基于GSM短消息控制的智能照明節(jié)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全國(guó)的照明用電也日益增大，但照明用電以低效照明為主，極大地浪費(fèi)了電資源，因此給現(xiàn)有照明系統(tǒng)加配節(jié)電控制系統(tǒng)是當(dāng)務(wù)之急。為滿足照明設(shè)備節(jié)電需求設(shè)計(jì)了基于GSM短消息控制的智能照明節(jié)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能是利用微處理器對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行檢測(cè)并處理分析，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)將電網(wǎng)參數(shù)以短消息上報(bào)監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心調(diào)控施加在照明設(shè)備上的電壓，實(shí)現(xiàn)降壓節(jié)能的目的。重點(diǎn)論述了智能照明節(jié)電系統(tǒng)如何借助GSM模塊，將電網(wǎng)參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)等編輯成短消息，利用串口通訊實(shí)現(xiàn)與微處理器之間的短消息收發(fā)，解析收到的內(nèi)容并進(jìn)行相應(yīng)操作，達(dá)到控制系統(tǒng)工作狀態(tài)的目的。
關(guān)鍵詞：GSM；短消息；智能照明；節(jié)電系統(tǒng)

l 引 言
目前我國(guó)城鎮(zhèn)、高速公路的照明工程不斷增加，照明電能消費(fèi)急劇上升，雖然我國(guó)燈具采用了新型光源，發(fā)光效率較高，但是現(xiàn)有的照明系統(tǒng)比較陳舊，總的能源使用效率依舊比較低，因此設(shè)計(jì)智能照明節(jié)電控制裝置是當(dāng)務(wù)之急。本文設(shè)汁的照明節(jié)電控制裝置采用微處理器控制系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集輸入電壓信號(hào)，通過(guò)計(jì)算進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)．從而保證輸出較理想的照明系統(tǒng)工作電壓。該節(jié)電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)智能照明調(diào)控、有效保護(hù)電光源、降低電能消耗的功能。
照明節(jié)電控制裝置中控制系統(tǒng)和監(jiān)控中心的通信由GSM模塊利用GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控。GSM網(wǎng)絡(luò)具有盲區(qū)少、信號(hào)好、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)漫游的特點(diǎn)，特別是GSM的短信息服務(wù)，靈活方便，可以自動(dòng)漫游傳送，而且發(fā)送按條計(jì)費(fèi)，低廉可靠。

2 智能照明節(jié)電系統(tǒng)工作原理
城市的路燈大多采用氣體放電燈具，而氣體放電燈的物理特性就是啟動(dòng)時(shí)的正常工作電壓加上啟動(dòng)器產(chǎn)生高壓而使氣體放電點(diǎn)亮燈具，燈具點(diǎn)亮之后適當(dāng)降低并穩(wěn)定供電電壓，但不影響燈具的照明。
本文設(shè)計(jì)的節(jié)電控制器便是利用降壓節(jié)電原理，在照明設(shè)備加電啟動(dòng)階段，以電網(wǎng)電壓直接輸出，等燈具運(yùn)行穩(wěn)定后將電網(wǎng)電壓依次降到200 V，190 V低電壓輸出。
節(jié)電控制器的工作過(guò)程：節(jié)電器開(kāi)始工作后，首先以電網(wǎng)電壓在預(yù)設(shè)的啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間段內(nèi)運(yùn)行；啟動(dòng)穩(wěn)定時(shí)間過(guò)后，節(jié)電器的輸出電壓下降至200 V，并保持這一電壓穩(wěn)定運(yùn)行；再經(jīng)過(guò)一段固定時(shí)間后，節(jié)電器的輸出電壓下降至190 V，并一直保持這一電壓穩(wěn)定運(yùn)行。節(jié)電器的這三種工作狀態(tài)被稱為直通、節(jié)電一和節(jié)電二。當(dāng)節(jié)電器工作狀態(tài)設(shè)置改變或節(jié)電控制信號(hào)斷開(kāi)，輸出電壓將改變?yōu)樾碌墓?jié)電水平或恢復(fù)為電網(wǎng)電壓直接輸出。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
照明節(jié)電裝置是實(shí)現(xiàn)照明用電自動(dòng)控制的重要終端設(shè)備，通常安裝在照明用電進(jìn)線端，經(jīng)過(guò)節(jié)電系統(tǒng)將電壓施加在照明設(shè)備上。本文的智能節(jié)電裝置的設(shè)計(jì)要求就是：能夠適應(yīng)電網(wǎng)供電電壓各個(gè)時(shí)間段差異比較大的現(xiàn)狀，可以分時(shí)段控制輸出電壓；節(jié)電系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定可靠，如果出現(xiàn)意外情況，能夠直接從電網(wǎng)輸出電壓。
智能照明節(jié)電系統(tǒng)的硬件總體由處理器、數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換電路、GSM模塊、溫度測(cè)量裝置和降壓執(zhí)行裝置等組成。
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心思想就是由89C52單片機(jī)作為處理器，完成檢測(cè)照明回路的電壓、電流值以及現(xiàn)場(chǎng)顯示，通過(guò)GSM模塊將檢測(cè)結(jié)果上報(bào)監(jiān)控中心，并根據(jù)程序預(yù)先設(shè)定、或者鍵盤輸入或者監(jiān)控中心設(shè)定對(duì)采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理，控制執(zhí)行電路對(duì)電網(wǎng)的輸出電壓實(shí)時(shí)調(diào)控。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體框圖如圖1所示。

整個(gè)硬件的設(shè)計(jì)需要考慮兩個(gè)問(wèn)題：
市電照明網(wǎng)絡(luò)電壓、電流的采集與轉(zhuǎn)換電路 智能照節(jié)電系統(tǒng)要根據(jù)電網(wǎng)的電壓和電流的變化做出相應(yīng)的斷和處理，所以電壓和電流的采集必不可少。電壓采樣通過(guò)變壓器采集電網(wǎng)電壓，電流采樣選用電流互感器作為電流檢測(cè)元件。采樣到的電壓、電流經(jīng)整流、轉(zhuǎn)換、濾波后輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809作為他的兩路輸入信號(hào)，ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)線EOC接至單片機(jī)的INTl，每次轉(zhuǎn)換結(jié)束后向單片機(jī)發(fā)送中斷請(qǐng)求，在中斷服務(wù)程序中讀出電壓、電流采樣值。
GSM模塊的選擇 該系統(tǒng)的GSM模塊選擇西門子公司生產(chǎn)的MC35i模塊，他是專為GSM／GPRS通信設(shè)計(jì)的專用雙模塊，工作于EGSM900和GSMl800頻段，在3．5～4．8 V范圍均能正常工作，AT指令直接控制。單片機(jī)與GSM模塊通信通過(guò)串口發(fā)送AT命令完成。MC35i模塊與單片機(jī)的接口電路如圖2所示。