论文题目：分布式太阳光智能照明系统的设计与实现
摘要：随着我国社会经济的快速发展,建筑行业也得到了快速持续发展,而大部分建筑都离不开长期照明,尽管传统的建筑照明为我们带来了稳定的居家、办公环境,但随之而来的环境污染和能源消耗问题也越来越突出。作为自然界主要可再生能源的太阳能具有能量大、无污染等许多优点,可以代替传统照明在建筑照明中的应用。因此,太阳光智能照明系统的研发对于节能减排和绿色照明技术的发展具有重要意义。论文分析了太阳光照明的现状,研究了太阳光光纤照明的相关技术,设计出太阳光跟踪照明装置。然后对建筑环境的照明进行需求分析,提出了分布式太阳光智能照明系统的总体方案。基于该方案,研究的主要内容有:（1）研究太阳光采集装置在分布式布局下的太阳光传感技术、太阳光采集装置的协同跟踪控制技术和室内LED恒照度补光技术:设计一新型太阳跟踪传感器,利用BP神经网络技术完成对太阳偏角信息的采集;利用RS-485总线技术实现分布式太阳光采集系统的协同跟踪控制任务;确定了室内LED驱动方式、调光方法及连接方案。（2）基于STM32控制器设计分布式太阳智能照明系统的控制系统,为系统提供可靠的硬件基础和软件环境。硬件系统主要包括太阳跟踪传感器、太阳跟踪控制核心板及LED补光系统三部分。软件则在Keil u Vision5开发环境下,依据系统所需实现的功能,包含分布式太阳跟踪控制和室内LED恒照度补光软件设计,软件架构采用模块化思想,自顶向下设计。论文在搭建的分布式太阳光智能照明系统上进行功能测试,测试结果表明论文设计的太阳光智能照明系统能够完成建筑室内绿色照明任务,达到了预期目的。
关键词：太阳光照明;太阳跟踪;BP神经网络;LED补光
学科专业：工程（控制工程）（专业学位）
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文主要研究内容
1.4 论文主要章节安排
1.5 本章小结
2 分布式太阳光智能照明系统需求分析及总体方案设计
2.1 光纤照明系统聚光及导光技术研究
2.1.1 太阳光光纤照明装置
2.2 太阳运行规律
2.3 太阳运行轨迹的跟踪方式
2.3.1 视日运动轨迹跟踪
2.3.2 光电跟踪
2.3.3 混合跟踪
2.4 系统总体方案设计
2.5 本章小结
3 分布式太阳光照明协同控制技术
3.1 太阳光传感技术
3.1.1 传感器光敏元件
3.1.2 太阳跟踪传感器设计
3.1.3 BP神经网络模型
3.1.4 BP神经网络的结构设计及训练
3.2 分布式系统协同跟踪控制
3.2.1 分布式总线方案
3.2.2 分布式协同跟踪控制系统
3.3 室内LED恒照度补光
3.4 本章小结
4 分布式太阳光智能照明控制系统硬件设计
4.1 控制系统硬件总体方案
4.2 太阳跟踪传感器硬件设计与实现
4.2.1 微处理器最小系统
4.2.2 信号处理电路
4.2.3 RS-485通讯模块及电源电路
4.2.4 太阳跟踪传感器
4.3 太阳跟踪控制核心板硬件设计与选型
4.3.1 太阳跟踪信号处理板电路
4.3.2 太阳跟踪驱动板电路
4.3.3 太阳跟踪信号处理板和太阳跟踪驱动板
4.4 室内LED补光系统硬件设计与选型
4.5 太阳光照明控制系统电源模块
4.6 太阳光智能照明控制系统硬件实现
4.7 本章小结
5 分布式太阳光智能照明系统软件设计
5.1 分布式太阳光智能照明系统软件功能
5.2 分布式太阳跟踪控制系统软件设计
5.2.1 RTC日历功能
5.2.2 低功耗模式
5.2.3 RS-485通讯协议
5.2.4 分布式太阳跟踪系统软件设计
5.3 室内LED补光系统软件设计
5.3.1 室内LED补光系统软件功能
5.3.2 软件设计
5.4 本章小结
6 分布式太阳光智能照明系统测试
6.1 太阳光智能照明系统搭建
6.2 太阳光智能照明演示系统整机功能测试
6.2.1 太阳角计算实验
6.2.2 太阳跟踪传感器功能测试
6.2.3 视日运动轨迹跟踪功能测试
6.2.4 光电跟踪功能测试
6.2.5 混合跟踪功能测试
6.2.6 室内LED补光功能测试
6.3 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
A.学位论文数据集
致谢