智能光電技術(shù)精選(九篇)

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第1篇：智能光電技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：太陽能；光伏發(fā)電；并網(wǎng)控制

中圖分類號： TK511 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、光伏發(fā)電系統(tǒng)簡介

光伏發(fā)電系統(tǒng)（PV System）是將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)，利用的是光生伏打效應(yīng)。光伏發(fā)電系統(tǒng)分為獨(dú)立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。它的主要部件是太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器。其特點(diǎn)是可靠性高、使用壽命長、不污染環(huán)境、能獨(dú)立發(fā)電又能并網(wǎng)運(yùn)行，受到各國企業(yè)組織的青睞，具有廣闊的發(fā)展前景。

二、光伏電站并網(wǎng)技術(shù)

光伏電站并網(wǎng)運(yùn)行必須在多個(gè)方面需要滿足電網(wǎng)要求，其中包括電能質(zhì)量、功率和電壓調(diào)節(jié)功能、電網(wǎng)異常情況下的保護(hù)特性等，發(fā)送電能的質(zhì)量，必須在諧波、電壓偏差、電壓不平衡度、直流分量、電壓波動(dòng)和閃變等方面應(yīng)滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。并網(wǎng)逆變器在單機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，一般電流紋波較小，但在多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由于逆變器輸出電流紋波的同相疊加，可能引起總電流諧波超標(biāo)或電網(wǎng)諧振，造成電網(wǎng)供電質(zhì)量的下降，因此必須對光伏逆變器的控制策略進(jìn)行改進(jìn)，并在電網(wǎng)合適節(jié)點(diǎn)位置配置阻抗濾波以改善電能質(zhì)量。

調(diào)度部門對于不同規(guī)模的光伏電站有不同的要求，大型和中型光伏電站應(yīng)具有有功功率調(diào)節(jié)能力，并能根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度部門指令控制其有功功率輸出。為了實(shí)現(xiàn)對光伏電站有功功率的控制，光伏電站需要安裝有功功率控制系統(tǒng)，要求能夠接收并自動(dòng)執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度部門遠(yuǎn)方發(fā)送的有功出力控制信號，并根據(jù)電網(wǎng)頻率值、電網(wǎng)調(diào)度部門指令等信號自動(dòng)調(diào)節(jié)電站的有功功率輸出，確保光伏電站最大輸出功率及功率變化率不超過電網(wǎng)調(diào)度部門的給定值，維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

大中型并網(wǎng)光伏電站應(yīng)具備一定的耐受電壓異常和系統(tǒng)頻率異常的能力，避免在電網(wǎng)電壓或頻率異常時(shí)脫離，引起電網(wǎng)電源進(jìn)一步損失。對于小型光伏電站，根據(jù)國家電網(wǎng)公司光伏電站接人電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定(試行)要求，當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)處電壓超出規(guī)定的電壓范圍時(shí)應(yīng)停止向電網(wǎng)線路送電;當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)頻率在49.5~50.2Hz范圍外時(shí)應(yīng)在0.25內(nèi)停止向電網(wǎng)線路送電。

三、并網(wǎng)技術(shù)的分類

（一）集中式并網(wǎng)發(fā)電

集中式并網(wǎng)發(fā)電指的是把大量并聯(lián)在公共直流母線上的光伏直流組件發(fā)出的直流電能經(jīng)同一臺(tái)集中逆變器變換為交流電能，這種方式對于大型的光伏發(fā)電系統(tǒng)比較適用。通常集中式并網(wǎng)方式在大型光伏發(fā)電站的系統(tǒng)中較為常用，要求在建筑物上安裝空間朝向和規(guī)格相同的光伏陣列。

（二）組串式并網(wǎng)發(fā)電

組串式并網(wǎng)發(fā)電是當(dāng)前國際市場上十分流行的光伏并網(wǎng)發(fā)電方式，它主要基于模塊化的概念，把多個(gè)光伏組件串成一列，再使每個(gè)光伏組串通過一個(gè)逆變器接入電網(wǎng)，組串逆變通過組串所接的逆變器跟蹤最大功率輸出。一般建筑物上會(huì)安裝朝向不同或規(guī)格不同的光伏陣列，設(shè)計(jì)時(shí)通常使同一朝向和規(guī)格相同的光伏組件構(gòu)成組串。組串式逆變的優(yōu)勢是不受組串間模塊差異和遮影的影響，同時(shí)減小了光伏組件最佳工作點(diǎn)與逆變器不匹配的現(xiàn)象，從而使發(fā)電量增加，這些優(yōu)點(diǎn)不到那提升了系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)還使系統(tǒng)的可靠性增加了。

（三）組串協(xié)調(diào)式并網(wǎng)發(fā)電

組串式并網(wǎng)發(fā)電是光伏建筑一體化發(fā)電系統(tǒng)中最常采用的，能適應(yīng)不同的組件和逆變器安裝條件，然而上文闡述的組串式光伏發(fā)電中，組串及其逆變器之間是各自依據(jù)最大功率控制輸出。組串協(xié)調(diào)控制式并網(wǎng)發(fā)電方式，對多個(gè)電池進(jìn)行串列并聯(lián)，而且在組串的時(shí)候引入了相互協(xié)調(diào)的控制策略。當(dāng)前其主要在組串式單相光伏逆變器中適用，這類產(chǎn)品有SolarMax公司的4200C和6000C等。

（四）多組串式并網(wǎng)發(fā)電

多組串式并網(wǎng)發(fā)電將集中并網(wǎng)和組串并網(wǎng)兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合到了一起，把不同特性的光伏進(jìn)行組串與單獨(dú)的具有功率峰值跟蹤的直流電力電子變換器相接在，之后這些直流變換器通過一個(gè)普通的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換成交流電接入電網(wǎng)。多組串式逆變可三相或單相接入電網(wǎng)，其采用單個(gè)逆變器，成本比組串式逆變低，同時(shí)因?yàn)楣夥M串先經(jīng)直流環(huán)節(jié)后在統(tǒng)一逆變，針對不同額定值、不同方向的組串，或者不同的傾角或遮影的組件，它們由直流環(huán)節(jié)跟蹤峰值功率，其MPPT直流電壓不同，都能夠被連在同一個(gè)逆變器上，能有效提高逆變效率。

（五）組件式并網(wǎng)發(fā)電

組件式并網(wǎng)發(fā)電指的是把每個(gè)光伏組件與一個(gè)逆變器進(jìn)行連接，同時(shí)每個(gè)組件有一個(gè)獨(dú)立的最大功率峰值跟蹤，這樣一來組件和逆變器就可以配合的更好，通常，組件式并網(wǎng)發(fā)電采用用的都是單相接線。它對于小容量的光伏發(fā)電系統(tǒng)比較適用，一般為50W到400W的光伏發(fā)電站，而且逆變效率也比組串逆變器要低。四、采用光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)應(yīng)考慮的問題

1、電壓波動(dòng)問題。光照強(qiáng)度對于光伏發(fā)電裝置的輸出功率有很大影響。日照、季節(jié)、天氣等自然因素會(huì)對光照強(qiáng)度產(chǎn)生影響，并且會(huì)造成輸出功率喪失穩(wěn)定性。《電網(wǎng)若干技術(shù)原則的規(guī)定》中規(guī)定了電壓允許偏差值范圍是-7%~+7%。光伏發(fā)電系統(tǒng)在具體的應(yīng)用過程中，必須對瞬間從電網(wǎng)中脫離對系統(tǒng)電壓的影響進(jìn)行充分考慮。

2、諧波問題。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中光伏電池主要是把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，這時(shí)候的電能是直流電，并網(wǎng)逆變器主要是把其轉(zhuǎn)化為滿足電網(wǎng)相頻的正弦波電流，然而在直流電逆變成交流電的過程中大量諧波會(huì)產(chǎn)生。光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)通過并網(wǎng)逆變器把光伏電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為380V交流電，之后再升至10kV并入電網(wǎng)。大量資料表明，電壓通過并網(wǎng)逆變器后，電壓畸變率為3.3%~4.1%，基本上符合國家對電網(wǎng)電壓諧波畸變率4.0%的要求。然而升壓并入電網(wǎng)過程中與電網(wǎng)測接入點(diǎn)會(huì)形成背景諧波疊加，有可能會(huì)超過國家規(guī)定畸變率，因此在并入電網(wǎng)時(shí)進(jìn)行實(shí)際檢測是十分必要的。

3、無功平衡問題。光伏發(fā)電系統(tǒng)在安裝適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償裝置后，可以實(shí)現(xiàn)較高的電力功率因數(shù)，大概在0.98以上，與純有功輸出接近。如果光伏發(fā)電系統(tǒng)經(jīng)過逆變器并網(wǎng)升壓至10kV入網(wǎng)，系統(tǒng)入網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)要求達(dá)到0.92~0.98，光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)裝機(jī)容量的60%對無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行配置。

五、光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電量

并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量與太陽電池安裝朝向、太陽電池的溫升和通風(fēng)、當(dāng)?shù)靥栞椛淠芰俊⑻栯姵亟M件總功率、系統(tǒng)總效率等因素有關(guān)。

1、光伏電池安裝方向。光伏發(fā)電量對著電池朝向的不同而不同，對安裝方向不同的光伏電池的發(fā)電量估算時(shí)可參照以下原則：在向南傾斜緯度角安裝的光伏電池發(fā)電量最高，在其他方向安裝的光伏電池發(fā)電量均照其有不同程度減少。

2、光伏電池的溫升。美國太陽能學(xué)會(huì)通過研究表明由晶體硅組成的光伏電池，在高于27℃時(shí)，每升高1℃，功率損失5%。所以安置光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)中光伏電池應(yīng)對通風(fēng)問題進(jìn)行考慮，防止由于溫度太高造成發(fā)電工率減小。

3、輻射量。因?yàn)樘柟庾臃植季哂胁淮_定性，造成不同的時(shí)段，光伏發(fā)電系統(tǒng)的光伏電池組的太陽輻射量也不相同。應(yīng)該依據(jù)光伏電池組的傾斜面角度參照氣象臺(tái)提供的水平面上的太陽輻射量來估算。

4、光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的效率。系統(tǒng)輸送給電網(wǎng)的實(shí)際發(fā)電量和系統(tǒng)理論發(fā)電量的比稱作系統(tǒng)的效率。主要由光伏電池組效率、逆變器的效率、入網(wǎng)傳輸效率三部分組成。

結(jié)語

在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，最基本的環(huán)節(jié)就是太陽能的店址，要想提高整個(gè)系統(tǒng)的效率，一定要先提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，使其輸出功率的效率達(dá)到最大。太陽能具有獨(dú)特的優(yōu)勢，其開發(fā)利用在二十一世紀(jì)已經(jīng)得到了長足的發(fā)展，而且在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移中將會(huì)承擔(dān)重要的責(zé)任，成為二十一世紀(jì)后期的主導(dǎo)能源。

參考文獻(xiàn)：

第2篇：智能光電技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】智能光網(wǎng)絡(luò)ASON

隨著人們對信息需求的不斷增加，傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)已顯現(xiàn)出數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)帶寬分配不靈活，傳送效率低等弱點(diǎn)。智能光網(wǎng)絡(luò)作為一種更加高速、安全、且高效地支持大容量數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的新型網(wǎng)絡(luò)，就應(yīng)運(yùn)而生。

一、智能光網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

隨著光網(wǎng)絡(luò)中密集波分復(fù)用的廣泛應(yīng)用、波長數(shù)目的不斷增加，對網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的管理和利用變得越來越重要。人們開始對光網(wǎng)絡(luò)植入“智能”，通過軟件使光網(wǎng)絡(luò)的資源形成動(dòng)態(tài)配置，使得光網(wǎng)絡(luò)的核心由環(huán)結(jié)構(gòu)向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)展，把一些原來是人工操作的業(yè)務(wù)變成自動(dòng)提供。當(dāng)復(fù)雜的光通道路由功能和交換功能引入到智能光網(wǎng)絡(luò)，提供端到端的特色波長服務(wù)的關(guān)鍵將是嵌在光網(wǎng)絡(luò)中的智能交換。這種需要推動(dòng)了智能光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，以智能化光交換為基礎(chǔ)構(gòu)建新一代光傳輸網(wǎng)，使光通信產(chǎn)業(yè)進(jìn)入又一個(gè)新階段。

目前ASON代表了智能光網(wǎng)絡(luò)的主流方向，它可以極大地增強(qiáng)光傳送網(wǎng)絡(luò)的生存性、擴(kuò)展性和靈活性?？傮w來說，ASON具備兩大主要特點(diǎn)：①由用戶實(shí)現(xiàn)連接的建立、修改和刪除；②完善的網(wǎng)絡(luò)生存技術(shù)?？刂破矫媸茿SON中最具特色的部分。

標(biāo)準(zhǔn)化研究：國際上智能光網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化研究主要由3個(gè)組織在進(jìn)行―――因特網(wǎng)工程任務(wù)組、國際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組織和光網(wǎng)絡(luò)互連論壇。這3個(gè)組織的研究方向各有側(cè)重，其中，OIF的用戶網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議是目前制定得最為完善和成熟的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。它不僅制定了一整套切實(shí)可行的UNI信令協(xié)議（資源預(yù)留協(xié)議或標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議），控制信道的實(shí)現(xiàn)（隨路信令、非隨路信令和準(zhǔn)隨路信令）和維護(hù)，以及相應(yīng)幀封裝標(biāo)準(zhǔn)，而且還提供了一套業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)和拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)機(jī)制。

實(shí)施情況：隨著ITUL、OIF和IETF等組織逐步完成標(biāo)準(zhǔn)的制定和ASON技術(shù)的不斷發(fā)展，ASON技術(shù)已在長途傳送網(wǎng)與城域骨干傳送網(wǎng)上獲得應(yīng)用，并已經(jīng)應(yīng)用到骨干層中各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的傳輸。以往ASON的管理能力僅能覆蓋十幾個(gè)到幾十個(gè)網(wǎng)元，現(xiàn)在ASON網(wǎng)絡(luò)的管理能力已經(jīng)突破了100個(gè)網(wǎng)元的水平。

二、智能光網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)最新進(jìn)展

智能光網(wǎng)絡(luò)的分層體系結(jié)構(gòu)及研究進(jìn)展：我們分別從構(gòu)成智能光網(wǎng)絡(luò)ASTN/ASON的三個(gè)邏輯平面：即傳送平面（TP）、控制平面（CP）和管理平面（MP）的角度來探討光網(wǎng)絡(luò)的智能性。

1.傳送平面。傳送平面由作為交換實(shí)體的傳送網(wǎng)網(wǎng)元（NE）組成。主要完成連接/拆線、交換（選路）和傳送等功能。為用戶提供從一個(gè)端點(diǎn)到另一個(gè)端點(diǎn)的雙向或單向信息傳送，同時(shí)，還要傳送一些控制和網(wǎng)絡(luò)管理信息。目前，傳送網(wǎng)中的”智能”只集中在統(tǒng)一的網(wǎng)管上，而構(gòu)成傳送網(wǎng)主體的網(wǎng)元?jiǎng)t只是一些被動(dòng)的調(diào)度單元。與之迥異的是ASON的傳送平面具備了高度的智能，這些智能主要通過智能化的網(wǎng)元光節(jié)點(diǎn)來體現(xiàn)。現(xiàn)在研究傾向認(rèn)為，這些網(wǎng)元是一些具有OXC結(jié)構(gòu)的波長路由器，并具備MPLS信令功能。這種結(jié)合了第三層IP路由與第一層光交換功能的網(wǎng)元，可對路由功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能進(jìn)行分離。2.控制平面。光網(wǎng)絡(luò)智能化的關(guān)鍵之處就在于同現(xiàn)有的傳送網(wǎng)絡(luò)相比，引入了一個(gè)控制平面。ASTN/ASON智能光網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的呼叫控制和連接控制的功能都是由控制平面完成的?？刂破矫嬗尚帕罹W(wǎng)絡(luò)支持，由多種功能部件組成，包括一組通信實(shí)體和控制單元及相應(yīng)的接口。這些功能部件主要用來調(diào)用傳送網(wǎng)的資源，以提供與連接的建立維持和拆除（釋放網(wǎng)絡(luò)資源）有關(guān)的功能。而這些功能中最主要的就是信令功能和路由功能。3.管理平面。管理平面對控制平面和傳送平面進(jìn)行管理。在對光傳送網(wǎng)及網(wǎng)元設(shè)備進(jìn)行管理的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與網(wǎng)元之間更加高效的通信功能。管理平面的主要功能是建立、確認(rèn)和監(jiān)視光通道，并在需要時(shí)對其進(jìn)行保護(hù)和恢復(fù)。由于ASTN/ASON在傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上新增了一個(gè)功能強(qiáng)大的控制平面，這也給智能光網(wǎng)絡(luò)的管理帶來了一些新的問題。這些問題集中表現(xiàn)為以下三個(gè)方面：（1）路徑管理功能：該項(xiàng)功能要求在多運(yùn)營商環(huán)境下，為了完成網(wǎng)絡(luò)管理功能，必須統(tǒng)一規(guī)范路徑建立控制結(jié)構(gòu)，即對控制平面的同一管理域（AD）內(nèi)光通路的建立以及不同管理域之間光通路的建立進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)范。（2）命名和尋址：由于命名和尋址涉及到用戶域名和業(yè)務(wù)提供者域名之間、以及層網(wǎng)絡(luò)名之間的翻譯和轉(zhuǎn)換。因此在ASON智能光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，對命名和尋址的要求主要有名的獨(dú)立性和名的唯一性。（3）網(wǎng)管平面與控制平面的協(xié)調(diào)問題：由于ASON智能光網(wǎng)絡(luò)的3種連接類型有的是由網(wǎng)管系統(tǒng)建立的，有的是由信令系統(tǒng)動(dòng)態(tài)建立的，有的則是由兩者共同合作建立的，因此需要研究網(wǎng)管平面和控制平面之間的結(jié)合問題。此外，控制平面和管理平面都要維護(hù)一定的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，它們之間如何協(xié)調(diào)和配合也是一個(gè)重要的研究課題。

三、智能光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)

1.關(guān)于智能光網(wǎng)絡(luò)的生存性。智能光網(wǎng)絡(luò)的生存性是網(wǎng)絡(luò)的生存性的關(guān)鍵技術(shù)之一。網(wǎng)絡(luò)的故障恢復(fù)包括保護(hù)和恢復(fù)―――保護(hù)是利用節(jié)點(diǎn)之間預(yù)先分配的帶寬繞過網(wǎng)絡(luò)故障，而恢復(fù)是在發(fā)生故障后，利用節(jié)點(diǎn)問的可用資源動(dòng)態(tài)地進(jìn)行重路由來替代故障路由。ASON的特殊性在于比傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)多了一個(gè)控制平面，利用控制平面可以對網(wǎng)絡(luò)實(shí)施動(dòng)態(tài)的資源配置，并對業(yè)務(wù)故障進(jìn)行動(dòng)態(tài)重路由恢復(fù)。2.傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與智能光網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。由于網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面太廣，考慮到網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的連續(xù)性，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展只能逐步推進(jìn)。實(shí)際上，在光網(wǎng)絡(luò)從傳統(tǒng)向智能轉(zhuǎn)變時(shí)，并不是拋棄以前所建的網(wǎng)絡(luò)另搞一套，而是一個(gè)步進(jìn)的融合過程，盡可能保護(hù)了原有的資源。目前，基于SDH的ASON設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用仍是主流。該接入方式確保了整條端到端業(yè)務(wù)均得到保護(hù)，其中流經(jīng)SDH網(wǎng)絡(luò)部分采用傳統(tǒng)保護(hù)方式，ASON部分則采用智能保護(hù)方式。在傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)絡(luò)部分，如發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障，系統(tǒng)按照配置的SDH環(huán)網(wǎng)保護(hù)類型進(jìn)行倒換；如果故障發(fā)生在ASON網(wǎng)絡(luò)部分，系統(tǒng)按照配置的服務(wù)等級進(jìn)行倒換或者重路由恢復(fù)。傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)與ASON邊緣的節(jié)點(diǎn)承擔(dān)了由傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與智能網(wǎng)絡(luò)瓦聯(lián)互通的關(guān)鍵工作，節(jié)點(diǎn)本身故障將可能成為網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和恢復(fù)的瓶頸，需要在今后的研究中予以解決。3.路由計(jì)算。路由技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)智能化起著相當(dāng)關(guān)鍵的作用，是實(shí)現(xiàn)控制平面功能的核心技術(shù)。ASON技術(shù)引入控制平面后，它能根據(jù)用戶和業(yè)務(wù)的需求提供不同類型、靈活的連接方式，并通過路由和信令協(xié)議的交互，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、快速的連接建立功能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)時(shí)按需分配，使網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的SDH網(wǎng)相比產(chǎn)生巨大變化。采用分層路由可以提高網(wǎng)絡(luò)的靈活性與可擴(kuò)展性，但是人工網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃將不可用，所以需要智能光網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃軟件，因此產(chǎn)生了研究分層路由問題的需要。

四、結(jié)束語

光網(wǎng)絡(luò)正在向智能化方向發(fā)展，要求光網(wǎng)絡(luò)更靈活、面向用戶和成本更低。智能光網(wǎng)絡(luò)是光網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)發(fā)展方向，通過研究智能化的光聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以解決面向未來互聯(lián)網(wǎng)在光層上動(dòng)態(tài)、靈活、高效的組網(wǎng)問題。

參考文獻(xiàn)

[1]呂雪峰，鄒郁.智能光網(wǎng)絡(luò)及其發(fā)展方向[J].現(xiàn)代通信. 2004（01）：11-13.

第3篇：智能光電技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】標(biāo)志車;供電裝置;太陽能光伏發(fā)電技術(shù);技術(shù)改造

引言

隨著高速公路建設(shè)的迅速發(fā)展，高速公路保有量逐年增加，高速公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)量也日益增多。我國交通部1991年2月了《國省干線GBM工程實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)》，明確規(guī)定在高等級公路養(yǎng)護(hù)作業(yè)時(shí)，為滿足公路交通管制的需求，必須配置標(biāo)志車[1]。標(biāo)志車，是一種道路施工或其他原因造成道路封閉而提醒或指示車輛駕駛?cè)藛T改變行車行為的交通安全警示設(shè)施。筆者單位所使用的TYB-A型拖掛式標(biāo)志車，是帶有電源和可變信號標(biāo)志牌的單軸掛車，經(jīng)多年在道路施工中的使用，其所存在的問題也日益明顯，主要體現(xiàn)在故障率高、經(jīng)濟(jì)及安全性差等方面。這些問題，不僅增加了設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)的成本，更為重要的是，因設(shè)備故障而導(dǎo)致的道路交通事故，造成了財(cái)產(chǎn)損失和人身傷害。故此，有必要采取相關(guān)措施，改善或解決上述問題。

1.TYB-A型標(biāo)志車的簡介

1.1 結(jié)構(gòu)功能

TYB-A型標(biāo)志車主要由底盤、供電裝置、電控裝置、信號指示裝置以及升降裝置五部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。底盤，由車架1、車輪2以及支撐腿5構(gòu)成，主要起牽引、行走和承載上裝的作用。供電裝置和電控裝置，位于底盤左上方的控制箱3內(nèi)，主要由發(fā)電機(jī)組、變壓器、蓄電池和控制面板等組成，用于提供動(dòng)力和控制負(fù)載工況。信號指示裝置，位于底盤右上方，主要由標(biāo)志牌4（包括限速標(biāo)志牌41和燈光矩陣牌42）及警燈8等組成，用于提醒或指示駕駛員注意減速、變道或禁行等。升降裝置，位于底盤中上方，主要由托架6和電動(dòng)拉桿7等組成，利用直流電機(jī)正、反轉(zhuǎn)工作原理控制拉桿的伸縮，從而達(dá)到燈光矩陣牌42升降（平躺和豎直）目的。

圖1 TYB-A型標(biāo)志車的結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 工作原理

標(biāo)志車所裝備小功率發(fā)電機(jī)組，產(chǎn)生220V交流電，一方面作為備用電源（220V交流輸出功能），另一方面經(jīng)變壓器變壓整流后輸出12V直流電壓，供蓄電池充電之用;蓄電池輸出電流至控制面板，通過選擇控制器面板上的按鈕，達(dá)到電源通斷、指示標(biāo)志變換、閃爍頻率切換以及燈光矩陣牌升降等目的。

2.TYB-A型標(biāo)志車的問題剖析

通過對標(biāo)志車結(jié)構(gòu)功能和工作原理的介紹，并結(jié)合其多年來在道路施工中的使用，筆者對標(biāo)志車所存在的問題歸納為如下三個(gè)方面：

第一，故障率高。標(biāo)志車已進(jìn)入損耗故障期，零部件老化、磨損以及疲勞現(xiàn)象頻發(fā)，主要表現(xiàn)在供電裝置。

第二，安全性差。汽油為易燃易爆品，如儲(chǔ)運(yùn)、加注不當(dāng)，極易應(yīng)發(fā)火災(zāi);另外，在夜間，因標(biāo)志車故障導(dǎo)致可變信號指示失效時(shí)，極易發(fā)生道路交通事故。

第三，經(jīng)濟(jì)性差。燃油消耗量大，使用成本高;故障頻發(fā)，維護(hù)成本增加。

在上述的三個(gè)問題中，第一個(gè)問題是關(guān)鍵性的問題。如果解決了供電裝置的問題，第二、三這兩個(gè)問題也將迎刃而解。

3.技改思路的提出

通過對標(biāo)志車所存在問題的剖析，考慮到標(biāo)志車底盤、電控裝置、信號指示裝置以及升降裝置性能良好的現(xiàn)狀，本著“合理利用，優(yōu)化組合，節(jié)約成本”的原則，將此次技改重點(diǎn)鎖定為“供電裝置”。

結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)及對光伏發(fā)電技術(shù)的文獻(xiàn)研究，筆者提出了“利用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)作為標(biāo)志車的供電裝置，去除原車220V輸出功能（該功能在實(shí)際施工中極少使用，且為輔助功能，故考慮刪減）”的技改思路。產(chǎn)生此種想法的緣由為，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)已較為成熟，基于該技術(shù)的發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，節(jié)能環(huán)保，管理簡單，自動(dòng)化程度高，長期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，且具有無污染、無噪音、維護(hù)簡單等特點(diǎn)[2]。

4.太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要本著合理性、實(shí)用性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性的原則，做到既能保證光伏系統(tǒng)的長期可靠運(yùn)行，充分滿足負(fù)載的用電需要，同時(shí)又能使系統(tǒng)的配置最合理，達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)效益。

在設(shè)計(jì)過程中，所牽涉的因素很多，但因素有主次之分，應(yīng)忽略一些次要因素，以便設(shè)計(jì)時(shí)能把握重點(diǎn)。因此，在抓住影響太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要因素后，如標(biāo)志車的負(fù)載特性（直流負(fù)載）、工作時(shí)間（連續(xù)工作時(shí)間長，耗電量大）以及作業(yè)方式（野外流動(dòng)式作業(yè)）等，筆者認(rèn)為，選擇“有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)”作為標(biāo)志車的供電裝置較為適宜。

4.1 系統(tǒng)工作原理及組成

有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理比較簡單。有陽光時(shí)，太陽能光電板直接將光能轉(zhuǎn)換為電能，并通過充放電控制器把太陽能光電板產(chǎn)生的電能儲(chǔ)存于蓄電池中。當(dāng)直流負(fù)載用電時(shí)，蓄電池中的電能通過充放電控制器合理分配至各個(gè)直流負(fù)載上。該系統(tǒng)的主要由太陽能光電板、充放電控制器、蓄電池、直流負(fù)載以及附屬直流。配電裝置等組成，如圖2所示。

圖2 有蓄電池的直流光伏發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

4.2 系統(tǒng)組件選配

此系統(tǒng)組件選配主要依據(jù)標(biāo)志車的負(fù)載特性、工作時(shí)間、作業(yè)方式以及使用地氣候條件等對蓄電池、太陽能光電板以及充放電控制器的有關(guān)參量進(jìn)行測算。為了使該系統(tǒng)能夠給負(fù)載提供足夠的電源，而又不至于增加成本，就要合理選擇系統(tǒng)組件，以達(dá)到優(yōu)化配置的目的，該系統(tǒng)各組件選配方法如下。

4.2.1 負(fù)載選型及功耗測算

（1）負(fù)載選型。該系統(tǒng)的用電負(fù)載主要是LED燈光矩陣牌、LED警示燈和電動(dòng)推拉桿，皆為直流型負(fù)載，詳見表1。LED燈光矩陣牌用于指示、禁止或限制車輛或行人交通行為，LED警示燈用于警告車輛或行人注意危險(xiǎn)地點(diǎn)，電動(dòng)推拉桿作為LED燈光矩陣牌升降之用。通常情況下，用電負(fù)載的工作時(shí)間段為當(dāng)日18：00～次日6：00。因直流配件箱、充放電控制器的自耗電小，故耗電量忽略不計(jì)。

（2）功耗測算。在該系統(tǒng)中，各用電負(fù)載的額定功率與日耗電用時(shí)相乘后累加值，即為該系統(tǒng)負(fù)載日耗電總量，計(jì)算公式如下：

式中，Qi：表示所有用電負(fù)載日耗電總量，單位為W?I;

pi：表示各用電負(fù)載的額定功率，單位為W;

ti：表示各用電負(fù)載日耗電用時(shí)，單位為。

則所有用電負(fù)載日耗電總量計(jì)算如下：

Qi=20W×4I+0.5W×6I×2+120W×0.05I=92W?I

4.2.2 蓄電池容量測算與選型

蓄電池，是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的儲(chǔ)能裝置，其作用是將太陽能光電板輸出的電能以化學(xué)能的形式存在起來，按需輸出于負(fù)載使用。與太陽能光電板配套的蓄電池，通常工作在浮充狀態(tài)下，其電壓隨著太陽能光電板的發(fā)電量和負(fù)載的用電量變化而變化?？紤]到蓄電池的供電能力受環(huán)境溫度、放電電流以及夜間或陰雨天向負(fù)載連續(xù)供電等有關(guān)因素的影響，要求其電容比負(fù)載所需電量大得多，且壽命長、易維護(hù)。

（1）容量測算。蓄電池儲(chǔ)備容量的大小主要取決于用電負(fù)載的耗電情況，此外，還與蓄電池放電深度、環(huán)境溫度等有關(guān)。一般而言，蓄電池容量計(jì)算公式如下[3]：

式中，C：表示蓄電池容量，單位為A?I;

K1：表示安全系數(shù)，通常取1.1～1.4，此處取最大值;

Qi：表示所用用電負(fù)載的總用電量，單位為W?I;

N：表示最長無日照用電天數(shù);

U：表示系統(tǒng)電壓，根據(jù)負(fù)載類型確定的系統(tǒng)電壓（即蓄電池電壓）;

CC：表示蓄電池放電深度，一般鉛酸蓄電池取0.75，堿性鎳鎘蓄電池取0.85，本系統(tǒng)選配鉛酸蓄電池，應(yīng)取0.75;

T：表示溫度修正系數(shù)，一般在0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2;標(biāo)志車使用地主要為江蘇地區(qū)，使用期約為3～11月份，故此處取值為1。

根據(jù)用電負(fù)載類型，確定系統(tǒng)電壓U為DC12V;鑒于蓄電池容量設(shè)計(jì)需達(dá)到最長無日照7天條件下仍能正常工作的考慮，N取值為7;則蓄電池容量計(jì)算如下：

（2）蓄電池選型。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇型號為6-FMJ-100（容量為100A?I/12V）膠體蓄電池。

4.2.3 太陽能光電板功率測算與選型

太陽能光電板，是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件，其作用是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為電能。目前，國內(nèi)市場上晶體硅太陽能光電板所占比重較大（約九成以上），其基本類型有單晶體硅和多晶體硅，因單晶體硅太陽能光電板的性價(jià)比較高而被廣泛應(yīng)用。

（1）功率測算。太陽能光電板功率的大小主要取決于用電負(fù)載耗電、使用地氣候條件、系統(tǒng)損耗等。一般而言，太陽能光電板功率計(jì)算公式如下：

式中，Pm：表示太陽能光電板的峰值功率，單位為W;

K2：表示損耗系數(shù)，與當(dāng)?shù)匚廴境潭?、線路損耗以及光電板安裝角度等有關(guān)，通常取1.6～2.0，此處取最大值;

Qi：表示所有用電負(fù)載日耗電總量，單位為W?I;

Tm：表示太陽能光電板的平均峰值日照時(shí)數(shù)，可根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供的數(shù)據(jù)而確定，單位為h;基于使用地點(diǎn)為江蘇地區(qū)，則平均峰值日照時(shí)數(shù)為3.9467046 h（參照南京），此處取值為3.95。

則太陽能光電板的功率計(jì)算如下：

（2）太陽能光電板選型。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，選擇45C型單晶硅太陽能光電板，其主要參數(shù)如下：峰值功率Pm為45W，峰值電壓為Vm為17.2V，峰值電流Im為2.57A，開路電壓VCC為21.6V，短路電流ISC為2.76A。

4.2.4 充放電控制器參數(shù)測算與選型

充放電控制器，是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的重要部件，其作用是使太陽能光電板和蓄電池高效、安全、可靠地工作，以獲得最高效率，并延長蓄電池使用壽命。結(jié)合負(fù)載特性，充放電控制器對太陽能光電板的輸出電流加以管控，對蓄電池充放電條件加以限制，防止蓄電池反充、過充以及過放現(xiàn)象的發(fā)生。

（1）最大充電電流，是指控制器所能控制的太陽能光電板給蓄電池充電時(shí)標(biāo)準(zhǔn)充電電流，其計(jì)算公式如下：

IFSC=K3*ISC

式中，IFSC ：表示最大充電電流，單位為A;

K3：表示安全系數(shù)，通常取1.25;

ISC：表示太陽能光電板短路電流，單位為A。

則控制器所能控制的最大充電電流計(jì)算如下：

IFSC=1.25×2.76A=3.44A

（2）最大負(fù)載電流，是指負(fù)載工作時(shí)，控制器所能控制的負(fù)載回路標(biāo)準(zhǔn)電流，其計(jì)算公式如下：

式中，I：表示最大負(fù)載電流，單位為A;

K3：表示安全系數(shù)，通常取1.25;

PL：表示各用電負(fù)載的額定功率之和，單位為W;

K4：表示損耗系數(shù)，通常取0.8;

U：表示控制器工作電壓（即蓄電池電壓）;

則控制器所能控制的最大負(fù)載電流計(jì)算如下：

（3）控制器選型。根據(jù)最大充電電流與最大負(fù)載電流的計(jì)算結(jié)果，將控制器的充放電電流設(shè)計(jì)為20A比較適合，故選擇型號為20A 的控制器，其主要參數(shù)如下：額定充電電流20A，額定負(fù)載電流20A，工作電壓12V，空載損耗（自耗電流）≤7mA。

4.3 系統(tǒng)安裝與調(diào)試

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是涉及多種專業(yè)領(lǐng)域的高科技發(fā)電系統(tǒng)，不僅要有合理可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)化設(shè)計(jì)，選用質(zhì)量高、穩(wěn)定好的系統(tǒng)組件，還必須有可靠的安裝與調(diào)試[4]。

在安裝方面，主要包含兩部分，一部分為太陽能光電板在控制箱3上方的安裝及直流配電柜、充放電控制器、蓄電池等電器設(shè)備在控制箱3內(nèi)的安裝;另一部分為各系統(tǒng)組件之間的連接線路鋪設(shè)施工。在調(diào)試方面，常規(guī)的測試項(xiàng)目包括太陽能光電板測試、控制器性能測試以及系統(tǒng)的絕緣電阻測試、絕緣耐壓測試、接地電阻測試等，可利用專業(yè)書籍及專用工具便可完成調(diào)試工作。

在安裝調(diào)試結(jié)束后，將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)接入整車系統(tǒng)，進(jìn)行“實(shí)況負(fù)載耗電”測試，實(shí)測用電負(fù)載連續(xù)正常工作時(shí)間約為8.5天，符合設(shè)計(jì)值要求（最長無日照用電天數(shù)為7天）。

5.技改后的標(biāo)志車在施工中的應(yīng)用

在整車測試完畢后，歷經(jīng)4個(gè)月時(shí)間，配套有太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的標(biāo)志車在錫張、滬寧、寧常鎮(zhèn)溧、京滬、寧杭等高速公路養(yǎng)護(hù)工程中得以應(yīng)用?？傮w而言，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，各部位工況穩(wěn)定，無故障出現(xiàn)，未進(jìn)行維護(hù)，無運(yùn)行費(fèi)用投入，未出現(xiàn)安全隱患，操控簡易而方便。

6.結(jié)語

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)，是一種最具有可持續(xù)發(fā)展的可再生能源發(fā)電技術(shù)，對于節(jié)約常規(guī)能源、保護(hù)自然環(huán)境以及促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展都有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。此次，將這項(xiàng)高新技術(shù)嫁接至老款標(biāo)致車中，充分體現(xiàn)了“合理利用，優(yōu)化組合，節(jié)約成本”的原則，優(yōu)化了企業(yè)的技術(shù)裝備，提高了設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性，減少了設(shè)備運(yùn)行成本，延長了設(shè)備的使用周期。通過施工應(yīng)用這一環(huán)節(jié)，基于太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的標(biāo)致車改造的可行性得到了進(jìn)一步驗(yàn)證，可作為擁有該類型標(biāo)致車的相關(guān)施工企業(yè)借鑒技改之用。

參考文獻(xiàn)

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第4篇：智能光電技術(shù)范文

中圖分類號：F275

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1000-8772(2015)25-0016-02

如何衡量并提高技術(shù)創(chuàng)新能力，對于以技術(shù)創(chuàng)新為立足之本的科技型中小企業(yè)，一直是倍受關(guān)注的熱點(diǎn)?？萍夹椭行∑髽I(yè)創(chuàng)新能力評價(jià)體系是一個(gè)自我診斷工具，通過這一工具，以此為參考進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，從而提高企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力，使企業(yè)獲得長遠(yuǎn)發(fā)展。

1博碩光電設(shè)備有限公司概況

博碩光電設(shè)備有限公司坐落于美麗的渤海之濱秦皇島北部工業(yè)區(qū)，是一家以太陽能產(chǎn)業(yè)為核心，集科研、生產(chǎn)、銷售、安裝、服務(wù)為一體的綜合性科技型中小企業(yè)。公司主要產(chǎn)品有太陽能電池組件層壓機(jī)、太陽能電池分選機(jī)、太陽能電池組件測試儀。公司目前擁有高素質(zhì)員工100余人，以雄厚的技術(shù)力量為基礎(chǔ)，精良的檢測設(shè)備為依托，融會(huì)國內(nèi)外最先進(jìn)的技術(shù)，自主研究開發(fā)性能優(yōu)異、質(zhì)量可靠、結(jié)構(gòu)合理、使用方便的太陽能電池封裝、測試設(shè)備，可根據(jù)客戶的不同需求，為客戶量身定做太陽能電池封裝生產(chǎn)線。

2指標(biāo)體系設(shè)置的原則和路徑

企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力的結(jié)構(gòu)和影響因素結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且多層次，因此從多層面和角度來設(shè)計(jì)河北省科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力評價(jià)指標(biāo)，才能更加準(zhǔn)確地反映企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力。同時(shí)，每個(gè)科技型中小企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新特性不同，只有采用科學(xué)而統(tǒng)一的方法和指標(biāo)，才能正確科學(xué)的做出評價(jià)，所以在設(shè)置評價(jià)指標(biāo)體系時(shí)應(yīng)堅(jiān)持以下原則：

2.1 系統(tǒng)性原則技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)是一個(gè)有機(jī)整體，具有多層次、多結(jié)構(gòu)、全方位性。設(shè)置技術(shù)創(chuàng)新能力評價(jià)指標(biāo)應(yīng)盡可能的從多方面反映技術(shù)創(chuàng)新的整體過程?？萍夹椭行∑髽I(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力評價(jià)和測度應(yīng)把握全面性，從總目標(biāo)層到各要素層層分解，建立相對完整的評價(jià)指標(biāo)體系。在綜合評價(jià)過程中，一方面要公正客觀，同時(shí)又要把握重點(diǎn)，否則技術(shù)創(chuàng)新的本質(zhì)要求也難以正確反映?？偠灾?，就是力求從全局出發(fā)，建立相對系統(tǒng)完整的評價(jià)指標(biāo)體系，使科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力的狀況得以全面反映。

2.2 科學(xué)性原則技術(shù)創(chuàng)新能力不是面面俱到，而是以綜合評價(jià)為主，設(shè)計(jì)反映技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)涵的評價(jià)指標(biāo)體系。在選擇指標(biāo)要素時(shí)，要盡可能突出具有綜合性功能的指標(biāo)，多用分析測評指標(biāo)，少用描述性指標(biāo)；指標(biāo)在表述上也應(yīng)盡可能的規(guī)范科學(xué)、清晰精確，將科技型中小技術(shù)企業(yè)的本質(zhì)特征客觀有效的顯示。

2.3 可比性原則評價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)選擇統(tǒng)一、有比對性的口徑、分類以及計(jì)量方法，包括同一時(shí)期不同企業(yè)的橫向?qū)Ρ群筒煌瑫r(shí)期同一企業(yè)的縱向?qū)Ρ?。在具有比對性的原則下，才能結(jié)合各種生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模、各種不同生產(chǎn)方式和各種科研開發(fā)環(huán)境的企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的特點(diǎn)，靈活設(shè)計(jì)出具有可行性的評價(jià)指標(biāo)體系。

2.4 可操作性原則指標(biāo)體系設(shè)置要在科學(xué)合理的基礎(chǔ)上充分分析、比較、考慮指標(biāo)評價(jià)的功能性，使指標(biāo)設(shè)置定義規(guī)范、清晰簡明。指標(biāo)體系所需的資料應(yīng)易于收集和調(diào)查分析，盡可能從現(xiàn)有資料中獲取，或簡單加工資料獲，防止不同指標(biāo)之間出現(xiàn)相近性和相關(guān)性，努力保證指標(biāo)的獨(dú)特性。

2.5 定性定量相結(jié)合原則設(shè)置企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力指標(biāo)，一方面要反映其經(jīng)濟(jì)特性的定量指標(biāo)，另一方面需要反映經(jīng)驗(yàn)度和特性程度的定性指標(biāo)。因此指標(biāo)體系的設(shè)置，應(yīng)將定性與定量指標(biāo)充分結(jié)合，能夠量化的指標(biāo)，應(yīng)盡可能量化，對于不能量化的指標(biāo)，則不要過分追求量化，否則難以保證真實(shí)可靠、有可行性的評價(jià)系統(tǒng)。

2.6 良好的導(dǎo)向性原則構(gòu)建企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新評價(jià)指標(biāo)體系的目的就是規(guī)范企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工作，使企業(yè)能進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，衡量和提高企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力，從而對企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工作起到監(jiān)控和引導(dǎo)作用。從人力物力投入開始，重在研究開發(fā)和市場化，使企業(yè)獲取立足之本，取得最佳商業(yè)利潤，實(shí)現(xiàn)企業(yè)長遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展。

3技術(shù)創(chuàng)新能力評價(jià)的指標(biāo)體系

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：陸靜，（1983-），女，河北秦皇島人。燕山大學(xué)助理研究員，管理學(xué)碩士，研究方向：行政管理，企業(yè)管理。

第5篇：智能光電技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：智能車 光電傳感器 PID算法

中圖分類號：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）10-0036-01

0、引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、控制技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，智能控制技術(shù)取得了巨大的進(jìn)展。而智能車正是最典型的一個(gè)例子，結(jié)合傳感器技術(shù)和控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能車高速穩(wěn)定自主的駕駛。本文通過對自主尋徑智能小車的設(shè)計(jì)和研究，對促進(jìn)控制技術(shù)及汽車電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，起到了良好的推動(dòng)作用。

1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的智能小車主要由路經(jīng)檢測、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、舵機(jī)轉(zhuǎn)向及車速控制等功能模塊以及軟件控制算法構(gòu)成。智能車以飛思卡爾公司生產(chǎn)的MC9S12XS128為核心控制器，采用激光傳感器對路徑進(jìn)行檢測，并反饋路況信息，再通過PID算法實(shí)時(shí)控制舵機(jī)轉(zhuǎn)向，以及對車速進(jìn)行調(diào)節(jié)。該智能車的總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2、硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 激光傳感器設(shè)計(jì)

激光傳感器由兩部分構(gòu)成，一部分為發(fā)射部分，一部分為接收部分。發(fā)射部分由一個(gè)振蕩管發(fā)出180KHz頻率的振蕩波后，經(jīng)三極管放大，激光管發(fā)光；接受部分由一個(gè)相匹配180KHz的接收管接受返回的光強(qiáng)，經(jīng)過電容濾波后直接接入MC9S12XS128控制器的IO口，檢測返回電壓的高低。激光傳感器原理如圖2.1所示。

2.2 路經(jīng)檢測原理

根據(jù)不同顏色對光線吸收程度不同，光線反射強(qiáng)度也就不同的事實(shí)，為智能車設(shè)計(jì)黑色為邊界的白色跑道。黑色對光線的吸收程度最好，光線反射強(qiáng)度最差，白色對光線的吸收程度最差，光線反射強(qiáng)度最強(qiáng)。因此激光傳感器的接收管根據(jù)光線反射強(qiáng)度的不同得到不同的信號值，并通過IO口傳給控制器，判定當(dāng)前路徑信息。路經(jīng)檢測原理如圖2.2所示。

2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用兩片BTS7960芯片搭建全橋電路，其內(nèi)阻遠(yuǎn)小于MC33886，可以較好的實(shí)現(xiàn)智能車在直道高速進(jìn)入彎道時(shí)急減速入彎。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖2.3所示。信號輸入端口：IN1INH1，信號輸出端口：OUT1OUT2。

3、軟件算法設(shè)計(jì)

智能車的舵機(jī)轉(zhuǎn)向以及速度控制算法均采用增量式PID算法。相比于傳統(tǒng)的位置式PID算法，增量式PID算法不易引起積分飽和，因此能獲得更好的控制效果。而且增量式設(shè)計(jì)只與本次的偏差值有關(guān)，與閥門原來的位置無關(guān)，因而能快速獲得更精確的調(diào)節(jié)量。增量式算法中，只計(jì)算輸出增量，誤動(dòng)作時(shí)影響小，必要時(shí)可加邏輯保護(hù)，限制或禁止故障時(shí)的輸出，更有效地防止智能車出現(xiàn)系統(tǒng)事故，對智能車起到了安全保護(hù)的作用。

4、結(jié)語

本文介紹了一種基于光電傳感器的智能車設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，光電傳感器對智能車的自主駕駛效果很好，系統(tǒng)響應(yīng)快，具備良好的動(dòng)力性能和轉(zhuǎn)向性能。智能車可以快速穩(wěn)定的駕駛在黑色邊界的白色跑道上，為以后智能汽車在實(shí)際道路上的設(shè)計(jì)提供了良好的參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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第6篇：智能光電技術(shù)范文

關(guān)鍵詞： 智能小車； MSP430； 反射式光電傳感器； PWM

中圖分類號： TN911.7?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）13?0105?03

Research on MSP430?based tracing module for smart cars

ZHENG Hui

（College of Electronic Engineering， Heilongjiang University， Harbin 150080， China）

Abstract： Smart car automatically tracing traveling is realized by taking MSP430 microcontroller as the control core of the system， and using the reflective photoelectric sensor module for tracing. In the experiment， black guide line far different from white one is taken as the established way for the smart car， DC motor with PWM control is used for system driver. The detail of the work principle of the reflective photoelectric sensor tracing module， the circuit diagram of the tracing module and how to realize the tracing of the car automatically on the basis of taking MSP430 as the control core are given. The circuit diagram of the system is briefly introduced. The technology could be applied in unmanned production line， service robots and warehouse.

Keywords： smart car； MSP430； reflective photoelectric sensor； PWM

0 引 言

智能小車又稱輪式移動(dòng)機(jī)器人，能夠按預(yù)設(shè)模式在特定環(huán)境中自動(dòng)移動(dòng)，無需人工干預(yù)，可用于科學(xué)勘測、現(xiàn)代物流等方面。針對路面采用黑色標(biāo)記線條作為路徑引導(dǎo)線的應(yīng)用場合，反射式光電傳感器是常用的路徑識別傳感器。反射式光電傳感器因信號處理方式和物理結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)化環(huán)境和低成本產(chǎn)品中，雖然存在檢測距離近、預(yù)測性差的弱點(diǎn)，但通過合理設(shè)計(jì)和選擇反射式光電傳感器并結(jié)合合適的信息處理軟件能夠滿足上述簡單環(huán)境場合應(yīng)用[1]。隨著汽車ECU電子控制的發(fā)展，在汽車上配備遠(yuǎn)程信息處理器，傳感器和接收器，通過這些器件的協(xié)調(diào)控制可以實(shí)現(xiàn)汽車的無人駕駛[2]。本文提出基于MSP430單片機(jī)的控制裝置，通過反射式光電傳感器尋跡，MSP430單片機(jī)處理反射式光電傳感器檢測到的信號，從而控制智能車的轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)智能小車的自動(dòng)尋跡。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

在小車車體的前端貼近地面的地方安裝有4組尋跡模塊，如圖1所示，單片機(jī)通過判斷4個(gè)尋跡模塊發(fā)送來的信號進(jìn)行自動(dòng)循跡[3]。尋跡模塊在遇到黑線時(shí)發(fā)送低電平信號，遇到空白的地方發(fā)送高電平信號，單片機(jī)通過判斷高低電平即可作出相應(yīng)的操作。通過4組尋跡模塊發(fā)送的信號組合，可將小車行駛狀態(tài)分成如表1所示7種狀態(tài)。

圖1 循跡模塊示意圖

單片機(jī)通過判斷當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，然后對L298驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行相應(yīng)的操作。當(dāng)正常時(shí)，不進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)左偏時(shí)，通過對L298驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行調(diào)整，使小車的左輪速度大于右輪速度，即可實(shí)現(xiàn)小車向右調(diào)整。由于左偏有三種情形，但每種情形只是使能端的PWM參數(shù)不同。當(dāng)右偏時(shí)，處理流程與左偏類似[4]。

2 尋跡模塊的硬件設(shè)計(jì)

繪制完成的反射式光電傳感器電路圖如圖2所示。該電路的工作原理為：當(dāng)光耦TCRT5000有光線反射回來，即遇到白色等反光能力強(qiáng)的跑道，放大器LM324AD的輸出端輸出為高電平，反之，輸出為低電平。單片機(jī)通過控制LM324AD的輸出端電壓即可做出相應(yīng)的控制操作。四個(gè)相同的此模塊分別與單片機(jī)的P41，P42，P43，P44引腳相連[5]。單片機(jī)模塊如圖3所示。

表1 小車行駛狀態(tài)

[尋跡模塊＼&A＼&B＼&C＼& D＼&小車運(yùn)行狀態(tài)＼&狀態(tài)1＼&低＼&高＼&高＼&高＼&右大偏＼&狀態(tài)2＼&低＼&低＼&高＼&高＼&右中偏＼&狀態(tài)3＼&高＼&低＼&高＼&高＼&右小偏＼&狀態(tài)4＼&高＼&高＼&高＼&高＼&正常＼&狀態(tài)5＼&高＼&高＼&低＼&高＼&左小偏＼&狀態(tài)6＼&高＼&高＼&低＼&低＼&左中偏＼&狀態(tài)7＼&高＼&高＼&高＼&低＼&左大偏＼&]

圖2 尋跡模塊電路

3 循跡模塊的軟件設(shè)計(jì)

在小車的自動(dòng)控制模式下，單片機(jī)通過判斷4個(gè)尋跡模塊發(fā)送回來的不同信號進(jìn)行相應(yīng)的操作。整體的思路為：小車左偏則左輪的速度要大于右輪的速度小車才能恢復(fù)正常，小車右偏則右輪的速度要大于左輪的速度小車才能恢復(fù)正常，當(dāng)小車正常時(shí)兩側(cè)輪子的速度相同[6]。由上面的分析可知速度的快慢可通過對L298使能端PWM值的控制進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過多次調(diào)試可得出如表2所示的PWM數(shù)值。

表2 PWM數(shù)值

[狀態(tài)＼&左輪PWM值＼&右輪PWM值＼&1 右大偏＼&88＼&60＼&2 右中偏＼&84＼&55＼&3 右小偏＼&80＼&50＼&4 正 常＼&60＼&65＼&5 左小偏＼&55＼&80＼&6 左中偏＼&50＼&84＼&7 左大偏＼&60＼&88＼&]

4 MCU控制與算法實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)控制由微處理器完成，微處理器采用MSP430單片機(jī)，當(dāng)單片機(jī)讀入傳感器的信號后即可判斷小車當(dāng)前的行駛狀態(tài)[7]，具體流程如圖4所示。

圖4 程序流程圖

5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的智能小車尋跡系統(tǒng)的電路如圖5所示。其中U1、U5、U7、U8分別為反射式光電傳感器A、B、C、D，布局如圖5所示，負(fù)責(zé)采集軌道信息。U6為L298驅(qū)動(dòng)模塊，負(fù)責(zé)控制智能小車兩側(cè)直流電機(jī)[8?9]。

6 結(jié) 語

通過對智能車尋跡模塊的研究，分析MSP430單片機(jī)的應(yīng)用，利用感光傳感器信息來控制智能車的自動(dòng)轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)了智能車的自動(dòng)尋跡。該尋跡系統(tǒng)的工作流程可概括為：通過四個(gè)外置的反射式紅外線傳感器收集軌道信息，在通過微處理器對采集到的信息進(jìn)行處理，然后將處理后的信息通過PWM信號傳遞給L298驅(qū)動(dòng)模塊，L298模塊根據(jù)接收到的軌道信號控制智能車兩側(cè)直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，最終達(dá)到尋跡的目的。智能車在軍事、工業(yè)和民用領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中，涉及到如何構(gòu)造完整的導(dǎo)航系統(tǒng)以及多種傳感器數(shù)據(jù)融合及控制算法等，這需要在實(shí)踐中不斷研究探索。

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第7篇：智能光電技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：SPCE061A微處理器；燈光電器；語音識別；智能控制

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.128

0 概述

家庭智能化、智能生活是未來的發(fā)展方向和趨勢。但是采用語音識別對家庭燈光、器系統(tǒng)進(jìn)行控制的系統(tǒng)國內(nèi)還不多見。語音識別目前已經(jīng)是成熟可靠的技術(shù)，包含有語音的錄制和播放以及語音壓縮編碼和解碼、識別等各種核心技術(shù)。一般設(shè)計(jì)開發(fā)語音識別技術(shù)多采用單片機(jī)擴(kuò)展開發(fā)，從前常見的單片機(jī)很難實(shí)現(xiàn)語音識別繁復(fù)算法。本家庭燈光電器智能語音控制系統(tǒng)采用SPCE061A微處理器為控制核心為16位μ'nSP架構(gòu)的微處理器芯片。其具有硬件乘法器件可以實(shí)現(xiàn)乘法和內(nèi)積運(yùn)算等繁瑣的運(yùn)算功能。單個(gè)計(jì)算執(zhí)行周期為49MHz因此運(yùn)算處理速度快。該核心CPU有32K 字節(jié)程序存儲(chǔ)器和2K字節(jié)SRAM。有ADC 和DAC模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換的功能，MIC_ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換通道由AGC自動(dòng)增益的功能特點(diǎn)，因此自動(dòng)將語音信號采集到芯片內(nèi)部，經(jīng)過兩個(gè)十位電流輸出型DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器簡單外接功放即可實(shí)現(xiàn)語音播放。具有這些硬件資源所以一個(gè)單芯片就能完美實(shí)現(xiàn)語音處理家庭燈光、電器相關(guān)控制功能。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，主要模塊包括： 1、單片機(jī)控制模塊；2、弱強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換模塊；3、綜合布線模塊4、燈光電器終端模塊；5、人機(jī)交互模塊以及電源模塊6、軟件程序設(shè)計(jì)模塊7、語音辨識設(shè)計(jì)、功能模塊等。

1 語音控制識別的簡單實(shí)現(xiàn)原理方案：

語音控制識別的簡單實(shí)現(xiàn)原理方案一般有語音錄入訓(xùn)練以及語音再識別兩個(gè)處理過程。語音錄入訓(xùn)練訓(xùn)練就是處理器對采集的相關(guān)語音通過模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號分析和處理，然后采用一定的算法提取語音特征信息存貯在特定的存貯空間單元，作為固定的待處理比對數(shù)據(jù)模型；語音再識別就是CPU對剛剛采集到通過模數(shù)轉(zhuǎn)換的語音控制數(shù)據(jù)樣本一樣進(jìn)行差不多的分析和處理，同樣形成語音特征信息進(jìn)行存貯保存，對這前后兩個(gè)特征信息模型通過復(fù)雜的算法來進(jìn)行比對，比對后如果二者匹配度高度相似，命令的語音就被識別成功。

2 家庭燈光電器智能語音識別控制流程

語音對家庭各個(gè)房間內(nèi)燈光電器控制識別：第一是初始化操作進(jìn)程，初始化操作就是將SPCE061A微處理器的IOB0～I(xiàn)OB15等輸入或者輸出口等進(jìn)行設(shè)置初始化，用以控制繼電器或者可控硅電路動(dòng)作用以控制燈光亮滅、電器工作等。第二是訓(xùn)練過程，訓(xùn)練過程是建立對應(yīng)的語音模型。系統(tǒng)運(yùn)行程序啟動(dòng)時(shí)候先判斷各個(gè)燈光電器模塊是否曾訓(xùn)練，如沒被訓(xùn)練則首先對其它們實(shí)施訓(xùn)練，一旦訓(xùn)練成功就將訓(xùn)練成功的語音數(shù)據(jù)保存在程序設(shè)定分配好的系統(tǒng)自帶的FLASH存貯單元中。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的語音模型預(yù)先設(shè)定FLASH存儲(chǔ)區(qū)0xe000單元為首單元。數(shù)據(jù)存貯器FLASH初始化或擦除后預(yù)設(shè)為0xffff，訓(xùn)練成功存儲(chǔ)的語音數(shù)據(jù)保存在0x0055開始地址中，該存貯地址單元為系統(tǒng)辨識器自動(dòng)生成。然后通過這個(gè)單元的數(shù)值進(jìn)行分析是否被訓(xùn)練。被訓(xùn)練過就把原先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存貯器中的數(shù)據(jù)調(diào)出來重新加載在辨識器就可以了。

3 基于SPCE061A微處理器的家庭燈光電器智能語音控制的相關(guān)程序簡介

（1）燈光電器語音識別控制訓(xùn)練子程序：系統(tǒng)初始化的程序首先分析判斷到訓(xùn)練標(biāo)志數(shù)據(jù)位的存貯內(nèi)容，如果該存貯內(nèi)容是0xffff時(shí)，就對使用者提示進(jìn)行語音訓(xùn)練，依次訓(xùn)練房間各個(gè)燈光電器等指令，等待每個(gè)燈光電器都語音訓(xùn)練成功后控制子程序返回到主程序，最后語音提示整個(gè)語音控制訓(xùn)練完畢。以下是部分的語音初始化訓(xùn)練控制子程序，CONTROL_GOTO（）返回值不為0時(shí)意味著語音訓(xùn)練不成功，必須再進(jìn)行一次訓(xùn)練，CONTROL_GOTO）返回?cái)?shù)值為0表示語音訓(xùn)練成功，然后才可以接著進(jìn)行下一條語音識別訓(xùn)練指令。

VOID TRIANWORD_GO （） { WHILE （CONTROL_GOTO（） （CONMAND_NUM，S_NAME） ！= 0）； //語音訓(xùn)練對象名稱

WHILE （CONTROL_GOTO（） （CONTROL_ GO1） ！= 0） ； //語音訓(xùn)練第1個(gè)燈光電器

WHILE （CONTROL_GOTO（） （CONTROL_ GO1） ！= 02） ！= 0） ； //語音訓(xùn)練第2個(gè)燈光電器 ….. }

（2）燈光電器語音控制識別子程序。語音控制識別就是通過控制程序讀取辨識器辨識的正確結(jié)果，CPU判斷分析是否有語音控制指令，有語音控制就返回識別結(jié)果相關(guān)指令號，對不同識別結(jié)果號對應(yīng)名稱就對應(yīng)不同的執(zhí)行操作。然后等待進(jìn)行下一次的指令觸發(fā)。

（3）燈光電器執(zhí)行動(dòng)作子程序 。燈光電器動(dòng)作子程序包括有燈光開、關(guān)、定時(shí)、預(yù)約以及電器啟動(dòng)、關(guān)閉等相關(guān)的子程序。 由燈光控制原理和驅(qū)動(dòng)電路分析知：只要相應(yīng)的輸出口為高電平就可以使對應(yīng)的燈光或者電器動(dòng)作。程序有相應(yīng)的語音提示、對端口數(shù)據(jù)置位和定時(shí)器啟動(dòng)等。

WOID CANMAND_Go （） { CANMAND_GOTO （GOTO1，3）； //*語音提示進(jìn)行命令操作

*P_IOB_ON=0x0100； //* 開燈光或者電器

*P_INT_ON|= 0x0004； //* 開2Hz中斷

__asm（"int fiq，irq"）； uiTimecont = 0； //*清除定時(shí)器 }

4 結(jié)束語

基于SPCE061A單片機(jī)的家庭燈光電器智能語音控制一體化采用SPCE061A微處理器作為控制核心，可以在家庭某個(gè)特定地點(diǎn)對家庭所有各個(gè)房間燈光、電器等通過語音講話實(shí)現(xiàn)開、關(guān)基本控制。通過講話直接控制開、關(guān)的啟動(dòng)時(shí)刻、啟動(dòng)時(shí)間等，實(shí)現(xiàn)定時(shí)、預(yù)約等全方位精準(zhǔn)控制。特別方便老人行動(dòng)不便人群或者人天冷、疲倦時(shí)使用，具有極大的市場前景。本語音控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用 SPCE061A處理芯片的軟硬件資源，從而完美實(shí)現(xiàn)了家庭燈光電器語音控制。智能化和智能生活是未來的發(fā)展方向和趨勢，但是采用語音識別對家庭燈光、電器系統(tǒng)進(jìn)行控制的系統(tǒng)國內(nèi)還不多見，本系統(tǒng)可以完善這一空缺。這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案用一個(gè)芯片就實(shí)現(xiàn)了語音識別燈光電器控制的功能。本家庭燈光電器智能語音控制操作比較簡單，識別成功概率高、抗干擾能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了家庭智能化控制系統(tǒng)完美的解決。

參考文獻(xiàn)

[1]羅亞非，凌陽16位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[2]薛鈞義，張彥斌，凌陽16位單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

第8篇：智能光電技術(shù)范文

關(guān)鍵詞：智能循跡小車；直流電機(jī)；紅外光電傳感器

中圖分類號：TP18文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044(2011)31-00000-00

隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，智能技術(shù)的開發(fā)受到越來越廣泛的重視，其開發(fā)速度也在快速增加。由于智能化的程度越來越高，使得其應(yīng)用范圍也在不斷的擴(kuò)展。與此同時(shí)，機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展勢頭迅猛,其應(yīng)用領(lǐng)域眾多，智能循跡小車就是機(jī)器人技術(shù)與智能控制技術(shù)相結(jié)合的一個(gè)應(yīng)用典范。通俗來講，智能循跡小車就是智能機(jī)器人的另一種形式，它用輪子代替了機(jī)器人的雙腿，因而在機(jī)械設(shè)計(jì)和電路方面都要比智能機(jī)器人簡單，另外，其控制系統(tǒng)和智能機(jī)器人相比也較為簡單，可是其對行車速度和行駛方向的配合則要求較嚴(yán)格，它首先通過傳感器獲取目標(biāo)道路信息，然后結(jié)合智能車當(dāng)前的行駛狀態(tài)智能地做出決策，對其行駛方向與行車速度進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到準(zhǔn)確快速跟蹤道路的目的。本文介紹了一種基于STC89C52單片機(jī)為控制核心的智能循跡小車的設(shè)計(jì)，該智能小車能自動(dòng)沿黑色固定軌跡運(yùn)行。

1 智能循跡小車總體硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工作原理簡介

1.1 智能循跡小車總體硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中，智能循跡小車是由主控制模塊、循跡模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊和其他電路組成，其總體硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 智能循跡小車總體硬件結(jié)構(gòu)圖

在本設(shè)計(jì)中，是以STC89C52為主控模塊，采用模塊化設(shè)計(jì)的方法，以紅外光電傳感器作為循跡模塊，并采用L293D芯片控制輸出直接驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。電源模塊用4節(jié)1.5V的電池供電，經(jīng)L7805穩(wěn)壓模塊后，輸出電壓穩(wěn)定在+5V,從而向各個(gè)模塊供電。

1.2 智能小車工作原理簡介

本設(shè)計(jì)中，循跡指的是小車在白色地板上沿著2cm寬的黑線行走。紅外傳感器的發(fā)射管發(fā)出紅外線，由接收管接收。同時(shí)，接收的物理量被轉(zhuǎn)化成電信號，經(jīng)過信號放大電路處理，由單片機(jī)的P0，P1，P2口輸入，經(jīng)過處理后，信號由P20，P21，P22,P23，P24，P25口輸出給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的L293D芯片，從而達(dá)到驅(qū)動(dòng)小車行走和循跡的目的。循跡時(shí)，由于紅外線在白色地板和黑線上的反射系數(shù)不同，所以可以根據(jù)三極管接收紅外線的強(qiáng)弱來決定小車的走向。本設(shè)計(jì)采用三對紅外傳感器，采用“一字型”[1]分布。中間傳感器接收不到反射回來的紅外線，而左右兩個(gè)傳感器能接收到反射回來的紅外線，則小車直線前進(jìn)；當(dāng)左邊和中間（或只有左邊）的傳感器接收不到反射回來的紅外線，只有右邊傳感器能接收到時(shí)，說明小車向右偏離黑色軌道，則小車向左轉(zhuǎn)動(dòng)；同理，當(dāng)中間和右邊（或只有右邊）的傳感器接收不到反射回來的紅外線，只有左邊傳感器能接收到時(shí)，說明小車向左偏離黑色軌道，則小車向右轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡。本設(shè)計(jì)中紅外傳感器離地面垂直距離為8cm，能在沒有強(qiáng)烈日光干擾或在有日光燈的房間里，完全能滿足探測要求，具有很好的可靠性與抗干擾能力[2,3]。

2 智能循跡小車所用芯片器件簡介

上文已經(jīng)介紹，本設(shè)計(jì)一共分為主控制模塊、循跡模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和電源模塊等模塊。下面對主要模塊的工作原理作簡單說明。

2.1 主控模塊STC89C52簡介

該模塊是整個(gè)設(shè)計(jì)的大腦。傳感器的輸出端SEN1，SEN2，SEN3將信號通過P1.0，P1.1，P1.2口輸入單片機(jī)，經(jīng)過處理后，由P20, P21,P22, P23，P24，P25口輸出給L293D的EN1, EN2, IN1, IN2, IN3, IN4引腳，從而完成對小車的控制。該模塊的主要由STC89C52單片機(jī)及其電路組成，如圖2所示。

圖2 STC89C52單片機(jī)個(gè)引腳圖

本設(shè)計(jì)中，STC89C52芯片的40引腳VCC接+5V電源，20引腳GND接地。18引腳XTAL1和19引腳XTAL2接在頻率為11.0592MHZ的晶振上，并接了20PF的電容。9引腳RST外接復(fù)位電路，為單片機(jī)提供上電復(fù)位。作為P3口的第二功能，10引腳P3.0和11引腳P3.1被作為單片機(jī)的通信端，即串行輸入口和串行輸出口，用以完成程序下載所需。1引腳P1.0，2引腳P1.1，3引腳P1.2分別和三對紅外傳感器的輸出端SEN1，SEN2，SEN3相連，以完成電信號的輸入。21引腳P2.0，22引腳P2.1，23引腳P2.2，24引腳P2.3，25引腳P2.4，26引腳P2.5分別和L293D芯片的EN1，EN2，IN1，IN2，IN3，IN4引腳相連，以完成將經(jīng)過單片機(jī)處理過的信號輸入給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。

2.2 TCRT5000紅外光電傳感器模塊簡介

本設(shè)計(jì)中，采用三對TCRT5000型號的紅外光電傳感器。這三對傳感器呈均勻“一字型”分布。這種方法檢測連貫簡單，程序控制算法簡單，使小車控制穩(wěn)定。但是這種均勻一字型分布不利于對彎道信號采集的準(zhǔn)確性。圖3為其中一對傳感器及其電路的原理圖。

圖3TCRT5000傳感器電路圖

TCRT5000型紅外光電傳感器由一個(gè)高發(fā)射功率的紅外光電二極管和一個(gè)接收紅外線的高度靈敏的光電三極管（NPN型）組成。其中滑動(dòng)變阻器R3是一個(gè)藍(lán)白電位器，通過調(diào)整R3的阻值從而達(dá)到調(diào)整光敏三極管對反射光的靈敏度。

紅外發(fā)射二極管不斷的發(fā)射出紅外線。當(dāng)反射回來的紅外線強(qiáng)度足夠大時(shí)，光敏三極管飽和，則該模塊輸出為高電平；當(dāng)反射回來的紅外線強(qiáng)度不夠大或者沒有反射回來紅外線時(shí)，光敏三極管一直處于關(guān)斷狀態(tài)，則該模塊的輸出為低電平。光敏三極管除了具有將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的功能外，還具有對電信號放大的功能。

2.3 電信號放大模塊簡介

傳感器所產(chǎn)生的電信號較為微弱，不能作為單片機(jī)的輸入，因此要接一個(gè)放大電路進(jìn)行處理。本模塊采用SN74HC04N芯片及其電路用作放大電路。

SN74HC04N芯片的引腳圖如圖4所示。

圖4 SN74HC04N引腳圖

首先，SN74HC04N芯片內(nèi)部有六組相同的反相器。因此，當(dāng)三組紅外傳感器產(chǎn)生的電信號傳給SN74HC04N后，會(huì)變成與其相反的電平。本設(shè)計(jì)中，引腳1, 3, 5為紅外傳感器輸入SN74HC04N芯片的接口，引腳2, 4, 6為經(jīng)SN74HC04N處理后的輸出口，對應(yīng)圖2中SEN1，SEN2，SEN3這三個(gè)接口。另外，74HC04N內(nèi)部有6個(gè)施密特觸發(fā)器電路。施密特觸發(fā)器的重要特點(diǎn)是能夠把緩慢變化的輸入信號整形成邊沿陡峭的矩形脈沖。同時(shí)，施密特觸發(fā)器還可以利用其回差電壓來提高電路的抗干擾能力。

2.4 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊簡介

圖5電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊圖

本模塊選用L293D芯片進(jìn)行控制。該芯片驅(qū)動(dòng)方式比較簡單，直接驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)。控制每一路電機(jī)，都有三個(gè)信號，分別為EN1，IN1，IN2和EN2，IN3, IN4。這六個(gè)引腳分別同STC89C52單片機(jī)的P2.0～P2.5口相連。這里芯片的工作電壓為+5V。本設(shè)計(jì)中，采用兩個(gè)輸出控制一個(gè)電機(jī)的方式。即OUT1和OUT2控制電機(jī)1，OUT3和OUT4控制電機(jī)2。上圖中的D1～D8為箝位二極管。電機(jī)在停止的瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)逆向的電流，切割磁場后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)逆向的電動(dòng)勢。設(shè)置這些箝位二極管，就是為了防止逆電動(dòng)勢燒壞芯片，從而它們起到保護(hù)作用。

3 智能循跡小車的軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)完成對智能小車的自動(dòng)控制功能，主要是執(zhí)行相應(yīng)軟件來實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)中，利用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，采用C語言實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能軟件。下面對程序中的主要幾個(gè)功能模塊進(jìn)行說明。

3.1 主程序函數(shù)

void main(void)

{

delay(10);

while(1)

{

switch( sensor_inp() )

{

case 0x02:forward(); break;

case 0x04: turn_left(); break;

case 0x01: turn_right(); break;

default:

break;

}

}

}

程序開始，進(jìn)入主函數(shù)。調(diào)用延遲函數(shù)delay（），用以使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在KEIL軟件下進(jìn)行斷點(diǎn)運(yùn)行，測得這里的delay(10)在11.0592MHz的晶振下可以延遲100ms。之后進(jìn)入while循環(huán)，條件始終為真，表示小車將一直運(yùn)行while函數(shù)中的語句，直至外界迫使小車停下。在switch分支語句中，case 0x02將使程序跳轉(zhuǎn)至forward();，其中0x02即為二進(jìn)制的00000010，這表示三個(gè)傳感器中，只有中間的傳感器輸出的是高電平，左右兩個(gè)傳感器都輸出低電平，故小車沿直線行走。case 0x04將使程序跳轉(zhuǎn)至turn_left();,其中0x04即為二進(jìn)制的00000100，這表示三個(gè)傳感器中，只有左邊的傳感器輸出的是高電平，中間和右邊的傳感器輸出的均為低電平，故小車左拐。case 0x01將使程序跳轉(zhuǎn)至turn_right();,其中0x01即為二進(jìn)制的00000001，這表示三個(gè)傳感器中，只有右邊的傳感器輸出的是高電平，左邊和中間的傳感器均輸出低電平，故小車右拐。

3.2 小車前進(jìn)子程序模塊

void forward()

{

IN1=1;

IN2=0;

IN3=1;

IN4=0;

EN1=1;

EN2=1;

}

該程序中，L293D芯片的兩個(gè)使能端EN1和EN2一直保持高電平。IN1=1，IN2=0說明右邊電機(jī)向前轉(zhuǎn)動(dòng)；IN3=1，IN4=0說明左邊電機(jī)也向前轉(zhuǎn)動(dòng)。故兩個(gè)電機(jī)同時(shí)向前轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)小車向前行進(jìn)。

3.3 小車左轉(zhuǎn)子程序模塊

void turn_right()

{

IN1=1;

IN2=0;

IN3=0;

IN4=0;

EN1=1;

EN2=1;

}

該程序中，使能端EN1和EN2仍然保持高電平。IN1=0，IN2=0，表明右邊電機(jī)向前轉(zhuǎn)動(dòng)；而IN3=0，IN4=0，說明左邊電機(jī)不動(dòng)。左輪不轉(zhuǎn)右輪轉(zhuǎn)，這樣就實(shí)現(xiàn)了小車向左轉(zhuǎn)

3.4 小車右轉(zhuǎn)子程序模塊

void turn_left()

{

IN1=0;

IN2=0;

IN3=1;

IN4=0;

EN1=1;

EN2=1;

}

該程序中，使能端EN1和EN2仍然保持高電平。IN1=0，IN2=0表明右邊電機(jī)停止不轉(zhuǎn)動(dòng)；IN3=1，IN4=0說明左邊電機(jī)向前轉(zhuǎn)動(dòng)。右輪不轉(zhuǎn)左輪轉(zhuǎn)，這樣就實(shí)現(xiàn)了小車右轉(zhuǎn)。

3.5 延時(shí)子程序模塊

void delay(int n)

{

unsigned char i,j,k;

for(i=n;i>0;i--)

for(j=50;j>0;j--)

for(k=100;k>0;k--);

}

該延時(shí)子程序主要是讓系統(tǒng)初始化到最佳狀態(tài)。經(jīng)由KEIL軟件的斷點(diǎn)測試，在晶振頻率為11.0592MHz時(shí)，當(dāng)n = 10時(shí)，可延時(shí)100ms。

4 總結(jié)

本文提出了一種基于STC89C52單片機(jī)為控制核心的智能循跡小車的設(shè)計(jì)方案，該方案以紅外傳感器作為路徑信息采集手段，以L293D芯片來控制并驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)了小車在固定軌跡上自動(dòng)循跡運(yùn)行。該方案總體來說，比較簡單，成本低且易于實(shí)現(xiàn)，但也存在缺陷，如傳感器的“一字型”均勻布局使得小車在彎道行駛時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)誤差，另外，小車循跡過程中會(huì)出現(xiàn)“蛇形擺動(dòng)”問題，這些問題都還有待于改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 高月華.基于紅外光電傳感器的智能車自動(dòng)循跡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].光電技術(shù)應(yīng)用,2009(2):1-5.

[5] 何立民.基于HCS12的小車智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2007(3):51-53,57．

第9篇：智能光電技術(shù)范文

【關(guān)鍵詞】光電檢測；電動(dòng)小車；智能控制；超聲波測距

自第一臺(tái)智能小車誕生以來，智能小車的發(fā)展已經(jīng)遍及機(jī)械、電子、冶金、交通、宇航、國防等領(lǐng)域。一方面由于智能小車的智能水平不斷提高，人們在不斷探討、改造。認(rèn)識自然的過程中，制造能替代人勞動(dòng)的機(jī)器一直是人類的夢想。本文介紹了基于STC12C5A60S2單片機(jī)控制的智能小車控制系統(tǒng)。

1.智能小車總體設(shè)計(jì)

該智能小車由兩個(gè)舵機(jī)、超聲波傳感器、顏色傳感器、光電尋跡模塊、晶振、蜂鳴器、尾輪、車輪、及電路板等組成。該小車由前左右兩輪和尾輪組成三角支撐點(diǎn)，使小車在行進(jìn)中更加穩(wěn)固，不容易傾斜、翻倒。尾輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向能夠隨時(shí)改變，增加了小車的靈活性。通過觀察發(fā)光二極管的個(gè)數(shù)，可以知道光電尋跡模塊的工作狀態(tài)，結(jié)構(gòu)簡單，操作便捷，節(jié)能。

智能小車控制選用STC12C5A60S2單片機(jī)。在賽道的出發(fā)位置由手動(dòng)啟動(dòng)小車，小車的蔽障功能是由于小車上裝有超聲波傳感器和紅外光電傳感器，所以賽道用黑色膠帶布置，方便檢測。小車啟動(dòng)后單片機(jī)開始計(jì)數(shù)顯示蔽障、調(diào)速功能。智能小車在行駛過程中，采用雙極式H型PWM脈寬調(diào)制技術(shù)，以提高系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)性能，小車結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2.系統(tǒng)硬件構(gòu)成

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)可以劃分為控制部分和信號檢測部分。其中控制部分包括：控制器模塊，舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，顯示模塊。信號檢測部分包括：黑帶檢測模塊，距離檢測模塊和障礙物檢測模塊，模塊框圖如圖2所示。

2.1 中央處理器模塊

小車采用STC12C5A60S2單片機(jī)為控制核心控制小車全程行駛，包括尋跡，躲避障礙物，車調(diào)速等功能。是高速/低功耗/超強(qiáng)干擾的新一代8051單片機(jī)，此單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有的單元模塊，可稱的上是一個(gè)片上系統(tǒng)。指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051，但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，在工作中在內(nèi)部R/C振蕩器頻率，針對電機(jī)控制，避免強(qiáng)干擾場合。

2.2 光電尋跡模塊

尋跡采用反射式光電傳感器，反射式光電傳感器具有一對紅外信號發(fā)射與接收二極管，發(fā)射管發(fā)射一定頻率的紅外信號，接收管接收這種頻率的紅外信號，當(dāng)紅外的檢查方向遇到障礙物（反射面）時(shí)，紅外信號反射回來被接收管接收。經(jīng)處理之后，通過數(shù)字傳感器接口返回微控制器，微控制器可利用紅外波的返回信號來識別周圍環(huán)境的變化。如圖3所示，當(dāng)遇到黑線時(shí)，圖中三極管C9012導(dǎo)通，反相器輸入口處檢測到低電平，經(jīng)反相器后變?yōu)楦唠娖剑﹩纹瑱C(jī)識別，同時(shí)指示燈被點(diǎn)亮，圖中滑動(dòng)變阻器，可方便改變光電傳感器的輸入電流，從而改變靈敏度，圖中0.1uF電容，可減少電路中“毛刺”，以增加電路的抗干擾能力。系統(tǒng)尋跡圖如圖3所示。

2.3 超聲波障礙檢測

本設(shè)計(jì)探測小車前方障礙物的檢測元件是T/R-40-12小型超聲波傳感器，中心頻率為40Hz，單片機(jī)STC12C5A60S2發(fā)出的40KHz脈沖信號可以驅(qū)動(dòng)超聲波傳感器發(fā)出40KHz的脈沖超聲波信號，當(dāng)智能小車前進(jìn)時(shí)前方遇到障礙物，超聲波信號被障礙物反射回來，由接收器接收，反射回來的信號經(jīng)LM318兩級放大，再經(jīng)過有鎖相環(huán)的音頻解碼芯片LM567解碼，當(dāng)LM567的輸入信號大于25mV時(shí)，輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖剑蚐TC12C5A60S2單片機(jī)處理。超聲波檢測如圖4所示。

2.4 顯示模塊

采用8位LED七段數(shù)碼管，4位數(shù)碼管顯示時(shí)間，4位數(shù)碼管顯示路程，采用ZLG7289驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)I/O口的并用，電路結(jié)構(gòu)簡單，模擬顯示屏可以提供各種全彩效果及動(dòng)態(tài)顯示圖像字符，可以采用脫機(jī)控制或計(jì)算機(jī)連接實(shí)行同步控制。數(shù)碼管控制器可以單獨(dú)控制，也可多機(jī)控制，數(shù)碼管安裝編排方式任意，適合各種復(fù)雜工程需求。

2.5 電源模塊

使用兩節(jié)3.2V鋰離子電池供電，鋰電池電壓平臺(tái)高，單體電池的平均電壓為3.7V或3.2V，約等于3只鎳鎘電池或鎳氫電池的串聯(lián)電壓，便于組成電池電源組。相對鉛酸電池而言鋰電池重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/5-6，重量輕有利于電動(dòng)小車在行進(jìn)過程中節(jié)省電能，為小車完成其他功能提供充足的電能。自放電率低，無記憶效應(yīng)。

3.系統(tǒng)測試

對各個(gè)模塊的功能進(jìn)行調(diào)試，主要調(diào)試各模塊能否實(shí)現(xiàn)指定的功能，查看硬件電路的連接是否與邏輯圖一致，用萬用表檢測有無短路或斷路現(xiàn)象，器件的規(guī)格、極性是否有誤。檢查完畢，用萬用表測量一下電路板正負(fù)電源兩端之間的電阻，排除電源短路的可能性。如圖5所示系統(tǒng)程序邏輯框圖。圖6所示為智能小車測試。

4.結(jié)論

這次設(shè)計(jì)的智能小車系統(tǒng)基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了既定功能。這次系統(tǒng)設(shè)計(jì)深入的了解STC12C5A60S2系統(tǒng)單片機(jī)的工作原理，提高了對其的運(yùn)用能力。總體設(shè)計(jì)合理，是主流的智能化的信息融合技術(shù)的設(shè)計(jì)理念，功率較低，有廣闊的發(fā)展前景，其中也有不足之處，有待改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

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