基于风光互补的DSP控制的反馈式自动洒水装置

王卯卯++王启明++孙渊++秦大朋

【摘 要】本文设计了一种城市道路自动洒水系统，包括风光互补新能源电源模块、检测模块、DSP控制模块、洒水模块、反馈模块。通过多项传感器，用于采集目前空气状况；当空气中某一参数达到装置所设置的阈值时，通过DSP（数字信号处理器）信号处理，从而控制相应水泵进行洒水。在洒水的同时，能够实时监测空气指数，反馈到数据处理器，从而达到更加精确、稳定的效果。此外，系统所用电源由风光互补是新能源提供。

【关键词】风光互补；智能控制；洒水；除尘降温；DSP

引言

随着城市建设铺设的柏油路、水泥路，城市机动车的增多，人口稠密因而产生了温室效应。机动车来往所扬起的粉尘，排放的尾气和其它的排放使城市的空气污染日趋严重。尤其是粉烟尘悬浮颗粒物等。它不仅是对空气的污染，也危害到市民的身体健康。

基于目前公路上只有一些洒水车，这样不仅给行驶车辆造成很大不便，而且效率低，仅仅清理了道路上面的灰尘，无法实现道路上面的空气清洁。

为此，设计了一种城市道路自动洒水系统，这种自动洒水系统能够自动而精确的控制城市道路处空气的灰尘浓度和地面温度。

1.系统总体设计

一种基于风光互补的DSP控制的反馈式自动洒水装置，包括风光互补新能源电源模块、传感检测模块、DSP控制模块、洒水模块、反馈模块。装置利用温度传感器、湿度传感器、灰尘传感器等，用于采集目前空气状况；当空气中某一参数达到装置所设置的阈值时，通过数字信号处理器（TMS320LF2407）处理，从而控制相应电磁阀，进而控制水泵进行洒水。系统设置有反馈模块，在洒水的同时，能够实时监测空气指数，反馈到数据处理器，从而达到更加精确、稳定的效果。此外，系统所用电源由风光互补式新能源提供。本系统总体设计原理如图1所示：

2.系统模块设计

2.1TMS320LF2407

TMS320LF2407它具有TMS320系列DSP的基本功能及特点：

①用高性能静态CMOS技术，使得供电电压降为3.3V，减少了控制器的功耗。

②内有高达32K×16位的Flash程序存储器，高达2.5K×16位的数据/程序RAM，544×16位双端口RAM，2K×16位的单口RAM。

2.2检测原理示意图

机动车来往所扬起的粉尘，排放的尾气和其它的排放使城市的空气污染日趋严重。就目前系统设计来看，检测原理图如图2所示：

①粉尘检测：粉尘浓度计算方式：Ud=A*Vout （其中Ud为粉尘浓度，位为ug/m；Vout为传感器输出信号，单位为V；A为比例系数）

②温度检测：系统所用为传感器YL-38温度传感器，对空气温度进行实时监测。

③热释红外检测：系统设置有热释红外产检测功能，所用为AM612热释红外线传感器，当检测区域有人员经过的时候，系统终止洒水。其目的主要是为了部影响路人通行。

2.3反馈设计

此系统具有自主设计的闭环反馈系统，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差，为提高控制精度，，反馈控制系统如图3所示。

2.4喷头参数

系统所采用的ZSTWB型高速水雾喷头是一种进水口与出水口在一条直线上的離心雾化喷头，具体参数如下：

①额定工作压力：0.35MPa，工作压力范围：0.28～0.8MPa。

②雾化形式：压力水进入喷头后，被分解成沿内壁运动的旋转水流，经混合腔在离心力作用下，由特定的喷口喷出，形成雾化。

③雾滴直径：Dv0.9<900um。

2.5供电设计

系统使用风光互补式充电系统，内嵌入电池组18650电池方阵，用于保障整个系统正常稳定运行。系统包括充放电控制器、250W多晶硅太阳能组件、NFA/纽福克斯7824N逆变器等进行进行各模块的电压转换。所设计标准水泵额定电压为24V。风光互补型电源设计示意图如图4所示。

3.结语

作为一种基于风光互补的DSP控制的反馈式自动洒水装置，风力发电机、分布式光伏电池、18650电池方阵集成的供电系统，并且由（TMS320LF2407）DSP数字信号处理器所组成的控制系统，通过设置反馈调节，能够自动而精确的控制城市道路处空气的灰尘浓度和地面温度，实时改善交通空气质量，提高生活水平，减少呼吸所造成的病症发生。

参考文献：

[1]吴佳梁等编著.风光互补与储能系统[M].化学工业出版社，2012，5.

[2]周志敏，纪爱华编著.风光互补发电实用技术[M].电子工业出版社，2011，9.

作者简介：

王卯卯：（1996—）男，能源科学宇工程专业本科生。

王启明：（1995—）男，机械制造及其自动化专业本科生。

孙渊：（1969—）女，教授，主要研究方向：局部载荷作用下弹塑性力学等。

秦大朋：（1994—）男，机械制造及其自动化专业本科生。

基金项目：

本论文受上海市大学生创新活动计划项目资助，项目编号：A1-5701-15-012-01-037。