基于風光互補的DSP控制的反饋式自動灑水裝置

王卯卯++王啟明++孫淵++秦大朋

【摘 要】本文設計了一種城市道路自動灑水系統，包括風光互補新能源電源模塊、檢測模塊、DSP控制模塊、灑水模塊、反饋模塊。通過多項傳感器，用于采集目前空氣狀況；當空氣中某一參數達到裝置所設置的閾值時，通過DSP（數字信號處理器）信號處理，從而控制相應水泵進行灑水。在灑水的同時，能夠實時監測空氣指數，反饋到數據處理器，從而達到更加精確、穩定的效果。此外，系統所用電源由風光互補是新能源提供。

【關鍵詞】風光互補；智能控制；灑水；除塵降溫；DSP

引言

隨著城市建設鋪設的柏油路、水泥路，城市機動車的增多，人口稠密因而產生了溫室效應。機動車來往所揚起的粉塵，排放的尾氣和其它的排放使城市的空氣污染日趨嚴重。尤其是粉煙塵懸浮顆粒物等。它不僅是對空氣的污染，也危害到市民的身體健康。

基于目前公路上只有一些灑水車，這樣不僅給行駛車輛造成很大不便，而且效率低，僅僅清理了道路上面的灰塵，無法實現道路上面的空氣清潔。

為此，設計了一種城市道路自動灑水系統，這種自動灑水系統能夠自動而精確的控制城市道路處空氣的灰塵濃度和地面溫度。

1.系統總體設計

一種基于風光互補的DSP控制的反饋式自動灑水裝置，包括風光互補新能源電源模塊、傳感檢測模塊、DSP控制模塊、灑水模塊、反饋模塊。裝置利用溫度傳感器、濕度傳感器、灰塵傳感器等，用于采集目前空氣狀況；當空氣中某一參數達到裝置所設置的閾值時，通過數字信號處理器（TMS320LF2407）處理，從而控制相應電磁閥，進而控制水泵進行灑水。系統設置有反饋模塊，在灑水的同時，能夠實時監測空氣指數，反饋到數據處理器，從而達到更加精確、穩定的效果。此外，系統所用電源由風光互補式新能源提供。本系統總體設計原理如圖1所示：

2.系統模塊設計

2.1TMS320LF2407

TMS320LF2407它具有TMS320系列DSP的基本功能及特點：

①用高性能靜態CMOS技術，使得供電電壓降為3.3V，減少了控制器的功耗。

②內有高達32K×16位的Flash程序存儲器，高達2.5K×16位的數據/程序RAM，544×16位雙端口RAM，2K×16位的單口RAM。

2.2檢測原理示意圖

機動車來往所揚起的粉塵，排放的尾氣和其它的排放使城市的空氣污染日趨嚴重。就目前系統設計來看，檢測原理圖如圖2所示：

①粉塵檢測：粉塵濃度計算方式：Ud=A*Vout （其中Ud為粉塵濃度，位為ug/m；Vout為傳感器輸出信號，單位為V；A為比例系數）

②溫度檢測：系統所用為傳感器YL-38溫度傳感器，對空氣溫度進行實時監測。

③熱釋紅外檢測：系統設置有熱釋紅外產檢測功能，所用為AM612熱釋紅外線傳感器，當檢測區域有人員經過的時候，系統終止灑水。其目的主要是為了部影響路人通行。

2.3反饋設計

此系統具有自主設計的閉環反饋系統，不管出于什么原因（外部擾動或系統內部變化），只要被控制量偏離規定值，就會產生相應的控制作用去消除偏差，為提高控制精度，，反饋控制系統如圖3所示。

2.4噴頭參數

系統所采用的ZSTWB型高速水霧噴頭是一種進水口與出水口在一條直線上的離心霧化噴頭，具體參數如下：

①額定工作壓力：0.35MPa，工作壓力范圍：0.28～0.8MPa。

②霧化形式：壓力水進入噴頭后，被分解成沿內壁運動的旋轉水流，經混合腔在離心力作用下，由特定的噴口噴出，形成霧化。

③霧滴直徑：Dv0.9<900um。

2.5供電設計

系統使用風光互補式充電系統，內嵌入電池組18650電池方陣，用于保障整個系統正常穩定運行。系統包括充放電控制器、250W多晶硅太陽能組件、NFA/紐福克斯7824N逆變器等進行進行各模塊的電壓轉換。所設計標準水泵額定電壓為24V。風光互補型電源設計示意圖如圖4所示。

3.結語

作為一種基于風光互補的DSP控制的反饋式自動灑水裝置，風力發電機、分布式光伏電池、18650電池方陣集成的供電系統，并且由（TMS320LF2407）DSP數字信號處理器所組成的控制系統，通過設置反饋調節，能夠自動而精確的控制城市道路處空氣的灰塵濃度和地面溫度，實時改善交通空氣質量，提高生活水平，減少呼吸所造成的病癥發生。

參考文獻：

[1]吳佳梁等編著.風光互補與儲能系統[M].化學工業出版社，2012，5.

[2]周志敏，紀愛華編著.風光互補發電實用技術[M].電子工業出版社，2011，9.

作者簡介：

王卯卯：（1996—）男，能源科學宇工程專業本科生。

王啟明：（1995—）男，機械制造及其自動化專業本科生。

孫淵：（1969—）女，教授，主要研究方向：局部載荷作用下彈塑性力學等。

秦大朋：（1994—）男，機械制造及其自動化專業本科生。

基金項目：

本論文受上海市大學生創新活動計劃項目資助，項目編號：A1-5701-15-012-01-037。