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基于无线网络的太阳能智能照明集控系统

作　者: 汪明健
导　师: 李德骏
学　校: 武汉纺织大学
专　业: 物理电子学
关键词: 太阳能发电 LED照明 zigbee 用电管理 C2430
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着世界能源危机的加剧,世界各国都从两条道路寻找解决能源危机的办法,即:一条是寻求新能源和可再生能源的利用;另外一条就是寻求新的节能技术,提高能源的利用效率。太阳能光伏发电与半导体照明技术相结合正好把二者结合起来,将是一种很好的应用。太阳能光伏发电作为一种清洁无污染的新型能源,其推广应用发展迅速,将逐步成为人类的基础能源之一。白光LED是继白炽灯、荧光灯之后的新一代电光源,随着流明效率的提高,白光LED正逐步向普通照明领域发展。本文介绍了太阳能光伏产业、LED技术以及ZigBee技术的发展历史、现状以及趋势,在此基础上,本文探讨了太阳能光伏发电技术、白光LED照明技术以及ZigBee技术的结合应用,对基于太阳能发电的用电管理策略的进行了深入研究,建立了控制模型,并以本校某房间为例进行了测试和分析。同时本文通过对IEEE802.15.4标准和ZigBee协议的深入研究,了解了Zigbee的组网技术。最后,本文提出了该系统设计方案,并分别详细介绍了其硬件设计和软件设计。硬件的控制部分主要基于集成了8051和射频收发器的C2430芯片,还有一些外部器件等,软件是以用电管理策略为控制基础,以zigbee协议为组网基础,通过IAR Embedded Workbench软件实现。总而言之,本文设计总思路是把太阳能光伏发电技术同楼宇LED照明技术结合起来,以ZigBee无线网络为信号传输载体,运用合理的供电策略,设计出基于无线网络的太阳能智能照明集控系统。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 引言  9
  1.2 太阳能光伏(PV)产业国内外发展状况及趋势  9-12
    1.2.1 太阳能光伏产业发展历史  9-10
    1.2.2 太阳能光伏产业发展现状  10-12
  1.3 LED 照明的发展及应用  12-13
    1.3.1 LED 照明技术的发展现状和特点  12-13
    1.3.2 LED 照明的发展趋势  13
  1.4 Zigbee 技术的发展及应用  13-14
    1.4.1 Zigbee 技术的发展  13-14
    1.4.2 Zigbee 技术的应用现状和发展前景  14
  1.5 基于无线网络的太阳能智能照明集控系统的应用  14-15
  1.6 该课题的主要内容和意义  15-16
2 基于无线网络的太阳能照明智能集控系统概述  16-29
  2.1 公共建筑照明  16-19
    2.1.1 公共照明特点  16-17
    2.1.2 公用建筑照明系统的设计标准  17
    2.1.3 建筑照明的要求  17-18
    2.1.4 建筑照明的节能设计  18-19
  2.2 LED 照明技术  19-23
    2.2.1 LED 照明技术介绍  19
    2.2.2 LED 的工作特性  19-20
    2.2.3 与其它照明灯对比分析介绍  20-23
  2.3 太阳能光伏发电技术  23-26
    2.3.1 太阳能光伏电池的种类  23
    2.3.2 太阳能光伏发电的基本原理  23-24
    2.3.3 太阳电池的输出特性  24-25
    2.3.4 太阳能光伏发电的特点  25-26
  2.4 无线网络控制技术  26-28
    2.4.1 Zigbee 技术介绍  26-27
    2.4.2 其他接入技术  27-28
    2.4.3 Zigbee 技术与其他技术的比较  28
  2.5 本章小节  28-29
3 太阳能的 LED 照明智能用电管理策略  29-36
  3.1 系统控制量分析  29-30
    3.1.1 历史数据  29
    3.1.2 时间因素  29
    3.1.3 温度因素  29
    3.1.4 随机因素  29-30
  3.2 系统控制模型建立步骤  30-32
    3.2.1 明确控制内容和要求  30
    3.2.2 资料的搜集和整理  30
    3.2.3 对资料进行分析  30
    3.2.4 选择控制模型  30-31
    3.2.5 模型实现  31-32
    3.2.6 结果分析  32
  3.3 系统控制过程  32-33
    3.3.1 负荷初始参数设置  32
    3.3.2 功率参数的调整  32-33
  3.4 测试结果分析  33-36
4 Zigbee 技术协议体系介绍  36-42
  4.1 IEEE 802.15.4／Zigbee 概述  36
  4.2 Zigbee 技术的网络拓扑结构  36-38
    4.2.1 Zigbee 网络设备组成  36-37
    4.2.2 Zigbee 网络拓扑结构  37-38
  4.3 IEEE 802.15.4／Zigbee 各层介绍  38-42
    4.3.1 802.15.4 物理层  38-39
    4.3.2 MAC（介质接入控制子层）层  39
    4.3.3 网络层  39-40
    4.3.4 Zigbee 协议应用层  40-42
5 基于Zigbee的太阳能智能照明集控系统设计方案及实现  42-55
  5.1 该系统方案设计方案概述  42-43
    5.1.1 硬件开发平台介绍  42-43
    5.1.2 软件开发平台介绍  43
  5.2 硬件设计与实现  43-45
    5.2.1 该系统硬件设计总体方案  43-44
    5.2.2 C2430 模块  44-45
    5.2.3 智能电源切换控制器  45
  5.3 软件设计与实现  45-54
    5.3.1 系统总流程图  45-46
    5.3.2 操作系统与任务的处理  46-48
    5.3.3 电源切换控制模块（Zigbee 终端）的设计与实现  48-50
    5.3.4 控制器（协调器）的设计与实现  50-51
    5.3.5 Zigbee 设备间的绑定  51-52
    5.3.6 检测故障与网络断开  52-54
  5.4 应用测试  54-55
6 结论  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-61
附录  61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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