摘 要

针对传统的道路光照度检测主要依靠人工检测方法，其检测效率低、检测成本高。为此，设计了一个道路光照度自动检测装置来替代传统的人工检测，提高其检测效率，降低检测成本。系统的搭建主要包括硬件和软件两个方面。道路光照度自动检测系统的硬件搭建主要包括：采集信号源头的光照度传感器模块、进行模数转换的数据采集电路模块、进行无线通信的蓝牙模块、作为移动装置的PWM控制小车模块。道路光照度自动检测系统的上位机软件设计主要包括串行通信模块、二进制数据转换模块、相应电压值转换成相应光照度值模块以及数据的存储和分析模块。最终将系统的硬件和软件有机的联系在一起，并且进行了实验，对夜晚室内和户外的光照度进行了测量，并对采集到的数据进行了数据处理、进行了误差分析，最终对照度情况给出了评价。从实验的结果可以知道，设计的系统已基本达到设计的目标既实现了对光照度的连续检测，又能够实现对数据的无线发送，同时也能够对数据进行处理，给出照度评价。

关键字：路面照度；自动检测；PWM控制小车；无线通信

Abstract

For the traditional road light intensity detection mainly rely on manual detection method, its detection efficiency is low, the detection cost is high. To this end, the design of a road light automatic detection device to replace the traditional manual detection, improve its detection efficiency, reduce testing costs. The system consists of hardware and software. The hardware construction of the road light illumination automatic detection system mainly comprises the following steps: a light sensor module for collecting the signal source, a data acquisition circuit module for analog-to-digital conversion, a Bluetooth module for wireless communication, and a PWM control trolley module as a mobile device. The software design of the host light illumination automatic detection system mainly includes the serial communication module, the binary data conversion module, the corresponding voltage value is converted into the corresponding illumination value module and the data storage and analysis module. And finally the system hardware and software are organically linked together, and carried out experiments, the night indoor and outdoor lighting measurements were carried out, and collected data for data processing, the error analysis, the final situation of the situation to the Out of evaluation. From the experimental results we can see that the design of the system has basically reached the goal of design to achieve a continuous detection of light intensity, but also to achieve the wireless data transmission, but also to the data processing, given the illumination evaluation.

Keywords: road illumination; automatic detection; PWM control car; wireless communication

目录

第1章 绪论 1

1.1课题研究的目的和意义 1

1.2道路光照度检测国内外研究现状 1

1.2.1国外道路光照度检测的研究现状 1

1.2.2国内道路光照度检测的研究现状 3

1.3论文主要研究内容 3

第2章 光照度检测的基本理论和标准 5

2.1光照度的基本概念 5

2.2道路光照度检测的方法和标准 5

2.3 本章小结 6

第3章 道路光照度自动检测系统的整体设计思路 7

3.1 系统所需要达到的功能 7

3.2方案的选择与论证 7

3.3 系统自动检测原理 9

3.4本章小结 9

第4章 光照度自动检测系统的硬件设计 10

4.1道路光照度自动检测系统的硬件组成 10

4.2光照度传感器模块 10

4.2.1 光照度传感器的选型 10

4.2.2 光照度传感器的基本参数 11

4.2.3 光照度传感器的工作原理 11

4.3数据采集电路的设计 12

4.3.1 TM7705ADC转换芯片 13

4.3.2 数据采集接口电路 13

4.4 蓝牙无线通信模块 14

4.5 PWM调控智能小车模块 15

4.5.1 PWM调控原理 15

4.5.2 PWM调控小车实现的功能 16

4.6 本章小结 17

第5章 光照度自动检测系统的软件设计 18

5.1 上位机软件总体设计 18

5.2 串行通信模块 18

5.3 二进制数据转换模块 19

5.4 电压值转换成光照度值及数据显示存储模块 19

5.5 上位机前面板 20

5.6 程序控制设计 21

5.6.1程序总体设计思路 21

5.6.2 PWM控制车速程序设计 21

5.7 本章小结 22

第6章 系统实验与分析 24

6.1光照度自动检测系统实验 24

6.2 光照度自动检测系统的实验数据处理及误差分析 25

结论 30

参考文献 31

致谢 32

第1章 绪论

1.1课题研究的目的和意义

人类的社会活动以及社会的发展都离不开光源。植物的光合作用需要光，动物的活动也需要光，所以说光扮演着非常大的作用。但是不同的社会活动所需要的光照强度是不一样的，因为不同的光照强度直接影响着人们的视力，因此对光照度的测量与标定就有着非常重大的意义。只有光照度达到不同的社会活动所要求的标准，才能不影响正常的社会活动。随着经济的发展，人们的社会活动不仅仅只是再局限于室内，也不仅仅局限于白天，夜晚的室外活动越来越多。因此道路的路灯为人们的夜晚户外活动提供了很大的保证。但是路灯的光照度是否达到标准直接影响着行人的视力，尤其是影响着道路行车安全。传统的路灯采用的是常规高压钠灯，而目前大多的路灯采用的是LED路灯。传统灯它直接是交流供电，连接在220V交流电源上，而LED灯则需要将交流转换成直流，并且它具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快等优点，被广泛用于城市道路照明^[1]。但同时它功率低，会使亮度有明显的下降，影响路面的光照度，如果使用质量不达标或安装不符合要求的LED 路灯，就会影响路面的光照度，影响道路交通安全。因此对道路光照度进行检测对降低交通事故发生率有着非常重大的意义。

目前国内道路光照度检测技术还比较薄弱，检测方法比较传统，检测基本上是通过人工检测，自动化程度低，检测精度达不到要求，耗费很大的人力和物力使得检测成本增加，但是检测效率却非常低。每年因为城市的发展以及城市的道路规划，每个城市都会增加很多数量的路灯。比如2013年广州市为了加大对道路公共照明的建设，就对市中心约7.5万盏的传统路灯进行节能改造，将传统的高压钠灯改成节能型LED灯，但是要对改造之后的路灯进行光照度的检测和评价，依靠人工检测工作量非常之大^[2]。国际照明委员会(CIE)的报告显示光照度达到照明标准能够降低交通事故的发生率，城市可以夜降低30%以上,乡村可以降低45%以上^[3]。因此研发道路光照度自动检测装置，替代传统的人工检测对提高检测效率、降低检测成本、解放人力以及对整个道路照明管理都有着非常大的意义。

1.2道路光照度检测国内外研究现状

1.2.1国外道路光照度检测的研究现状

国外光照度的检测以及相关的光照度仪器的发展一直都是发展比较迅速。20世纪初，世界上第一个测量光照度的光度计诞生，它是将硒光电池放在真空光电管中，从此使得对光照度的测量迈出了历史性的一步^[4]。之后各种各样型号的光照度测量仪器都走向了市场。目前国外的道路光照度检测方法主要有基于车载平台检测技术、软件模拟法、基于CCD图像处理检测技术等。所谓的基于车载平台检测技术就是指在测量车上安转光照度传感器，然后将采集到的数据无线远程传输到用户或监控中心。软件模拟法则是基于德DIAlux软件根据广形分布模拟路灯测试。而CCD图像处理检测技术是指用CCD相机进行采集数据，然后计算机通过数字图像处理技术进行分析。