关于路灯故障检测系统的设计

边新光，陈俊铭，朱小英，李德山，王　芳

(德州学院 机电工程学院，山东 德州 253000)



关于路灯故障检测系统的设计

边新光，陈俊铭，朱小英，李德山，王芳

(德州学院 机电工程学院，山东 德州 253000)

摘要：本产品介绍了一种路灯故障检测系统的设计，主要给普通的路灯增加了主控芯片，传感器，受控开关以及远程传输和总控制台等硬件设备，同时，还利用软件技术，编写了主控芯片控制与反馈程序，客户端程序等软件程序。使路灯在在各个系统部分的协同工作下，不但可以被智能的控制启停，而且可以远程的控制及检测路灯工作情况，还可以在路灯损坏时及时向总控制台报警，及时地将各种信息以屏幕图像的形式展现出来。

关键词：主控芯片；智能检测；远程传输

路灯是夜晚人们出行必不可少的，也是公共服务设施的重要领域。现阶段由于种种因素，路灯的损坏时常发生，但是损坏的路灯又很难得到及时的维修，这给行人带来不便的同时，也极大地增加了城市安全隐患。如果能有一种路灯故障检测及报警系统，能够及时提醒工作人员去修理损坏的路灯，那么就能及时维护公共设施，也能给我们广大群众的出行带来极大的方便。针对此问题，本文设计了一种给路灯增加主控芯片，能在路灯故障发生时及时发出警并能远程监控到具体路灯的位置，方便工作人员及时对该地区的路灯进行维修。避免了路灯损坏却很久无人问津，导致人们出行的不便，影响公共服务设施的使用。

1工作原理

如图1所示，路灯故障检测系统是在单一的普通路灯上主要增加了主控芯片，传感器，受控开关以及远程传输和总控制台等硬件设备；同时，还利用软件技术，编写了主控芯片控制与反馈程序，客户端程序等软件程序。当路灯开启时会触发检测系统开关，使检测系统进入对路灯的监控状态。当路灯正常工作时，总控制台处理传输来的正常信号，在显示器上显示正常。一旦路灯发生故障，传感器接受路灯故障的信号，传感器接受的信号会传输到主控芯片，主控芯片会对故障进行分析，并通过传输设备将信号传入总控制台，总控制台经接收到的信号进行处理，并通过图像的形式显示在屏幕显示器上。故障信息传输的同时会触发报警装置，及时提醒工作人员注意，工作人员可以根据屏幕显示和信号的提示及时准确的锁定故障路灯的位置，并及时采取措施修整。当路灯修复完成后，传感器接受正常信号，并经主控芯片、传输设备等传送正常信号，经总控台处理，屏幕显示路灯正常状况。该系统还可以根据路灯各自的编号将路灯的位置信息录入系统，当路灯发生故障时系统检测故障的同时将地理位置信息一同通过传输系统传输到总控制台，经过总控制台的信息处理，将地理位置的信息一同显示在显示器上，有利于工作人员及时锁定故障路灯的位置，便于及时维修。

图1　工作原理图

2各组成单元分析

2.1主控单元

主控单元由一个主控芯片(AT89C52单片机)、必要电路和受控开关组成。通过程序代码，使主控芯片在接收不同的信号源信号，并分析处理后，控制受控开关来实现对所有路灯的开闭控制。是整个系统运行的核心。主控芯片我们用的是AT89C52单片机，该芯片是一种高性价比的单片机，它具有8 KB的片内ROM和256字节RAM使其应用灵活有效。它的指令可以兼容80C51单片机的大部分产品。其片内程序存储器在线编程较灵活且可以重复编程，其功能相当于高效的微型计算机且使用范围广，性价比高。

2.2检测模块

检测模块由光敏传感器与必要接线(如图2)组成。

图2　检测模块

光敏传感器是利用光电导效应制作的元件，其工作原理是内光电效应。当光照强度变强，其电阻值就变小。光敏电阻是没有极性的纯电阻器件，在两端施加电压后，会由于灯光强度的变化，电阻两端的电流也随之变化，继而实现光电转换。基于以上的优点本系统选用光敏电阻实现对路灯光照强度的采集和处理。光敏传感器作为接受路灯反馈的必要部件，每时每刻检测着路灯的工作状况，并不断发出正常工作的信号给主控单元。一旦路灯工作异常，检测单元也是第一时间接收到故障信号，并将信号传递给主控单元。

2.3远程传输单元

远程传输是该系统的一个创新点，由无线模块(如图3)通过建立路灯网络，对现有的路灯实现网络控制。无线模块主要用SIM300模块完成。SIM300是GPRS模块的一种，GPRS模块采用低功耗设计，通过GPRS或短消息方式远程传输数据。其中，SIM300是小体积即插即用模组中完善的三频/四频*GSM/GPRS解决方案。使用工业标准界面，使得具备GSM/GPRS 900/1 800/1 900 MHz功能的SIM300C以小尺寸和低功耗实现语音、SMS、数据和传真信息的高速传输。

图3　无线模块

远程传输模块是整个系统正常工作的桥梁，将路灯端的主控单元与远端的总控制台相连接，实现远程监视控制功能。并且多组的远程控制单元又是组成城市新型路灯控制网的基本单元，是实现路灯规模化、网络化、现代化管理的基础。

2.4总控制台

总控制台是远端控制路灯，检测路灯的人机交换平台，主要由普通PC和必要软件组成。PC作为总控制台的基本平台，结合我们设计的软件组成总控制台。主要用于远程控制路灯和远程检测路灯作用。以简单的图像信息，使控制人员可以轻松的掌管大片的路灯系统。

3功能介绍

3.1智能控制路灯开闭

如图4所示，路灯的开关完全由主控芯片控制，主控芯片发出启动或者停止命令，该命令会传递给受控开关，受控开关接受命令并执行操作，以实现路灯开闭。

图4　路灯开关控制系统

3.2远程监控路灯状况

如图5所示，路灯灯光处装光敏元件，光敏原件随时感应路灯工作状况，并按照预定程序不断将路灯信号发送给主控芯片。由主控芯片接收信号后处理分析，并将分析结果传输给总控制台。总控制台将接收的信号处理成图像信号并显示出来。

图5　远程监控系统

3.3路灯故障报警

如图6所示，如果路灯发生故障，检测单元的光敏电阻会第一时间接收到故障信号，且马上传输给主控芯片。主控芯片接收信号后，处理分析故障，并将分析结果传输给总控制台。总控制台接收信号后，处理信号，并且将信号通过屏幕显示出当前路灯发生的故障。

图6　故障报警系统

4结论

本路灯故障检测的设计， 采用智能化的远程传输设计， 实现了工作人员能够及时掌握城市各个地区的路灯状况。通过任意一台装有远程传输功能的电脑终端， 便可智能地接收信息并将其路灯故障状况以及它所在的具体的地理位置在屏幕上显示出来，方便维修人员查看。显示单元对信息的显示，具有直观、简洁、明了的特点，大大提高了工作人员的效率，为城市路灯的维护及人们的出行带来了极大的便利。

参考文献

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[2]胡杰，吴磊，赵鸣.51单片机C语言应用与开发[M].北京:北京航空航天大学出版社，2010.

[3]刘彬彬，安剑.Visual Basic从入门到精通[M].第2版.北京:清华大学出版社，2010.

[4]冯小燕.Visual Basic项目开发案例精粹[M].北京:电子工业出版社，2010.

The Design of Fault Detection System for Street Lamp

Bian Xinguang, Chen Junming, Zhu Xiaoying, Li Deshan, Wang Fang

(SchoolofEletromachemicalandEngineering,DezhouCollege,DezhouShandong253000,China)

Abstract:This paper introduces a kind of fault detection system design on street lamp. The system mainly adds the main control chip, sensors, controlled switch and the remote transmission and total console and other hardware equipment to the ordinary street light. At the same time, it also uses software technology to write the main control chip control and feedback program, the client program and so on. With the collaborative work of each system part, it not only intelligent controls the start-stop of street lamp, and also can remote control and detect its working condition, and gives the alarm to the console when street light damaged, then all kinds of information will be displayed timely in the form of a screen image.

Key words:main control chip; intelligent detection; remote transmission

中图分类号：U491.51；TP274

文献标识码：A

文章编号：1674- 4578(2016)01- 0021- 02

作者简介：边新光(1992- )，男，山东德州人，在校本科生。研究方向：能源与动力。

收稿日期：2015-10-19