬件电路充放电测试69-71
• 6.1.1 蓄电池充电测试69-70
• 6.1.2 LED驱动测试70-71
• 6.2 路灯主控MCU与GPRS通信模块测试71-73
• 6.2.1 GPRS通信的短信发送测试71-72
• 6.2.2 GPRS通信数据传输测试72-73
• 6.3 服务器端监控平台测试73-76
• 6.4 手机客户端监控平台测试76-78
• 6.5 本章小结78-79
• 第七章 结论79-81
• 7.1 工作总结及主要成果79
• 7.2 后续工作设想79-81
• 参考文献81-87
• 致谢87-88
• 附件88

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