智能控制型路灯的控制系统的设计和使用

随着内地城市和经济的快速成长，城市照明交通安全和灯饰美工工程也越来越遭到普遍重视，同时为了契合浪费型、可继续性成长社会的规范，发生了对路灯、灯饰工程监管改造的需求。传统路灯的照明和维护存在糜费大，路灯运用寿命短，远程操控、巡查不能监控，人任务业量大，毛病维修反响效率低，统计查询功用弱等景象。关于“全夜灯”照明构成的糜费和“半夜全灭或半灭灯”带来的交通安全疑问，都是能够完成智能维护的。故如何议决智能控制系统对路灯举行迷信和智能的监管，采用何种通讯网络技术和智能控制器，运用何种路灯控制方式都是值得重视和揣摩的。本文从智能控制型路灯完成的根本原理和优势着手，剖析了它应具有的普通功用：遥控、遥测、遥信、遥监、遥视、自动反应、自动报警、统计、查询和打印，同时议决通讯网络技术和控制方式说明了智能路灯控制系统的设计和使用。

1 智能控制型路灯完成根本实际和优势

智能控制型路灯是运用先进的通讯手腕，计算机网络技术、自动控制技术、新型传感技术与自动检测技术等构成的无线监控系统，高速精确地对路途照明、城市灯饰工程、广场照明、桥梁和隧道照明等系统举行智能监控，完成对远程路灯和电源施行遥控、遥测、摇监、遥视、摇信等功用，便于明白路灯运转情况以及它的维修和保养，能提高路灯运转质量和效率，为动力浪费和发明浪费型社会打下根本。路灯智能控制系一致般由控制中心主站、各点测控分站、通讯系统三大局部组成。主站首要由计算机和网络构成，担任维护、控制整个系统的运转，其兼容性和容量大小可灵敏配置；通讯普通采用无线或无线与有线相结合的方式，当前无线技术有GSM 短信息网、GPRS数传电台、CDPD公共无线数据网，或使用单片机完成路灯控制器的TCP／IP协议（完成自己数据的高速传输和及时控制）等技术；而各分站点议决装置单片机或新技术配备（如LONWORKS技术）构成其控制器，从而抵达与主站通讯、接受命令、执行开关、控制电压、控制时间、反应数据信息等功用。智能控制型路灯完成流程能够是多种多样，但无外乎都是：主站计算机控制中心+适宜的通讯手腕或方式+各分站集中智能控制器+路灯控制系统的方式，其普通完成原理如图1所示。随着科技和信息产业的成长，图中任一个环节完成起来都能够采用其他方式或办法，在此不赘述。

针对传统路灯运用缺陷，采用智能控制型路灯的优势如下：

（1）浪费电力资源和维护路灯。降低了“全夜灯”、“后夜灯”、电灯在后半夜的高电压形态下任务的情况，这样不只浪费了电能资源，并且还维护了电灯，延伸了其运用寿命。

（2）可施行远程监控和维护。智能控制路灯系统的采用将可对所有路灯举行及时、全程全天候地监控和维护，集中控制、监视和检验，大大降低了后期人力、物力、财力的投入，同时提高了巡查配备和路灯时的任务效率。

（3）及时反响和采取恰当办法保证低毛病率。由于能及时对分站配备和路灯举行远程遥控、遥测和摇视，同时它们也可以自己议决报警系统将数据反应给主站系统，这样能及时发觉毛病和疑问，并联络工人点对点地举行维修，防止逐站逐点巡查和发觉疑问、反响缓慢的情况。

（4）智能化、信息化、数据化水平高。由于主站和分站大量采用计算机和网络技术，路灯的全体控制智能化、信息化水平相当高，且从分站搜集、反应给主站的数据量也较大，这为智能系统开发决策和优化、维修和维护提供了根本。

2 智能控制型路灯完成根本功用

2．1 远程遥控功用

采用智能控制系统的路灯开关、亮度调理、时间控制等方式都能完成远程遥控，抵达时控方式、光控方式、压控方式、声控方式、旁路方式的目标。下载开关灯时间表到分站控制器，依据经纬度、时节、节假日及不一样的天气情况举行的“时控”，可完成路灯全夜灯和半夜灯自动定时控制，维护人员可针对详细的情况对某一个或多个终端随时举行开关控制（分组、分区、全市开关等方式）；还可依据时节和天气的改动举行的“光控”和“压控”，议决分站集中控制器调理特殊天气和时段条件下的电压，从而完成路灯的光照强度的改动，抵达“光控”的目标，这样不只浪费电能，并且也维护了路灯，延伸了它们的运用寿命；还可依据路灯上的传感器感应公路上行车和行人的声响、速度，将这些信息反应给分站控制中心，由分站智能控制器决议能不能翻开灯，以及翻开灯的数目和光照强度。上述设计遥控方式，可依据详细情况酌情思索选用。

2．2 遥测、遥信功用

议决分站集中控制器对区域内路灯数据（照及时电压、电流、接触器形态、有功功率、无功功率、功率因数、用电量等）的检测和采集，再由无线或有限通讯手腕，将数据反应给主站控制中心，进而剖析各区域内每盏路灯的任务情况，明白它们的实践运用功率，开关次数、照顾强度、亮灯率、浪费电能资源等方面。

2．3 遥监、遥视功用

关于现场检测的数据和信息，议决网络传输给控制中心，可由控制中心的计算机LCD举行图文显示，如配上GIS和GPS的有关硬件和软件，则可对这些数据和信息，举行及时监视和维护，真实意义上表现出维护无人化、系统服务高效化、反响维护高速化的特征。

2．4 自动检测、反应、报警功用

议决中心控制主站对分站集中控制器的命令，集中控制中心对区域内各路灯举行及时监控和巡查，假设发觉异常情况，如在不该亮灯和熄灯的时分发作“时控”失灵毛病、电流和电压超越上下限构成“光控”失灵、尚有招致电灯不能正常任务的其他配备和控制器毛病等，就将这些数据议决通讯手腕反应给中心控制主站，主站议决声响报警来惹起留意，如有GIS天文信息系统，则能快速显示出毛病点区域信息，再由中心职务人员或计算机、网络自动联络有关维修人员，这样不只大大提高检测、巡查任务的效率，降低了人员任务强度，并且提高了整个路灯系统的反响机制和处置突发事情的才干。

2．5 统计、查询和打印功用

智能控制系统中心能对采集反应的及时数据和信息举行存储、统计和分类，以表格、曲线、直方图等显示出来，可依据年、月、日统计数据举行查询，同时可议决本文打印出来作剖析和揣摩。还可配上有关维护软件，对实测数据和信息举行维护和分类，以便愈加直观地明白全体路灯运转情况，如每月毛病类别分类统计，某区域内路灯开关、继续任务时间、亮灯率情况，电源点电量统计，电源过负荷毛病剖析情况，“时控和光控”条件下的电量浪费情况等。

2．6 其他功用

可依据须要，举行卫星校时、信息存储维护、终端配置维护等功用。

3 基于通讯网络的智能路灯控制系统设计与使用

无论是何种智能路灯控制系统，都须要举行远程监测和维护，这肯定须要通讯网络，而通讯方式有许多种，如采用电信系统网络、Internet、或其他网络等。其中属Internel．功用最强悍、速度和效率最快，它能够议决各地域的分控制器或控制柜，嵌人计算机模块，完成它们的TCP／IP协议，从而能够使得分控制器能够接受主控制中心的远程命令和维护，同时它也可以依据须要就信息数据给予中心及时的反应，这种方式是值得倡议和推行的。现引见几种其他通讯方式的使用。

3．1 基于GSM／GPRS的智能路灯控制系统设计与使用

智能控制型路灯的远程通讯办法许多，采用电信系统中的GSM（Global System for Mobile Communieation，全球挪动通讯系统）或GPRS（General Packet RadioService，通用分组无线业务）网络来完成智能控制路灯的远程维护和监控，使用GSM的本钱低、频谱使用率高、系统容量大、保密性好、抗搅扰才干强、自动遨游等优点，直接把要发的信息加上目标地址发送即可；而GPRS是在GSM系统的根本上使用分组交流技术树立的，它在兼容GSM的同时能在网络上传输高速数据，使用GPRS的资源使用率高、传输速度快、接入时间短、随时在线访问查询、支持TCP／IP协议等优点，故GPRS网络特别适宜于频发小数据量的及时传输，这正好契合智能控制路灯的遥控设计思绪。

路灯智能监控系统是一个散布式、集散型、网络化、全开放的监控系统。监控中心对全体路灯系统控制，向分控点发出命令，对分控点的运转形态、电流、电压、电量等参数举行采集，并将信息反应给监控中心，供显示屏显示、打印机打印及维护人员剖析处置，同时对分站内路灯举行开／关控制，如图2所示。

随着计算机嵌入式技术的成长，通常能够使用GSM和GPRS的技术模块嵌入到现场单片机控制器中，从而完成无线远程路灯的智能监控和维护，为交通运输工程提供高速、在线、通明的数据通讯网络，如图3所示。

3．2 基于ZigBee网络的智能路灯控制系统设计与使用

ZigBee是IEEE 802．15．4协议的代名词。依据这个协议规则的技术是一种短距离、低功耗的无线通讯技术。其特征是近距离、低庞杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低本钱。首要适宜用于自动控制和远程控制范围，能够嵌入各种配备。简而言之，ZigBee就是一种廉价的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。它是一个由可多到65 000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间能够相互通讯，每个网络节点间的距离可依据须要从规范的75 m无限扩展。

正是使用ZigBee网络的特征，将其使用到智能路灯无线控制系统中，这使得在路灯维护中十分适宜运用ZigBee技术。运用ZigBee无线通讯，可完成如下功用：无线控制、信号传递、传递一些辅佐控制信号和监视信号、高速巡检、交通灯智能维护等。

4 基于控制方式的智能路灯控制系统设计与使用

传统的智能路灯控制普通采用：时问控制、光照控制等，这类控制普通是依据时节、气候、时差等要素，由首要控制中心对某一区域内的交通路灯举行开关、时间、光照强度调控的方式。这类控制方式在特殊时段对交通熄灯、降低亮灯率、降低光照强度的做法，虽然浪费了电资源，愈加经济，但是也为交通安全增添了隐患。

许多揣摩组织发觉，路灯一开端点亮时所需电压大于等于额外电压，在运用固定现在仅须要较低一些的电压任务即可；据揣摩，照亮堂度降低10％，人眼的感光度仅仅降低仅为1％；而路途在后半夜时，属于用电低峰时期，电灯的实践运用电压会渐渐长高．这不只加强了路灯的亮度、构成电资源糜费，并且缩减了电灯的运用寿命。故基于上述观念，出现了许多电压控制的方式，即在特殊时段或依据详细须要，议决各分控制器调控路灯的实践运用电压，这有效地克制了上述缺陷。

如今出现了愈加智能、愈加节能、且同时也不降低交通安全的控制方式：“随需而控”。将无线通讯技术、微机电MEMS系统和传感技术融合到一同的无线传感器网络技术，它议决装置在路灯上的光学、声学、电学、速度传感器（多普勒探测器），或采用上述光学、声学、电学、速度的探测器（监控自然条件的亮度、路途行人和行车的声响和速度、电灯的实践运用电压和功率等），然后配上智能单片机或PLC控制器和无线通讯技术，完成对路灯的开关、亮度调理、电压调理以及亮电灯率的控制。使用该智能路灯控制系统（见图4），只需路上有人或车辆议决时路灯才点亮，且可依据行人和车辆议决的声响、速度智能地翻开前面必须数目标路灯，同时熄灭经历路段的路灯，在提高路灯使用率、浪费电资源的同时，又满足了在夜间行人、车辆出行时的路途照明，确保了交通安全。

5 结 语

（1）针对当前路途照明系统中存在的疑问，剖析了智能控制型路灯完成的根本实际和其优势：浪费电力资源和维护路灯；可施行远程监控和维护；及时反响和采取恰当办法保证低毛病率；智能化、信息化、数据化水平高。

（2）议决系统揣摩发觉，智能控制型路灯普通应该具有遥控、遥测、遥信、遥监、遥视、自动反应、自动报警、统计、查询和打印的功用。

（3）从通讯网络和控制方式的角度，剖析了智能路灯控制系统的设计，为下一步智能系统的施行和采用打下根本。