智能路燈控制系統(tǒng)設計與應用研究

1、<p>　　智能路燈控制系統(tǒng)設計與應用研究</p><p>　　摘要：隨著中國城市和經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市路燈也得到了長足發(fā)展，智能化路燈控制的使用，能有效節(jié)約電力資源，使得城市的路燈系統(tǒng)更加科學且更具人性化，同時也提高了路燈系統(tǒng)的維護和工作效率，初步減少了勞動力。 </p><p>　　關鍵詞：智能路燈；控制系統(tǒng)設計；應用研究 </p><p>　　中圖分

2、類號： N945 文獻標識碼： A </p><p>　　一、智能路燈控制系統(tǒng)設計方案 </p><p>　　控制中心是對路燈進行整體監(jiān)控，將各路燈網(wǎng)絡協(xié)調器及路燈路由器節(jié)電的電壓、電流、功率、各路燈處傳感器獲得的聲、光等信號進行匯集、分析，提供給管理人員，為管理人員做出恰當?shù)臎Q策提供準確的依據(jù)，另一方面也可以根據(jù)控制要求自動作出決策，并通過通信網(wǎng)絡將決策指令發(fā)給路燈網(wǎng)絡協(xié)調器。若工作異常

3、，則立即自動報警。 </p><p>　　（1）路燈網(wǎng)絡協(xié)調器的主要功能；路燈網(wǎng)絡協(xié)調器主要用來實現(xiàn)路段控制，負責全路段網(wǎng)絡的啟動和配置，無線傳感網(wǎng)絡的建立，并實現(xiàn)信息的傳遞。它接收各路燈節(jié)點采集到的電、光、聲等信號，并轉發(fā)給監(jiān)控中心；也將監(jiān)控中心下達的指令通過無線傳感網(wǎng)絡傳遞給各個路燈節(jié)電；同時內(nèi)部的處理器也可以根據(jù)控制要求自動作出決策通過無線傳感網(wǎng)絡傳遞給各個路燈節(jié)電。路燈路由器節(jié)點路燈路由器節(jié)點具有終端設備

4、功能，能夠實現(xiàn)信息的傳遞，把每個路燈的運行數(shù)據(jù)發(fā)送給路燈網(wǎng)絡協(xié)調器；同時又是單燈控制器，進行路燈光線強弱的控制，能根據(jù)本地運行情況靈活實現(xiàn)單燈節(jié)能控制。 </p><p>　?。?）技術的通信系統(tǒng)設計；路燈控制系統(tǒng)控制對象眾多、分布廣、網(wǎng)絡管理復雜，這就對控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡控制及通信方案提出了一定的要求。鑒于單一通信方式存在這樣或那樣的問題，為了適應路燈控制系統(tǒng)智能化、簡單化及低成本性的特點，選用了多種無線通信技術結

5、合的方案：監(jiān)控中心到各路段的網(wǎng)絡協(xié)調器之間采用 GSM/GPRS 通信方案，網(wǎng)絡協(xié)調器到路段內(nèi)的各路燈終端節(jié)點之間采用通信方案。監(jiān)控中心通過 GSM/GPRS與各個子網(wǎng)相連，形成大區(qū)域控制和路燈網(wǎng)絡。 </p><p>　?。?）技術應用于路燈照明控制系統(tǒng)的優(yōu)點；將無線傳感網(wǎng)絡用于路燈智能控制系統(tǒng)中的路段控制具有以下特點：短距離、小范圍傳輸，具有成本優(yōu)勢；頻率范圍具有較強的抗干擾性，組網(wǎng)簡單可靠；通過選擇合適的網(wǎng)

6、絡拓撲結構，經(jīng)過合理布局，在一個路段內(nèi)能做到無任何通訊盲區(qū)，便于對路燈進行管理。因此，具有良好的適應性和發(fā)展前景。監(jiān)控技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通信技術，主要適合于承載數(shù)據(jù)流量較小、范圍也較小的業(yè)務。對于有特殊要求的地方，可通過修改網(wǎng)絡的最大路由深度和最多路由節(jié)點數(shù)來擴展其傳輸距離。本設計系統(tǒng)采用的是星狀網(wǎng)絡，節(jié)點具有動態(tài)組網(wǎng)和自動路由功能，在個別鏈路斷開或某個終端節(jié)點發(fā)生失效時，節(jié)點自動尋找其他的路由

7、，不會引起整個網(wǎng)絡的斷開，傳輸?shù)目煽啃愿摺?</p><p>　　二、路燈自動控制系統(tǒng) </p><p>　　路燈自動控制系統(tǒng)是利用現(xiàn)代電子、通信技術對城市路燈進行智能化、自動化管理的控制系統(tǒng)，對其科學而合理的應用，不僅能實現(xiàn)城市路燈的自動化、智能化管理，還能有效地預防事故的發(fā)生，提高照明的質量及維護力度、檢修效率，也在一定程度上保證了道路亮燈率和設備完好率，而且，節(jié)約了恩寧公園，減輕了管

8、理人員的工作強度，減少了城市在路燈管理方面對于人力、物力、財力的浪費。 </p><p>　　1、路燈自動控制系統(tǒng)組成及功能 </p><p>　　路燈自動控制系統(tǒng)主要包括中央控制室和若干個控制分站，通過遙測、遙信、遙控、遙調來實現(xiàn)路燈的自動化、智能化管理。其中通過遙測對系統(tǒng)設備進行適時反饋監(jiān)控，主要測量變壓器的有功功率和無功功率，對于每條線路上的有功功率和無功功率、電流、電壓、頻率、功率

9、、功率因數(shù)，電燈功率、電壓、電流、功率因數(shù)和亮燈率、開關燈時間和報警信息，主變油溫采集和其他模擬信號等；遙信是采用無源接點方式，具體而言就是一路遙信量的輸入應該是一對繼電器的觸電，是斷開或者閉合。其主要是對路燈線路開關位置、變壓器內(nèi)部故障綜合保護裝置動作、通信設備運行狀況、調壓變壓器抽頭位置、自動調節(jié)裝置的運行狀態(tài)等信號的的接收，并對終端設備發(fā)送的報警信息進行報警處理、歸檔等；遙調是采用無源接點方式，對于路燈線路有載調壓變壓器抽頭的升、

10、降進行調節(jié)，以及對其他可以采用繼電器進行控制的功能。該系統(tǒng)主要包括照明分類管理，以及針對夜景、道路、廣場、公共綠地、廣告等照明的監(jiān)控管理等。 </p><p>　　2、路燈自動控制系統(tǒng)工作原理 </p><p>　　通常情況下，路燈自動控制系統(tǒng)采用恒流源供電，用D/A輸出模擬實現(xiàn)輸出功率調整功能來對恒流源進行控制，能有效地節(jié)約能源，減少照明燈具的損耗，該自動控制系統(tǒng)采用定時器設定時鐘功能，

11、并對開關燈時間進行設定和顯示，采用光電傳感器檢測物體的定位，對于路燈故障的監(jiān)測采用單片機來實現(xiàn)輸出控制及聲光報警。這種采用多CPU分布處理的技術模式，包括數(shù)據(jù)采集與控制、通信、變壓器調壓，而且所有模塊同時掛在總線上并行工作，模塊之間互不干擾，相互獨立，可靠性高，而且，每個模塊可以對一條線路所有參數(shù)進行采集，從而對相應的斷路器進行控制。 </p><p>　　三、城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的應用 </p>

12、<p><b>　　系統(tǒng)組成及應用 </b></p><p>　　1、主控系統(tǒng)的物理結構 </p><p>　　主控系統(tǒng)是指對所有路燈的控制和監(jiān)查系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)參與的范圍大小及硬件投入資金的金額，一般可由一臺或是多臺計算機和打印機或大屏幕的投影儀等組成。但通常情況對主控系統(tǒng)的配置是兩臺主控機，當其中一臺正常工作時，另一臺則處于旁聽等待狀態(tài)。兩臺主控機中的

13、信息的收發(fā)可以通過電隔離的途徑傳輸?shù)教幱跓醾錉顟B(tài)的另一主機。如果當前主控機退出控制或關機，處于待命狀態(tài)的主控機將自動進入操控狀態(tài)。這樣的雙機互為備熱的工作模式能夠確保主控系統(tǒng)不間斷地實現(xiàn)實時監(jiān)控。 </p><p><b>　　2、數(shù)據(jù)傳輸裝置 </b></p><p>　　數(shù)據(jù)傳輸可分為無線傳輸和有線傳輸兩種方式。一般而言無線傳輸是通過手持步話機和無線電臺來實現(xiàn)。如

14、果要采用有線傳輸?shù)姆绞?，則可以通過RS-485總線網(wǎng)、電話線、公用電話網(wǎng)進行傳輸。主控制系統(tǒng)和本地控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸主要是通過無線電臺傳輸。 </p><p><b>　　3、本地控制系統(tǒng) </b></p><p>　　本地控制系統(tǒng)是由配電柜、子站、電臺等組成的。每個本地控制系統(tǒng)都是一個獨立的控制系統(tǒng)，當主控機無法參與工作時，本地控制系統(tǒng)可以長期獨立實現(xiàn)路燈的開關控制

15、。通常，如果主控機與本地控制系統(tǒng)是通過無線傳播的方式進行信息通信，那么會受到通信距離和電臺功率的限制，且主控機對本地控制系統(tǒng)的調控會出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，主控范圍越大，延遲現(xiàn)象越嚴重。解決此類問題可以通過添加主控機站來完成。首先將控制范圍劃分為多個區(qū)域，然后在各個區(qū)域建立主控機站，再通過如因特網(wǎng)這樣的廣域網(wǎng)，將各個主控機站的數(shù)據(jù)進行收集和傳輸，實現(xiàn)整個城市路燈照明的系統(tǒng)化。而信息傳輸使用的廣域網(wǎng)服務器就是一個巨型的存儲器，可以用做數(shù)據(jù)管理、資料

16、存儲，由此可以建立一個信息管理系統(tǒng)。由于整個網(wǎng)絡服務器是開發(fā)式的，我們還可以借助系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫和其他并行的數(shù)據(jù)庫外接許多需要的管理工作站，用來實現(xiàn)如管理、維護、故障查找等功能項目。 </p><p><b>　　結語 </b></p><p>　　城市化進程不斷加速，城市照明得到了長足發(fā)展，帶動城市照明中的能源需求和消耗也在不斷增大，能源過度消耗的加劇，使高效便利的照明

17、技術得到了長足的發(fā)展，如何改進城市路燈照明系統(tǒng)成為大家廣泛探討研究的課題。而網(wǎng)絡的應用是近些年來許多行業(yè)實現(xiàn)智能化改革常用的方法。如果能夠將網(wǎng)絡技術科學合理的運用于城市路燈照明系統(tǒng)，勢必可以很大程度的節(jié)約電能并實現(xiàn)其智能化的管理。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]胡開明，李躍忠，盧傳華．智能路燈節(jié)能控制器的設計與實現(xiàn)［J］．