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(tǒng)，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(shù)達到裝置所設置的閾值時，通過DSP（數(shù)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?qū)崟r監(jiān)測空氣指數(shù)，反饋到數(shù)據(jù)處理器，從而達到更加精確、穩(wěn)定的效果。此外，系統(tǒng)所用電源由風光互補是新能源提供。

【關(guān)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(chǎn)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(xiàn)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(tǒng)，這種自動灑水系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)達到裝置所設置的閾值時，通過數(shù)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(tǒng)設置有反饋模塊，在灑水的同時，能夠?qū)崟r監(jiān)測空氣指數(shù)，反饋到數(shù)據(jù)處理器，從而達到更加精確、穩(wěn)定的效果。此外，系統(tǒng)所用電源由風光互補式新能源提供。本系統(tǒng)總體設計原理如圖1所示：

2.系統(tǒng)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(tài)CMOS技術(shù)，使得供電電壓降為3.3V，減少了控制器的功耗。

②內(nèi)有高達32K×16位的Flash程序存儲器，高達2.5K×16位的數(shù)據(jù)/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(tǒng)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(shù)）

②溫度檢測：系統(tǒng)所用為傳感器YL-38溫度傳感器，對空氣溫度進行實時監(jiān)測。

③熱釋紅外檢測：系統(tǒng)設置有熱釋紅外產(chǎn)檢測功能，所用為AM612熱釋紅外線傳感器，當檢測區(qū)域有人員經(jīng)過的時候，系統(tǒng)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(tǒng)具有自主設計的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，不管出于什么原因（外部擾動或系統(tǒng)內(nèi)部變化），只要被控制量偏離規(guī)定值，就會產(chǎn)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(tǒng)如圖3所示。

2.4噴頭參數(shù)

系統(tǒng)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(shù)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(nèi)壁運動的旋轉(zhuǎn)水流，經(jīng)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(tǒng)使用風光互補式充電系統(tǒng)，內(nèi)嵌入電池組18650電池方陣，用于保障整個系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行。系統(tǒng)包括充放電控制器、250W多晶硅太陽能組件、NFA/紐?？怂?824N逆變器等進行進行各模塊的電壓轉(zhuǎn)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(jié)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(fā)電機、分布式光伏電池、18650電池方陣集成的供電系統(tǒng)，并且由（TMS320LF2407）DSP數(shù)字信號處理器所組成的控制系統(tǒng)，通過設置反饋調(diào)節(jié)，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(zhì)量，提高生活水平，減少呼吸所造成的病癥發(fā)生。

參考文獻：

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

[2]周志敏，紀愛華編著.風光互補發(fā)電實用技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2011，9.

作者簡介：

王卯卯：（1996—）男，能源科學宇工程專業(yè)本科生。

王啟明：（1995—）男，機械制造及其自動化專業(yè)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(yè)本科生。

基金項目：

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