基于GSM短消息控制的智能照明节电系统设计

摘 要：随着我国经济的发展，全国的照明用电也日益增大，但照明用电以低效照明为主，极大地浪费了电资源，因此给现有照明系统加配节电控制系统是当务之急。为满足照明设备节电需求设计了基于GSM短消息控制的智能照明节电系统。该系统所实现的功能是利用微处理器对电网电压进行检测并处理分析，通过GSM网络将电网参数以短消息上报监控中心，由监控中心调控施加在照明设备上的电压，实现降压节能的目的。重点论述了智能照明节电系统如何借助GSM模块，将电网参数、运行状态等编辑成短消息，利用串口通讯实现与微处理器之间的短消息收发，解析收到的内容并进行相应操作，达到控制系统工作状态的目的。
关键词：GSM；短消息；智能照明；节电系统

l 引 言
目前我国城镇、高速公路的照明工程不断增加，照明电能消费急剧上升，虽然我国灯具采用了新型光源，发光效率较高，但是现有的照明系统比较陈旧，总的能源使用效率依旧比较低，因此设计智能照明节电控制装置是当务之急。本文设汁的照明节电控制装置采用微处理器控制系统，实时采集输入电压信号，通过计算进行自动调节．从而保证输出较理想的照明系统工作电压。该节电系统可实现智能照明调控、有效保护电光源、降低电能消耗的功能。
照明节电控制装置中控制系统和监控中心的通信由GSM模块利用GSM网络实现无线数据传输和系统远程监控。GSM网络具有盲区少、信号好、全国联网漫游的特点，特别是GSM的短信息服务，灵活方便，可以自动漫游传送，而且发送按条计费，低廉可靠。

2 智能照明节电系统工作原理
城市的路灯大多采用气体放电灯具，而气体放电灯的物理特性就是启动时的正常工作电压加上启动器产生高压而使气体放电点亮灯具，灯具点亮之后适当降低并稳定供电电压，但不影响灯具的照明。
本文设计的节电控制器便是利用降压节电原理，在照明设备加电启动阶段，以电网电压直接输出，等灯具运行稳定后将电网电压依次降到200 V，190 V低电压输出。
节电控制器的工作过程：节电器开始工作后，首先以电网电压在预设的启动稳定时间段内运行；启动稳定时间过后，节电器的输出电压下降至200 V，并保持这一电压稳定运行；再经过一段固定时间后，节电器的输出电压下降至190 V，并一直保持这一电压稳定运行。节电器的这三种工作状态被称为直通、节电一和节电二。当节电器工作状态设置改变或节电控制信号断开，输出电压将改变为新的节电水平或恢复为电网电压直接输出。

3 系统硬件设计
照明节电装置是实现照明用电自动控制的重要终端设备，通常安装在照明用电进线端，经过节电系统将电压施加在照明设备上。本文的智能节电装置的设计要求就是：能够适应电网供电电压各个时间段差异比较大的现状，可以分时段控制输出电压；节电系统工作性能稳定可靠，如果出现意外情况，能够直接从电网输出电压。
智能照明节电系统的硬件总体由处理器、数据采集与转换电路、GSM模块、温度测量装置和降压执行装置等组成。
本系统设计的核心思想就是由89C52单片机作为处理器，完成检测照明回路的电压、电流值以及现场显示，通过GSM模块将检测结果上报监控中心，并根据程序预先设定、或者键盘输入或者监控中心设定对采集的数据实时处理，控制执行电路对电网的输出电压实时调控。系统设计的总体框图如图1所示。

整个硬件的设计需要考虑两个问题：
市电照明网络电压、电流的采集与转换电路 智能照节电系统要根据电网的电压和电流的变化做出相应的断和处理，所以电压和电流的采集必不可少。电压采样通过变压器采集电网电压，电流采样选用电流互感器作为电流检测元件。采样到的电压、电流经整流、转换、滤波后输出到模数转换器ADC0809作为他的两路输入信号，ADC0809的转换结束信号线EOC接至单片机的INTl，每次转换结束后向单片机发送中断请求，在中断服务程序中读出电压、电流采样值。
GSM模块的选择 该系统的GSM模块选择西门子公司生产的MC35i模块，他是专为GSM／GPRS通信设计的专用双模块，工作于EGSM900和GSMl800频段，在3．5～4．8 V范围均能正常工作，AT指令直接控制。单片机与GSM模块通信通过串口发送AT命令完成。MC35i模块与单片机的接口电路如图2所示。