基于GSM短消息控制的智能照明節(jié)電系統(tǒng)設計

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，全國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)是當務之急。為滿足照明設備節(jié)電需求設計了基于GSM短消息控制的智能照明節(jié)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能是利用微處理器對電網(wǎng)電壓進行檢測并處理分析，通過GSM網(wǎng)絡將電網(wǎng)參數(shù)以短消息上報監(jiān)控中心，由監(jiān)控中心調(diào)控施加在照明設備上的電壓，實現(xiàn)降壓節(jié)能的目的。重點論述了智能照明節(jié)電系統(tǒng)如何借助GSM模塊，將電網(wǎng)參數(shù)、運行狀態(tài)等編輯成短消息，利用串口通訊實現(xiàn)與微處理器之間的短消息收發(fā)，解析收到的內(nèi)容并進行相應操作，達到控制系統(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
目前我國城鎮(zhèn)、高速公路的照明工程不斷增加，照明電能消費急劇上升，雖然我國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，因此設計智能照明節(jié)電控制裝置是當務之急。本文設汁的照明節(jié)電控制裝置采用微處理器控制系統(tǒng)，實時采集輸入電壓信號，通過計算進行自動調(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)可實現(xiàn)智能照明調(diào)控、有效保護電光源、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)絡實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)遠程監(jiān)控。GSM網(wǎng)絡具有盲區(qū)少、信號好、全國聯(lián)網(wǎng)漫游的特點，特別是GSM的短信息服務，靈活方便，可以自動漫游傳送，而且發(fā)送按條計費，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時的正常工作電壓加上啟動器產(chǎn)生高壓而使氣體放電點亮燈具，燈具點亮之后適當降低并穩(wěn)定供電電壓，但不影響燈具的照明。
本文設計的節(jié)電控制器便是利用降壓節(jié)電原理，在照明設備加電啟動階段，以電網(wǎng)電壓直接輸出，等燈具運行穩(wěn)定后將電網(wǎng)電壓依次降到200 V，190 V低電壓輸出。
節(jié)電控制器的工作過程：節(jié)電器開始工作后，首先以電網(wǎng)電壓在預設的啟動穩(wěn)定時間段內(nèi)運行；啟動穩(wěn)定時間過后，節(jié)電器的輸出電壓下降至200 V，并保持這一電壓穩(wěn)定運行；再經(jīng)過一段固定時間后，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。當節(jié)電器工作狀態(tài)設置改變或節(jié)電控制信號斷開，輸出電壓將改變?yōu)樾碌墓?jié)電水平或恢復為電網(wǎng)電壓直接輸出。

3 系統(tǒng)硬件設計
照明節(jié)電裝置是實現(xiàn)照明用電自動控制的重要終端設備，通常安裝在照明用電進線端，經(jīng)過節(jié)電系統(tǒng)將電壓施加在照明設備上。本文的智能節(jié)電裝置的設計要求就是：能夠適應電網(wǎng)供電電壓各個時間段差異比較大的現(xiàn)狀，可以分時段控制輸出電壓；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、溫度測量裝置和降壓執(zhí)行裝置等組成。
本系統(tǒng)設計的核心思想就是由89C52單片機作為處理器，完成檢測照明回路的電壓、電流值以及現(xiàn)場顯示，通過GSM模塊將檢測結(jié)果上報監(jiān)控中心，并根據(jù)程序預先設定、或者鍵盤輸入或者監(jiān)控中心設定對采集的數(shù)據(jù)實時處理，控制執(zhí)行電路對電網(wǎng)的輸出電壓實時調(diào)控。系統(tǒng)設計的總體框圖如圖1所示。

整個硬件的設計需要考慮兩個問題：
市電照明網(wǎng)絡電壓、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，ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號線EOC接至單片機的INTl，每次轉(zhuǎn)換結(jié)束后向單片機發(fā)送中斷請求，在中斷服務程序中讀出電壓、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通信設計的專用雙模塊，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。單片機與GSM模塊通信通過串口發(fā)送AT命令完成。MC35i模塊與單片機的接口電路如圖2所示。