智能路燈方案設計開發(fā)

智慧城市的創(chuàng)建離不開智能路燈系統(tǒng)的運行。傳統(tǒng)路燈控制點使用的是路燈模擬控制器，一百余處控制點控制路燈的開關燈時間。由于管理設備的落后，有時還需人工進行時間調整，不但加大了工作量，還存在很多弊端。為了更好的改變現(xiàn)狀，路燈管理部門要積極引進新技術，對路燈控制系統(tǒng)進行完善，新系統(tǒng)控制范圍組網(wǎng)靈活，可以分層次設定管理，智能運行，可以對路燈遠程進行全自動監(jiān)控，實時采集路燈遠程測量各項工作參數(shù)，形成報表，如路燈電流、電壓發(fā)生大的變化會自動報警，管理者通過控制中心數(shù)據(jù)了解路燈故障位置、數(shù)據(jù)，也可以隨時調整路燈的開關時間，原來如需調整路燈亮燈時間，工人們需要用一天時間，到一百余處控制點進行調整，現(xiàn)只需幾分鐘通過控制中心就能完成，還可以遠程通過節(jié)電器調整節(jié)電運行參數(shù)。

一、城市路燈智能控制的優(yōu)勢

在城鎮(zhèn)系統(tǒng)中，城市路燈系統(tǒng)是比較重要的一個系統(tǒng)，在進行智能化控制過程中，經(jīng)常采用半夜燈智能控制技術。在深夜城市道路上往往沒有較多的行人和車輛，系統(tǒng)中的一部分路燈就會自動關閉，從而更好得到實現(xiàn)設備節(jié)能。城市路燈智能控制能夠顯著降低工作人員的工作量，并且不會影響城市照明，路燈電力消耗和自身損耗也可以得到有效的控制，提高照明效率，降低照明密度。

城市路燈智能控制具有多方面的優(yōu)勢，首先，具有較強的節(jié)能性。城市一般在零點之后行人和車輛比較少，對路燈的照明需求不是很高，這時智能控制系統(tǒng)發(fā)揮作用，采用節(jié)能照明，避免能源浪費，同時還能夠延長設備使用壽命；其次，方便對城市路燈進行管理。城市路燈智能控制是自動化控制技術的應用，它不需要操作人員隨時在現(xiàn)場操作，實現(xiàn)對各個路段路燈的全方位管理和監(jiān)控，并且應用智能化控制系統(tǒng)能夠對城市路燈工作狀況進行實時的監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)存在故障的路燈，及時采取措施進行維修，提高工作效率和工作質量；最后，控制系統(tǒng)的信息化和智能化程度提高。城市路燈智能控制摒棄了傳統(tǒng)的控制模式，采用比較先進的網(wǎng)絡化技術和數(shù)字化處理基礎，控制技術更加先進，并且能夠實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的分站收集，能夠收集大量的數(shù)據(jù)信息，并及時將信息反饋給主站，這就對路燈智能化控制提供了便利，對于提高路燈運行和維護也提供了較大的便利。

深圳智能路燈控制板開發(fā)

二、城市路燈智能控制系統(tǒng)的組成和應用

2.1主控系統(tǒng)的物理結構分析

主控系統(tǒng)的主要作用對整個城市的路燈的運行情況進行監(jiān)察和控制，其組成結構主要包含了計算機系統(tǒng)、投影儀系統(tǒng)和打印機等，影響系統(tǒng)功能發(fā)揮的決定性因素是資金的投入力度以及系統(tǒng)的參與范圍。一般情況下，主控系統(tǒng)包含兩臺主控機，其功能分別是工作和等待，兩臺主控機可以借助電隔離途進行信息傳遞，如果當前處于運行的主控機出現(xiàn)關機或者出現(xiàn)其他故障情況，待命的主控機就可以自動運行投入控制系統(tǒng)中，這樣能夠確保主控監(jiān)控始終在線。

2.2數(shù)據(jù)傳輸裝置

在城市路燈智能控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)通常采用有線和無線兩種方式進行數(shù)據(jù)傳輸，無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崿F(xiàn)主要借助于無線GPRS程序，而電話線、公共電話網(wǎng)絡則是基于有線傳輸?shù)幕A上實現(xiàn)的。城市路燈智能控制系統(tǒng)可以借助無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)主控系統(tǒng)和本地系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)關聯(lián)。

2.3本地控制系統(tǒng)

在本地控制系統(tǒng)中包含了配電柜、子站以及電臺等控制系統(tǒng)，每一個本地控制系統(tǒng)都是獨立存在的，如果城市路燈智能控制系統(tǒng)中的主控機系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障，就可以借助本地控制系統(tǒng)實現(xiàn)獨立的控制城市路燈的開關。通常情況下，借助于無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，就可以實現(xiàn)主控機和本地控制系統(tǒng)之間的信息通信，但是信息傳輸過程中會受到一定因素的影響。如通信距離，電臺功率，有時在主控機對本地系統(tǒng)進行調控過程中還會出現(xiàn)延遲問題，主控機包含的范圍越廣，延遲現(xiàn)象出現(xiàn)的就會越嚴重。在城市路燈智能控制系統(tǒng)運行過程中為了很好的解決上述延遲問題，首要工作是要對其控制范圍進行劃分，然后將主控機站構建于各個區(qū)域之間，然后借助互聯(lián)網(wǎng)和計算機控制系統(tǒng)，有效收集和傳輸主控就的數(shù)據(jù)信息，最終促進城市路燈智能控制系統(tǒng)的實現(xiàn)。廣域網(wǎng)服務器可以儲存相關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的管理和服務，對信息管理系統(tǒng)進行構建。由于系統(tǒng)設計的是開放性網(wǎng)絡服務器，可以將更多的管理工作站外接進來，促使城市路燈智能控制系統(tǒng)中更多的功能得以實現(xiàn)，如維護、管理、故障檢查和故障排除等功能。

三、城市路燈智能控制技術分析

3.1城市路燈開關時間的控制

根據(jù)地區(qū)所在的經(jīng)度計算出一年四季日出日落中時間曲線，并將其嵌入到城市路燈智能控制系統(tǒng)中，并在此基礎上，通過對城市車輛和行人同行時間進行統(tǒng)計，獲取相應的城市路燈照度，根據(jù)照度調整好城市路燈的照明頻率。以此來確定城市路燈智能控制系統(tǒng)的控制程序，從某一個時間點開始，對路燈電壓進行平滑狀態(tài)調整，使得路燈的輸入輸出功率和實際照度要求達到最佳匹配狀態(tài)，針對不同的照度要求，配制不同照度的數(shù)學模型，這樣實現(xiàn)節(jié)約電能，達到雙重意義上的智能控制。

3.2擴頻電力載波通信以及遠程通信技術

城市路燈智能控制系統(tǒng)采用擴頻電力載波通訊和遠程通訊技術，利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡雙向傳輸控制系統(tǒng)以及路燈狀態(tài)信號，不需要重新布線即可實現(xiàn)城市路燈智能控制系統(tǒng)的控制功能，降低了技術成本。在城市路燈智能控制系統(tǒng)中引入計算機控制技術，使得城市路燈控制更加方便，同時積極應用單片機技術，確保路燈智能控制器穩(wěn)定可靠。城市路燈智能控制系統(tǒng)利用GPRS和互聯(lián)網(wǎng)為通道的通信模式，由于監(jiān)測點十分分散，分布范圍廣泛，通過GPRS無線通訊系統(tǒng)可以將設備采集到的相應數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)焦芾碇行牡暮笈_服務器端進行實時處理。通訊服務器通常是由VB.NET編寫GPRS前置程序，和WEb服務器以及數(shù)據(jù)服務器共同存在于一臺計算機上，這個GPRS前置程序可以采集到與其相鏈接的GPRS模塊上所上傳的工作參數(shù)，并且將其寫入到數(shù)據(jù)服務器中，同時對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進行分析，檢查是否存在未發(fā)送的指令，并及時將相應指令發(fā)送到相應設備的客戶端中，實現(xiàn)控制中心對各個站點的控制。

四、智能路燈方案設計所需的技術

在可持續(xù)發(fā)展理念下，生態(tài)城市建設受到全社會的高度重視，旨在營造一個優(yōu)良的社會環(huán)境，提升社會群體的生活質量，這就對照明設施管理提出了更高的要求。就城市化建設情況來看，傳統(tǒng)道路照明管理模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化城市建設與發(fā)展需求，為改善道路照明管理成效，兼顧能源節(jié)約與人性化照明，探討LED路燈智能控制技術模式及其應用，是非常必要的。

4.1 PLC技術

PLC技術是電力線載波技術的簡稱，這一技術的原理在于，信息傳遞主要依靠電力線載波來實現(xiàn)，信號分離主要依靠電力線調制解調器所實現(xiàn)，最終將信號傳送至設備中，PLC技術是一種現(xiàn)代化的通信方式，在電線的支持下無需重新架設網(wǎng)絡就能夠滿足數(shù)據(jù)傳輸需求，在保證能源節(jié)約利用的同時，為后期運行維護帶來極大便利。電力載波LED路燈控制系統(tǒng)的組成，包括服務器、基站控制器、路燈控制器以及協(xié)議軟件等，當前科學技術條件下，在GPRS/CDMA和PLC的支持下，道路照明智能控制系統(tǒng)得以構建。

4.2 ZigBee技術

ZigBee技術同樣以GPRS/CDMA為支持，在結構上與PLC技術結構存在一致性，但其最鮮明特征在于自組織網(wǎng)形態(tài)，在網(wǎng)絡模塊通信范圍內，子網(wǎng)絡可實現(xiàn)互相尋找并構建ZigBee網(wǎng)絡，以滿足互相聯(lián)通的實際需求。ZigBee技術的應用過程中，通過網(wǎng)絡技術應用價值的發(fā)揮能夠促進控制系統(tǒng)遠程監(jiān)控的實現(xiàn)。ZigBee技術的特點在于距離短且功耗低，在GPRS技術的支持下，能夠達到良好的智能化水平，在無線數(shù)傳模塊的支持下，無線數(shù)傳網(wǎng)絡平臺得以高效運轉，系統(tǒng)監(jiān)控中心可對子網(wǎng)實現(xiàn)智能化無線控制，從而滿足城市道路照明的智能化控制需求，因此在路燈智能控制系統(tǒng)中可應用該項技術。

4.3 DALI協(xié)議技術

DALI協(xié)議是相對于照明控制而言的，是一個獨立性與開放性較強的智能化照明系統(tǒng)，能夠與建筑物管理系統(tǒng)進行有序連接，基于自身構成靈活、易于安裝以及經(jīng)濟性良好等優(yōu)勢，在樓宇智能照明控制系統(tǒng)中具有良好的應用價值，但在城市道路照明系統(tǒng)中的應用存在一定局限性。

五、智能道路照明與節(jié)能的關系

從宏觀層面來說，在城市現(xiàn)代化建設與發(fā)展過程中，城市道路照明與節(jié)能之間存在著密切聯(lián)系，在城市道路照明專項規(guī)劃的基礎上，構建節(jié)能化、高效化的道路照明管控系統(tǒng)，通過應用先進照明產(chǎn)品技術來滿足照明需求，并實現(xiàn)能源資源的科學化利用，推進整個社會的可持續(xù)發(fā)展。道路照明無線監(jiān)控管理系統(tǒng)的出現(xiàn)和應用，能夠在節(jié)約能源的基礎上滿足城市道路人性化照明需求，不失為一種高效化的道路照明管理模式。

我國城市照明工作首個規(guī)范性文件即《關于加強城市照明管理促進節(jié)約用電工作的意見》（建城[2004]204號文件），其中對于城市照明做出明確規(guī)定，隨著社會不斷發(fā)展，經(jīng)濟水平明顯提升，國家高度重視城市道路照明節(jié)能工作，并將其列入重點節(jié)能工程中，綠色照明設計也成為大勢所趨。在社會可持續(xù)發(fā)展理念下，LED路燈智能控制技術得以廣泛推廣，并試圖通過LED智能控制路燈來渠道傳統(tǒng)第3代光源，在滿足節(jié)能要求的同時獲得理想的城市道路照明效果，推進城市化建設的順利實現(xiàn)。

六、城市道路照明智能控制發(fā)展趨勢分析

（1）標準化：對于城市道路照明智能控制來說，未來將趨于標準化發(fā)展，尤其是當前市場環(huán)境中照明品牌多樣，照明控制系統(tǒng)具備各自協(xié)議與端口，此種情況下照明產(chǎn)品之間無法實現(xiàn)互通互聯(lián)，產(chǎn)品無法實現(xiàn)兼容控制的情況下，往往會造成資源浪費。若能夠推進城市道路照明智能控制的標準化發(fā)展，勢必能夠在一定程度上減少不必要的資源消耗，促進系統(tǒng)及內部設備彼此兼容，從整體上推動智能照明系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。

（2）網(wǎng)絡化：照明智能控制系統(tǒng)的運行，正是通過電力線載波通信PLC、現(xiàn)場總線以及光纖通信等介質作用的協(xié)調發(fā)揮，來保證控制的靈活性。隨著現(xiàn)代科學技術水平不斷提升，物聯(lián)網(wǎng)技術逐漸滲透于社會各個領域中，城市道路照明系統(tǒng)也不例外。在物聯(lián)網(wǎng)的作用下，多種感知技術、網(wǎng)絡技術以及人工智能技術等協(xié)調作用，構建了一個智能化世界，因而道路照明智能控制的通信介質也會迎來新的發(fā)展趨勢，數(shù)據(jù)傳遞將會更快，構架方便靈活，安全無干擾，兼容性好，更便于對照明系統(tǒng)的集中管理。

智能路燈控制系統(tǒng)設計

七、智能LED路燈控制技術的應用

本文以深圳某科技園區(qū)試驗項目為例，分別于兩條路段設置LED智能控制路燈，共計34盞。就該項目控制方案來看，所有LED路燈采用智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)定時開關，依據(jù)季節(jié)實時調整定時開關時間，為達到節(jié)能效果，對開關控制采取分時段間隔的方式，并進行智能調光，確保亮度適宜，以減少不必要的能源消耗。LED路燈智能控制技術的應用，是一個特殊化的過程，尤其是智能調光控制并非簡單開關燈具，而是在保證夜間行駛需求的基礎上來合理節(jié)約能源，在色溫與顯色指數(shù)測試的基礎上進行智能化調光，滿足社會群體對于光的需求。LED路燈智能控制技術的應用過程中，通過服務器、記賬控制器、單燈控制器的協(xié)調配合，來促進LED路燈智能控制系統(tǒng)的構建。

該項目自投入運營后始終保持良好的運行狀態(tài)，無線通信穩(wěn)定，控制功能優(yōu)良且操作實時性強，在 LED 路燈智能控制系統(tǒng)的支持下，可以實現(xiàn)間隔開關與智能調光，能夠達到良好的節(jié)能效果，運行穩(wěn)定程度高。

總結

通過以上研究可知，隨著城市快速發(fā)展，道路照明智能控制技術也不斷進步，在節(jié)約能源的同時，改善城市光環(huán)境，提升社會群體的生活質量。LED路燈智能控制技術的科學化應用，能夠保證道路照明智能控制系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運行，符合現(xiàn)代社會可持續(xù)發(fā)展的整體要求，具有良好的應用價值，對于城市優(yōu)良形象的塑造也具有重要意義。

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