Интеллектуальное управление наружным освещением перрона Пулково-2

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время стала очень актуальна проблема разработки, проектирования и создания автоматизированных систем управления системами зданий и домов. Подобные системы автоматизации помогают более эффективнее и экономичнее использовать энергетические ресурсы (газ, электроэнергия), воду.
В последнее время активно развивается ниша автоматизированных систем управления. Наиболее развиты подобные системы на предприятиях для управления различными процессами производства и в сфере частного жилья, так называемые системы «умный дом», позволяющие повысить уровень жизни.
Широкое распространение получили автоматизированные системы управления освещением. Подобные системы кроме удобства и наглядности, позволяют экономить, по разным данным, от 30 до 70 процентов затрат на освещение за счет чередования вечернего, ночного и утреннего режимов управления в автоматическом режиме и по командам диспетчера с единого диспетчерского пункта. Наиболее часто подобные системы применяют для дистанционного управления освещением дорог, мостов, проспектов, в зависимости от времени суток, погодных условий и т.д. Однако подобные системы можно эффективно применять и на производстве, например для экономии, как электроэнергии в общем виде, так и мощностей систем освещения.
Вопросы экономного потребления электроэнергии актуальны сегодня как никогда. С ростом экономики в крупных городах все чаще ощущается нехватка энергии в периоды пикового потребления. Эта проблема наиболее актуальна именно сейчас, так как цены на энергоносители неуклонно растут.
Один из путей снижения расходов - это внедрение автоматизированных систем учета электроэнергии. Установка АСКУЭ позволяет решить следующие задачи: оперативный контроль потребления электроэнергии; снижение технических потерь электроэнергии; автоматизация составления балансов электроэнергии и мощности; защита данных от несанкционированного доступа и т. д. Внедрение системы позволяет также оптимально использовать основное оборудование, сделает возможными анализ и планирование производства и потребления электроэнергии. Потери снижаются благодаря повышению точности и достоверности учета электроэнергии, сокращению времени сбора и обработки данных.
При эксплуатации технической системы АСКУЭ экономический эффект достигается за счет жесткого контроля за потреблением цехов, ограничения потребления активной мощности в часы максимума энергосистемы, а часто и просто воровства электроэнергии в сетях.
Объединив систему учета электроэнергии и систему контроля и управления освещением можно создать комплексную систему управления освещением и мониторингом затрат электроэнергии, которая позволит как упростить настройку, снизить затраты на обслуживание и ремонт, так и добиться экономии электроэнергии. Подобная система будет уникальна за счет своей универсальности(может быть использована для управления освещением дворов, цехов и прилегающих к ним территорий, производственных объектов) и масштабируемости.
В данной дипломной работе стоит задача разработать подобную систему комплексного контроля, которая будет как отслеживать потребление электроэнергии, так и поддерживать оптимальный уровень наружного освещения.
Практическая значимость работы заключается в том, что спроектированная система, как и сама тема дипломного проекта, весьма актуальна и, как было показано выше, будет пользоваться спросом у покупателей.
Актуальность темы связана с тем, что при проектировании данной системы будут учтены требования к освещению аэродромов и специфические требования для этих объектов, а также использована современная элементная база.
Практическая значимость работы заключается в том, что проектируемую систему при желании можно модифицировать под другие требования, что позволит при минимальных вложениях времени и средств управлять другими параметрами помещения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
 провести описание предметной области;
 провести обзор существующих решений;
 выбрать элементную базу;
 написать программу для микроконтроллера

ВВЕДЕНИЕ 2
1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА 2
1.1 Общие принципы функционирования систем управления освещением 2
1.3 Обзор существующих систем АСУНО 2
1.4 Особенности применения систем освещения аэропортов 2
1.5 Датчики тока на основе эффекта Холла 2
2 РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ 2
2.1 Разработка структурной схемы 2
2.1.1 Управляющий модуль 2
2.1.2 Контроллер сети 2
2.1.3 Методика расчета мощности 2
3. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 2
3.1.Выбор микроконтроллера 2
3.2 Выбор аналогово-цифрового преобразователя 2
3.2.Описание используемых микросхем 2
4. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 2
4.1 Расчет схемы управляющего модуля 2
4.2 Расчет сетевого трансформатора 2
4.3 Моделирование работы устройства 2
4.4 Анализ полученных результатов 2
4.5 Описание алгоритма работы управляющего модуля 2
4.6 Описание программы управляющего модуля 2
5. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ 2
5.1 Конструкция устройства 2
5.2 Расчет надежности устройства 2
6. ОХРАНА ТРУДА И БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 2
6.1. Введение 2
6.2. Анализ опасных и вредных производственных факторов воздействующих на электромеханика управления 2
6.3. Требования безопасности во время работ 2
6.4 Расчет освещения 2
6.5 Мероприятия пожарной безопасности 2
6.6 Мероприятия по электробезопасности 2
6.7 Проектирование механической местной вентиляции 2
6.8 Экологичность проекта 2
7. технико-экономическое обоснование 2
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 2
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 2

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном дипломном проекте было разработано устройство управления освещением. Также данное устройство выполняет мониторинг электропотребления и параметров питающей сети. В проекте проведен анализ существующих АСУНО, проанализированы их недостатки, разработаны принципиальные схемы, конструкция, ПО и приведены необходимые технико-экономические расчёты.
Отличительными чертами, разработанного устройства являются: возможность удаленного контроля и настройки, универсальность и хорошая масштабируемость, низкая , в сравнение с другими системами стоимость, применение датчиков тока на основе эффекта Холла, что позволило учитывать постоянную составляющую.
Разработанное устройство полностью удовлетворяет всем требованиям технического задания.

1. Трамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью AVR–микроконтроллеров.: Пер. с нем.– Киев.: «МК-Пресс», 2006. – 208с.; ил.
2. Кравченко А.В. 10 Практических устройств на AVR-микроконтроллерах. Книга 1 – М.:Издательский дом «Додэка-XXI», Киев «МК-Пресс», 2008.–224с.; Ил.
3. Кестер У. Аналогово-цифровое преобразование: Под ред. У. Кестера М.: Техносфера, 2007. 1016 с.; ил.
4. Интегральные микросхемы: Микросхемы для аналогово-цифрового преобразования и средств мультимедиа. Выпуск 1 – М. ДОДЭКА, 1996 г., 384 с.
5. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств.– М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005.–528 с.
6. ATMEL 8-разрядный AVR-микроконтроллер ATmega 48. datasheet.–atmel, june 2005.– режим доступа: http://atmel.ru.
7. Sentron CSA-1V Current Sensor. datasheet.– sentron, april 2005.– режим доступа: http://www.sentron.ch.
8. MAX 13410E. RS-485 Transceiver. datasheet.– maxim, october 2007.
9. ATMEL 8-разрядный AVR-микроконтроллер ATmega 164. datasheet.–atmel, june 2005.– режим доступа: http://atmel.ru.
10. LM317. 1.2V to 37V voltage regulator. datasheet.– stmicroelectronics, 1998.
11. TLP521. TOSHIBA Photocoupler.–datasheet.– toshiba, september 2002.
12. Никитинский В.З. Маломощные силовые трансформаторы.–М.: «Энергия», 1968.–47 с.
13. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / П. П. Мальцев и др. – М.: Радио и связь, 1994. –240 с.
14. Курсовое и дипломное проектирование: Методические указания для студентов специальностей 190200 и 200700 / В. А. Аржанов, Ю. М. Вешкурцев, И.В. Никонов, М. Г. Семенов. ОмГТУ, Омск. 1997. –44 с.
15. ADM 222/ADM232A/ADM242. RS-232 Drivers/Receivers datasheet.– analog devices, october 2001.
16. Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измерение их параметров/А.-Й. К Марцинкявичюс, Э.-А. К. Багданскис, Р.Л.Пошюнас и др.; Под. ред. А.-Й. К Марцинкявичюса, Э.-А. К. Багданскиса.– М.: Радио и связь, 1988.-224 с.; ил.
17. Интегральные микросхемы: Микросхемы для линейных источников питания и их применение. Издание второе, исправленное и дополненное – М. ДОДЭКА, 1998 г., 400 с.
18. Кирьянов Д.В. Самоучитель Mathcad 11. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 560 с.; ил.
19. Типовые нормы времени на разработку конструкторской документации. – 2-е издание., доп. – М.: Экономика, 1991.– 44 с.
20. Мазель Б. Трансформаторы электропитания.– М.: Энергоиздат, 1982.– 78 с.
21. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2007.– 592 с.: ил.
22. Хемминг Р. В. Цифровые фильтры. –М.: Недра, 1987. – 221 с.
23. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. –М.: Мир, 1978. –847 с.
24. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. –М.: Высшая школа, 1988. – 448 с.
25. Оздоровление воздушной среды Сост. А.И Насейкин.. Метод. Указания. Омск: ОмГТУ, 2000.–43 с.
26. Безопасность жизнедеятельности: Методические указания к самостоятельным работам / Сердюк В.С., Игнатович И.А., Кирьянова Е.Н., Стишенко Л.Г. – Омск: ОмГТУ, 2007.
27. Оздоровление воздушной среды Сост. А.И Насейкин.. Метод. Указания. Омск: ОмГТУ, 2000.–43 с.
28. Маргелов А. Датчики тока компании Honeywell// Электронные компоненты.– 2007. №3.– С. 121-126.
29. Козенков Д. Интегральные датчики тока// Электронные компоненты.– 2005. №9.– С. 59-63.
30. Иванов П. Микропроцессорный беспроводной измеритель расхода электроэнергии//Современная электроника.– 2006. №9.– С. 48-50.
31. Волович Г. Интегральные датчики Холла// Современная электроника.– 2004. №12.– С. 26-31.
32. Данилов А. Современные промышленные датчики тока// Современная электроника.– 2004. №11.– С. 26-35.
33. Уткин А. Датчики тока ACS750 фирмы Allegro: теория и практика// Современная электроника.– 2004. №12.– С. 18-20.
34. Эннс В. Измерительные микросхемы и модули для электронных счетчиков электроэнергии// Chip news.– 2002. №10.– С. 34-36.
35. Эннс В. Измерительные микросхемы для электронных счетчиков электроэнергии// Схемотехника.–2002. №3.–С. 6-9
36. Голуб В. Электронные счетсики электроэнергии// режим доступа: http://chipnews.gaw.ru/html.cgi/arhiv/02_06/9.htm
37. Analog Devices. Application Notes: AN-(AD7750); AN-559 (AD7755). Rev. A;AN-564 (ADE7756). Rev. PrC_R2; AN-578 (ADE7756). Rev. 0, 2001.
38. Аганичев А., Панфилов Д., Плавич М. Цифровые счетчики электрической энергии // Chip News. 2000. № 2. C. 18–22.
39. Описание шины CAN// режим доступа: http://www.itt-ltd.com/reference/ref_can.html
40. Солодянкин С. RS–485 против Ethernet в системах СКУД: попробуем разобраться?// Алгоритм безопасности.–2008. № 4.– С. 32-35
41. Бень Е.А. RS-485 для чайников//2003.– режим доступа: http://www.mayak-bit.narod.ru/index.html
42. Бирюков Н.И. Правильная разводка сетей RS-485// Maxim's Application Note 373.– пер. Бирюков Н.И. 2001
43. Локотков А. Интерфейсы последовательной передачи данных. Стандарты RS-422/RS-485// СТА.– 1997. № 3
44. Катцен С. PIC–микроконтроллеры. Все, что вам нужно знать/пер. с англ. Евстифеева А.В. –М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2008.– 656 с. :ил