智能路燈控制系統探究

張鐵軍

摘 要：進入二十一世紀以來，我國經濟建設和城市發展實現了突飛猛進的巨大進步。傳統路燈照明控制系統已經不能滿足現代城市照明工作的需要，迫切需要一種新型控制系統進行替代。文章圍繞現代城市智能路燈控制系統進行研究，闡述了實施智能路燈控制系統的重要意義，分析了當前我國路燈照明控制系統存在的問題，最后對智能路燈控制系統的設計方法進行了詳細說明。

關鍵詞：城市照明；遠程控制；無線通信；模塊化；節能減排

引言

照明系統是城市基礎設施的重要組成之一，照明系統的好壞直接反映了城市經濟發展水平和建設質量的高低，甚至也是城市文明的重要載體。當前，我國城市化建設進程逐步加快，城市夜間活動日趨繁榮，夜間道路交通量很大，給城市道路照明工作提出了更高的要求。在國民經濟發展水平生活質量越來越高的同時，人們對于城市道路照明的觀點也隨之發生改變，在原有照明的基礎上，增加了城市美化的新需求，有的地方還把道路照明工程作為當地亮點工程來進行建設，可以說，道路照明工程已經從原有的道路通行視野條件保障的功能外，更增加了展現城市文明的人文元素。此外，隨著人們環境保護意識的逐漸增強，道路照明面臨著低碳節能、綠色環保的新要求。如何提高城市路燈照明質量，使其與新時期城市發展的要求相符合，已經成為各級政府以及市政管理部門深入研究的重要課題。

1 現代城市實施智能路燈控制系統建設重要意義

路燈照明工程在城市規劃和建設中發揮的作用日趨明顯，建設要求越來越高，資源投入越來越大，在改善城市照明條件和通行環境的同時，其規模龐大的規劃、建設和運維管理工作給城市市政管理部門帶來很大壓力。傳統路燈照明控制系統適應能力不強，缺乏自我調整機制。我國國土面積廣大，各地區經濟、人文、交通和自然環境等條件差異顯著，路燈照明控制系統面臨的困難和需要解決的問題各不相同。傳統的路燈照明控制方式難以應對復雜的工作條件，工作質量不高，不僅影響了道路照明工作的正常順利開展，其運行維護和修理的成本也較高，對于我國普遍緊張的市政財政壓力很大，不利于城市的健康發展。當前我國許多中小城市路燈照明依然使用鐘控、光控或人工控制等老式控制方式，自動化水平較低。當氣候、季節發生變化時，控制系統難以及時跟進調整開關時間，造成一定程度的資源浪費。傳統照明控制方法缺乏系統自檢功能，路燈設備發生故障后不能立即發現，致使維修工作受到拖延。此外，傳統路燈使用的電力載波有限傳輸方式傳輸范圍有限，只能在同一個配電變壓器區間內傳輸，且造價昂貴、檢修困難，在進行檢修時還要臨時中斷信息傳輸，使用起來非常不變。針對上述問題，智能路燈控制系統應運而生。該系統涵蓋無線通訊、自動化控制和監控組網等多種先進技術，可以對路燈實施高效精準的控制，相對于傳統路燈控制方式，其靈活性、實時性和可靠性大為提升，對于迅速提升城市路燈照明系統控制水平和工作質量，滿足快節奏、高要求的城市建設發展需要有著極為顯著的促進作用。

2 我國城市照明控制系統存在的主要問題

當前我國城市照明控制系統存在的問題主要包括以下兩個方面：

（1）控制精度有待提高。我國路燈照明控制系統中多數只具有路燈系統整體開啟和關閉的控制功能，部分具有回路功能，缺乏對路燈的單體控制和精細控制。隨著人們環境保護意識的增強，政府和社會各界都對城市照明工程提出了節能要求。“綠色照明”已經成為現代城市照明工作的重要發展方向和總體要求。我國路燈工程在這方面取得了一定發展，但距離現代化城市要求還存在很大差距。許多路燈節能設備技術水平不高，存在占用空間大、控制線路長、設備繁瑣等問題，實際節能效果也不夠理想。

（2）因盜損失嚴重，缺乏行之有效的管理防范措施。現代社會，城市基礎設施分布廣泛，路燈作為城市基礎設施中的重要組成，遍布于城市各個角落，給安全管理帶來很大困難。少數不法份子利用路燈安全防護力量薄弱的情況，頻繁盜竊城市照明設施，不僅給國家帶來嚴重經濟損失，更給城市交通安全造成嚴重威脅。盡管相關部門不斷加大防范力度，制定實施懲罰措施，但取得的效果卻并不理想。

3 智能路燈控制系統的設計技術

3.1 在系統功能設計方面

智能路燈控制系統主要實現兩方面功能：一是終端控制管理功能，由主控管理、電源管理、參數采集、無線通信、存儲管理、延時斷電、時鐘管理、控制器以及程序管理等子系統組成。二是遠程管理功能，由數據存儲、數據分析、路燈狀態控制、時間表設置、報警管理、防盜管理、數據顯示管理、時間同步管理、數據統計、無線通信、數據查詢以及報表打印等子系統組成。

3.2 在系統設計方面

3.2.1 系統結構設計

智能路燈控制系統堅持模塊化設計思路，開放性高，系統更加便于維護、維修。按照功能劃分，智能路燈控制系統分為監控中心，集中控制器和終端控制器三個部分。每個部分各自獨立又緊密聯系，協調運作，共同實現智能路燈控制系統相關功能。終端控制器即單燈控制器，負責將每盞路燈的信息數據發送給集中控制器，每個集中控制器負責多個單燈控制器的數據收集工作，并將收集到的信息發送給監控中心。各集中控制器和單燈控制器通過Zigbee網絡傳輸數據。需要注意的是，在多個集中控制器中，只有一個能與監控中心傳遞信息，這個集中控制器稱之為主協調器。其它集中控制器的數據需要先傳輸給主協調器后再上傳給監控系統。監控中心是控制網絡的中心，操作人員使用配套的軟件對路燈實行點對點實時監控。

3.2.2 系統模塊設計

（1）終端控制器。終端控制器也使用模塊化的方法進行設計，每個模塊對應一項功能，每項功能負責路燈某一方面的監測控制工作，從而使得終端控制器也成為多項路燈監控功能的高度集成化產品。這些功能包括電源控制、電能采集、時間管理、信息儲存、延時斷電、報警、無線通信、控制及數據反饋等。

（2）集中控制器。集中控制器使用Zigbee技術與其他集中控制器和終端組成網絡，負責數據的傳遞和匯總。每個集中控制器都是網絡的一個節點，彼此間通過具有唯一性的識別地址進行識別。

（3）監控中心。監控中心采用專業計算機軟件對整個路燈系統進行監控。通過軟件界面，工作人員可以很方便的監測到每個路燈電壓、電流、電能、功率因數、位置信息等數據，當路燈損壞時，監控中心會收到警報，提醒工作人員進行處理。

4 智能路燈控制系統的應用特性

智能路燈控制系統自誕生以來，在短時間內實現了飛速發展。相對于傳統路燈控制系統，智能路燈控制系統耗能更少，維護費用更低，能夠在意外斷電情況下在一定時間內維持光源，還具有安全可靠性高，便于擴展等特點。智能路燈控制系統采用Zigbee組網技術，網絡容量較大，適用性能佳，在許多種環境條件下都能夠發揮出較高的工作水平。一般常用于對節能效果要求高、布線難度大、無線傳輸安全性和靠性要求高、監控網點和網絡覆蓋率較多的場合。

5 結束語

隨著城市現代化建設水平的不斷提高，路燈照明系統承擔的作用和功能隨之增加，需求范圍不斷擴大，給路燈照明控制系統提出了更高的要求。智能路燈控制系統以其優越的控制性能和安全性能、高水平的工作質量以及在節能降耗方面的突出表現，對于環保壓力不斷加劇的現代社會有著極高的適用性。市政管理單位和相關企業要充分認識到智能路燈控制系統的優越性，加大力度，不斷開發智能路燈控制系統潛能，以適應我國現代化建設發展的需要。

參考文獻

[1]中國建筑科學研究院.城市道路照明設計標準[S].

[2]瞿雷.ZigBee技術及應用[M].北航出版社.