智能路灯控制系统设计及应用

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摘要：分析智能路灯系统的方案设计，包括监控中心、远程遥控、路灯网络协调器的功能。提出智能路灯控制系统的方案设计，基于GSM/GPRS的智能路灯控制系统设计，以及系统设计的应用。

关键词：智能路灯；远程遥控；网络协调

随着节约型和可持续性发展社会建设进程的逐渐推进，对城市照明系统的性能要求和技能要求越来越高。传统路灯管理和照明浪费比较大，使用寿命较短，难以进行远程的操纵和查询，需要消耗大量的人力、物力，人力成本和能源成本较高。智能路灯控制系统的设计与应用能够解决传统路灯控制存在的问题和不足[1-3]，提高路灯运营效率以及运营质量，促进智能化城市的建设，实现城市的可持续发展。本文针对智能路灯控制系统设计与应用的相关策略进行探究。

1智能路灯系统方案设计

1.1监控中心。监控中心是智能路灯系统的重要组成部分，主要起到的是监控城市路灯，分析和采集路灯网络协调器和路由器采集的电流电压声音功率光信号等相关作用和功能（图1）。监控中心可以为管理人员和工作人员提供表格和图表，帮助管理人员做出正确恰当的决策，为后续路灯的正常运营提供有效的数据支持。监控中心收集到的数据可以嵌入到表格或者图表当中，结合控制的具体要求做出相关决策，也可以在路灯网络协调器中通过通信网络相应的决策命令，一旦发现路灯系统运行异常，将会自动将报警的信号发送给处理中心进行处理，避免路灯运营的问题。1.2远程遥控。智能控制系统应用与路灯系统当中能够远程遥控路灯的亮度、开关、时间等相关控制模式，实现声控模式、光控模式、失控模式、压控模式以及旁路模式的目的。在分站控制器当中下载开关灯时间表，并结合季节、经纬度以及不同的天气情况进行时间控制，能够实现路灯系统半夜与全夜灯的自动定时控制，极大地解放的人力。管理人员可以利用远程遥控功能，结合具体的情况，针对某一终端或者多个终端进行分组分区开关控制，并结合天气的变化和季节的改变进行压控和光控。同时，工作人员也可以利用分站集中控制器对特殊时段条件和特殊天气下的电压进行及时的调整与控制，有效改变路灯的光照强度，实现光控的目的，这样可以有效保护路灯系统，延长路灯系统的使用寿命，而且能够大量节约能源资源，并根据路灯上的传感器感应公路的车流量和行人的声音速度，将相应的信息反馈给控制中心。控制中心可以对这些数据进行系统科学的分析，并结合分析的结果决定是否打开灯，适当调整照明的强度以及照明的数量[1]。1.3路灯网络协调器。智能路灯控制系统当中路灯网络协调器主要对整个区域网络的配置和启动负责，通过建立无线传感器网络并将相关收集到的信息转发到监控中心，监控中心利用无线传感器网络可以发出指令传递给路灯终端，实现能源节约的功能。同时系统内部的处理器可以根据控制的要求自动做出决定，并通过无线传感器网络传送给各种路灯，以节约能源，减少路灯系统能源资源的消耗，实现能源的合理分配。

2智能路灯控制系统设计应用

2.1智能路灯控制系统总体方案设计。根据系统设计的功能要求，确定了系统的设计方案。从路灯智能控制系统总体功能上看，可以划分为六个功能模块：（1）路灯相关控制功能模块；（2）洒水抑尘模块；(3)环境监测及显示模块；（4）远程控制功能，主要用于路灯传感器之间及路灯和控制中心之间的数据传输；（5）上位机界面监控系统模块，要用于在监控中心对路灯工作状态的监控；（6）便民充电模块。根据系统的功能要求，构建了以三菱FX3U的PLC作为核心控制器智能路灯控制系统，控制系统的结构框图如图2所示。智能路灯控制系统的功能主要包括以下几点。（1）定时任务可以根据天气情况下发定时任务，定时控制开关灯、分时段调光等。例如阴天的情况可以提前开灯。（2）智能调光能够根据检测路段是否有车经过自动改变路灯亮度，还可以对来车数量和节能率进行统计，以达到节能效果。（3）环境检测及显示对PM2.5、地面湿度、温度等数据进行实时监测，通过与PLC进行通信收集并储存数据，利用LED显示屏显示实时环境参数。（4）云平台通过工业互联网平台可以方便地实现设备的远程互联、远程下载和远程维护。远程查看路灯的运行参数、状态，帮助管理机构随时查看；随时查看和接收设备报警信息；可以远程上传、下载和调试PLC程序，不用去现场出差，降低差旅成本；可以保存和查看历史数据，方便跟踪设备的历史运行状态。在路灯控制节点选择上，需要选择安装比较方便以及体积相对较小的路灯系统。然后，路灯节点的硬件选择需要保证后续的维护相对比较便捷，而且有较强的可扩展性。另外，所选择的路灯节点需要有着良好的稳定性和可靠性，保证硬件能够适应不同环境的要求，可以有效适应湿度比较大以及温度比较高的环境。路灯控制节点在软件方面也需要保证软件本身具有极强的可移植性，而且操作要能够简单便捷。总之，要求该系统具有足够高的性价比，能够满足城市照明的客观需求，控制方案的设计需要凭借ZigBee协议，将相关的操纵指令传递给道路的路灯节点。技术人员在智能路灯控制系统当中，为了实现路灯的管理和节能，还加入了振动传感器，可以及时收集道路行人车流量的信息，调整路灯控制方案，保证路灯控制的效率。传感器可以结合道路收集的信息进行判定分析以及处理，应用光强传感器及时收集交通道路光线强度数据，并通过放大滤波等细节处理判定光照的强度。最后需要完成网络的形成与组建，ZigBee网络通过对交通道路当中部分路段的中心节点与对应路段的路灯节点联网系统进行控制，可以实现整体计算机的联网，做到远程控制和集中控制。2.2基于GSM/GPRS的智能路灯控制系统设计。通过多种远程通信方式可以实现对智能控制路灯的有效控制，利用GSM或者GPRS技术可以在电信系统当中实现智能控制路灯的远程控制。GSM技术成本较低，利用率较高，相对来说系统自身的容量较大，而且具有抗感染性和保密性能的优势，在远程路灯控制系统中有十分广泛的应用。GPRS技术能够运用最短的时间实现高效速率的传输资源，使用效率非常高，可以在线实现数据的查询与访问，而且可以支持TCP/IP协议的运行。GPRS技术相对来说在需要较高时速传输要求以及数据量较小的情况下比较适合，智能路灯控制系统监控系统的分布始于网络化，是完全开放的，可以向子控制点发送指令，以采集子控制点的电压功率电流以及运行状态等相关数据参数，并将收集到的信息内容反馈给监控中心，实现对智能路灯系统的可靠控制。

3结语

智能路灯控制系统的设计与应用可以有效节约传统路灯系统运行所消耗的资源能源，提高智能路灯系统的运行效率，实现路灯的远程控制，解放人力，降低人力成本，而且还可以为人们的生活提供便利，促进智能城市的建设，实现城市的可持续发展。

参考文献

[1]张少夫.一种智能路灯照明控制系统的设计与实现[J].智能建筑与智慧城市,2018(06):85-86.

[2]戴明.一种智能无线路灯控制系统的设计[J].湖南邮电职业技术学院学报,2018,17(01):9-11+17.

[3]张晟昱,段金英.智能路灯控制系统设计[J].电子测试,2019(Z1):27-28+33.

作者:蒋明强 宗强 宋宇钦 余强国 单位:浙江欧锐杰照明科技有限公司