某师范大学学生科技立项作品申报书

　编号 ：

　第八届“创新杯”天津师范大学学生科技立项 申

　报

　书

　作品名称：

　基于 R AVR 单片机的校园路灯智能控制系统

　学院全称：

　物理与电子信息学院

　 申报者姓名

　（集体名称）：

　5 105 工作室

　 类别：

　□ 自然科学类学术论文 □ 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 □ 科技发明制作 A 类 □ 科技发明制作 B 类 拟申报的立项级别：

　√重大立项 □ 重点立项 □ 一般立项 √是否同意向下调剂立项级别

　说

　明 1.申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。

　2.申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写 A1 或 A2 表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作 A 类和科技发明 B 类）分别填写 B1、B2、B3 表。所有申报者可根据情况填写C 表。

　3.表内项目填写时一律用 A4 纸打印，凡签字各项须用钢笔填写，此申报书可复制。

　4.申报立项级别由立项申报人填写，批准立项级别由主办单位根据评定结果填写。

　5．学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以四号楷体打印在 A4 纸上，附于申报书后，学术论文及有关材料在 8000 字以内，社会调查报告在 15000字以内。

　6．作品申报书须按要求由学院学生科技协会或学生会相关部门统一递送。

　7.作品须有指导教师两名，且须手写指导意见和推荐材料。

　8.其他参赛事宜请向学校竞赛组织协调机构咨询。

　9. 递送地址：天津师范大学主校区 24 号楼二楼 223 室，校学生科技协会。

　联 系 人：程程 张佳逸 樊德佳 联系电话：23766731 手

　机：13821511132 邮

　箱：tjnukx@126.com

　A2 申报者情况（集体项目）

　说明：1．必须由申报者本人按要求填写； 2．申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列； 3．本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。

　申报者代表情况 姓名 岳崧 性别 男 出生年月 1990.10 学院 物理与电子信息学院 系别、专业、年级 电子科学与技术 专业 09 级 学历 本科在读 学制 四年 入学时间 2009.09 作品名称 基于 AVR 单片机的校园路灯智能控制系统 通讯地址 天津师范大学 物理与电子信息学院 邮政编码 300387 办公电话 15900254177 常住地 通讯地址 天津师范大学主校区 学生公寓 14 号楼 邮政编码 300387 住宅电话 15900254177 其他作者情况 姓

　名 性别 年龄 学历 所在单位 于健博 男 20 本科在读 天津师范大学物电学院 张浩 男 21 本科在读 天津师范大学物电学院

　 资格认定 学院学籍管理部门意见 以上作者是否为 2007 年 9 月后正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。

　□是□否

　 （学院行政章）

　年

　月

　日 学院负责人或导师意见 本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果 □是□否

　 负责人签名：

　年

　月

　日

　 B3．申报作品情况（科技发明制作）

　说明：1．必须由申报者本人填写； 2．本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；

　 3．本表必须附有可行性研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图（照片），也可附鉴定证书和应用证书；

　 4．作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。

　作品全称 基于 AVR 单片机的校园路灯智能控制系统 作品分类 （ B ）A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控

　 制、工程、交通、建筑等）

　 B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）

　 C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）

　 D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健

　 康、卫生、食品等）

　 E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化

　 工、生态、环保等）

　作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标 目的、思路

　照明系统是城市建设不可缺少的设施，节约能源、提高照明管理水平和保证城市夜间出行安全等，已经成为对公共照明系统的一项基本要求。本作品以 AVR 单片机为工具，结合光控系统，通过外界的光照强度，自动智能判断和调整路灯的亮灭乃至路灯的亮度，从而在根本上解决了由于人为因素造成的夜晚路灯不能按时点亮以及白天路灯不能按时熄灭的现象，从最大限度上节省能源，也在实质上保障了交通的安全。

　创新点

　通过单片机以及光控系统实现对路灯系统的智能监控。

　技术关键

　光控系统通过光照强度对是否需要点亮或熄灭的判断；有效采光位置的选取；AVR 单片机编程实现上述监控系统功能。

　技术指标

　光照强度，时间，路灯系统电流、电压、功率，路灯亮度

　作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）

　在诸多的路灯监控系统中，以人工手动监控系统居多。由于人为因素，路灯夜晚不亮，白天不能按时关闭的情况时有发生。本作品的产生从根本上解决了这种问题。该做聘请采用目前主流AVR单片机，具有开发产品周期短、性能价格比高、抗干扰能力强、适应性强等优点，通过光控的监测手段，基本思想是通过光控和时控技术对双向可控硅进行控制，检测到每条路段的亮灯率，实现城市路灯、节日灯和广场灯等的自动启闭，有效控制全夜或半夜灯；通过对电流和电压实时监控和测量，可对供电变压器线路短路或开路等突发事件进行即时报警；通过电力线载波技术来传输控制信号和状态信息，能对城市路灯进行智能监控和管理，以使系统稳定、可靠、经济且高效。根据光照强度通过AVR单片机智能控制路灯的亮灭乃至亮度，有效缓解能源压力，提高能源利用率。

　参考文献 [1]关耀宗，胥布工，基于ZigBee 网络的道路照明监控及节能系统[J]，自动化与信息工程，2007（4）：38-40 [2]邓庆， 程明霄，基于PL2102 电力线载波的路灯控制系统[J], 单片机与嵌入式系统应用，2007（7）：57-59 [3]向敏,徐洋,崔萍，基于无线技术的光控路灯控制器设计[J], 自动化与仪,2007(5)：41-43 [4] 徐超群，高明煜. 低压电力载波通信技术在城市路灯远程监控中的应用[J]. 电讯技术，2006(6)：145-149 [5] 胡杰，刘坚. 分时段控制在道路照明中的应用[J]. 光源与照明，2006(2)：21-22

　总体思路概述

　 摘要

　 作品所处 阶

　段 （D）A 实验室阶段

　B 中试阶段

　C 生产阶段 D

　 研发阶段

　 （自填）

　技术转让方式

　 许可方式 作品结题可展示的形式

　√实物、产品

　□模型

　□图纸

　□磁盘

　□现场演示

　□图片

　□录像

　□样品

　使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测 随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，而能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切。结合以上路灯控制方案，提出一种智能路灯控制系统方案，系统框图如图。通过手动输入，光控和钟控结合的方式控制LED 恒流源的输出电流来实现路灯的智能控制。正常状态下，单片机控制器通过已写入其中的程序，结合光敏电阻控制LED 恒流源的输出电流值，从而达到控制路灯亮灭的目的。光控模块对外界环境变化进行监测，起主要控制的作用，管理者也可手动输入来控制路灯的亮度。

　不论是从该系统可根据光照强度自动智能控制路灯亮灭的创新性，还是从系统有效节能的符合世界能源发展的必然要求的角度来说，智能路灯控制系统都有很强的市场竞争力和良好的发展前景。

　专利申报情况 □提出专利申报

　 申报号

　 申报日期

　 年

　 月

　 日 □已获专利权批准

　 批准号

　批准日期

　 年

　 月

　 日

　√未提出专利申请 成果形式 产品 科研管理部门 签

　章

　 （学院行政章）

　年

　 月

　 日 C.当前国内外同类课题研究水平概述

　说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写；

　 2.填写此栏有助于评审。

　照明系统是城市建设不可缺少的公用设施，照明系统的维护管理水平是整个城市经济发展水平的综合体现。节约能源、保证灯具寿命、提高照明管理水平、美化城市夜景和保证城市夜间出行安全等，已经成为对公共照明系统的一项基本要求。路灯控制系统从最初路灯开关控制功能，逐渐演化到监控节能控制功能。

　我们经常会发现,在校园内外白天依然路灯全亮或是晚上路灯未开的情况，一方面带来重大的交通隐患，另一方面这种情况造成了极大的能源浪费，调查发现，现在校园内使用的路灯，平均功率为 400W，每条街平均有 100 盏，若白天多开三小时则会浪费掉 120 度电，这相当于一个宿舍一个学期的用电量，造成了极大的浪费，为了解决这个问题，校园路灯智能控制系统应运而生。

　在国内外该领域中，已有部分企业在开发这种控制系统，譬如江苏蓝波电子有限公司等，但是，这些公司所做的系统大都从整个城市的用电调度上着手，没有专门针对校园的设计系统，这就造成了成本偏高的缺陷。为了弥补这方面的空缺，在节约成本的前提下，提高能源利用率，我们初步设计试想了“基于 AVR 单片机的校园路灯智能控制系统”。

　 D.指导教师情况及对作品的说明 说明：1．由指导教师亲笔填写；

　 2．指导教师必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体推荐亦

　可）；

　 3．指导教师填写此部分，即视为同意推荐；

　 4．指导教师所在单位签章仅被视为对指导教师身份的确认。

　指导教师情况 姓

　名

　性别

　年龄

　职称

　工作单位

　通讯地址

　邮政编码

　单位电话

　住宅电话

　指导教师所在 单位签章

　 （学院行政章）

　 年

　 月

　 日 请对申报者申报情况的真实性作出阐述

　 请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价

　 指导教师签字：

　其它说明

　 指导姓

　名

　性别

　年龄

　职称

　工作单位

　教师情况 通讯地址

　邮政编码

　单位电话

　住宅电话

　指导教师所在 单位签章

　 （学院行政章）

　 年

　 月

　 日 请对申报者申报情况的真实性作出阐述

　 请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出您的评价

　 指导教师签字：

　其它说明

　学 院 组织协调 机构确认并盖章

　（团委代章）

　 年

　 月

　 日

　校级主办单位 确认盖章

　 （校学生科协章）

　 年

　 月

　 日

　校级评委会 评审意见

　评委签名：

　 年

　 月

　 日

　作品最终批准 立项等级认定

　 □重大立项 □ 重点立项 □ 一般立项 □ 不予立项

　 （校团委签章）

　 年

　 月

　 日

　E.项目所需经费预算 电路所需元器件费用：300 元； 厂家 PCB 板印制费用：200 元； ATmega168/V 单片机开发板购买费用：200 元； 路灯电力系统相关书籍购买费用：180 元； 单片机相关书籍购买费用：230 元；

　合计：1110 元。

　注：请按项目分别列出所需经费，并计算经费总数。

　F.科研进度 2010 年 12 月第 1 周至 2011 年 1 月第 2 周：

　立项选题，确定研究方向； 2011 年 2 月第 3 周至第 2 周：

　 撰写并上交立项申报书； 3 月第 3 周至 4 月第 2 周：

　等待评审结果发布； 4 月第 3 周至 6 月第 1 周：

　购买教材等相关参考书籍，学习路灯电力与单片机技术； 6 月第 2 周至 6 月第 4 周：

　绘制 PCB 电路原理图，进行仿真调试； 7 月第 1 周至 7 月第 3 周：

　将 PCB 图交至厂家制作电路板； 7 月第 3 周至 8 月第 4 周：

　购买相关元器件，焊接制作，调试； 9 月第 1 周至 9 月第 4 周：

　提交中期报告，对电路设计不足之处进行进一步改进； 10 月第 1 周至 10 月第 2 周：

　将升级之后的 PCB 电路再次交予厂家印刷电路板； 10 月第 3 周至 10 月第 4 周：

　 完成第二次焊接、调试； 11 月第 1 周至 2012 年 1 月第 4 周：

　将电路调试到最佳性能，做好结题相关工作； 2 月第 1 周至 2 月第 4 周：

　撰写结题报告； 3 月第 1 周至 3 月第 4 周:

　 立项答辩，结题；

　B3 表附录 可行性研究报告 一．国内、国际水平、现状及发展趋势 照明系统是城市建设不可缺少的公用设施，照明系统的维护管理水平是整个城市经济发展水平的综合体现。节约能源、保证灯具寿命、提高照明管理水平、美化城市夜景和保证城市夜间出行安全等，已经成为对公共照明系统的一项基本要求。路灯控制系统从最初路灯开关控制功能，逐渐演化到监控节能控制功能。各种节能技术融合到路灯监控系统中，路灯监控系统的功能从原来单一监控功能，发展到集体监控功能和节能控制于一体的新型路灯监控系统。目前路灯主要的控制方法包括PLC控制，电力载波控制和无线网络控制。

　二．立项必要性 随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，对城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。

　本作品以 AVR 单片机为工具，结合光控系统，通过外界的光照强度，自动智能判断和调整路灯的亮灭乃至路灯的亮度，从而在根本上解决了由于人为因素造成的夜晚路灯不能按时点亮以及白天路灯不能按时熄灭的现象，从最大限度上节省能源，也在实质上保障了交通的安全。不论是从该系统可根据光照强度自动智能控制路灯亮灭的创新性，还是从系统有效节能的符合世界能源发展的必然要求的角度来说，智能路灯控制系统都有很强的市场竞争力和良好的发展前景。

　三．项目研究的主要内容及技术关键

　 通过单片机以及光控系统实现对路灯系统的智能监控。技术关键：

　光控系统通过光照强度对是否需要点亮或熄灭的判断；有效采光位置的选取；AVR单片机编程实现上述监控系统功能。基本思想是通过光控和时控技术对双向可控硅进行控制，检测到每条路段的亮灯率，实现城市路灯、节日灯和广场灯等的自动启闭，有效控制全夜或半夜灯；通过对电流和电压实时监控和测量，可对供电变压器线路短路或开路等突发事件进行即时报警；通过电力线载波技术来传输控制信号和状态信息，能对城市路灯进行智能监控和管理，以使系统稳定、经济且高效。

　原理图见下页：

　总体思路概述框图：

　路灯控制系统框图

　 灯的控制：

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