城市路燈照明中的智能控制系統探究

馬勇

摘要：隨著城市現代化建設水平的增強，人們對路燈照明系統的作用和功能需求不斷增加，智能控制系統越來越多得被人們應用，本文針對城市路燈照明中智能控制系統進行了深入的探究。

關鍵詞：城市路燈；照明；智能控制系統

中圖分類號：U491.53 文獻標識碼：A 文章編號：1674—3024（2016）05—161—02

前言

隨著信息技術的高速發展，城市路燈照明中智能控制系統的應用逐漸增強，基于其高效節能的性能，我們應該大力推廣其應用，并注重其設計質量。

1城市路燈照明中智能控制系統的組成

城市路燈照明中的智能化控制系統主要有主控系統、本地控制系統以及數據傳輸系統三部分構成。

1.1主控制系統

城市路燈照明中的智能化控制系統的主控制系統負責的是對城市照明路燈的性能、質量進行檢查，對路燈照明進行直接的監控。由于智能控制的相關要求，主控制系統需要引進多項設備，例如：計算機、打印機以及投影儀等等，來實現對城市路燈照明系統的照明狀態進行全面的監控。計算機是主控制系統的主要設備，并且在控制系統中需要配置兩臺計算機，一臺是用來進行正式的智能控制，而另一臺為備用，以備不時之需，這樣在電隔離的狀態下，也能夠保證信息在計算機以及兩臺計算機中的穩定傳輸。同時主控制系統還帶有自動操作的能力，即能夠根據城市照明的需求來自行控制，并且在全面的監控、監測下，有效的提升智能化控制系統的運行水平。

1.2本地控制系統

本地控制系統與主控制系統之間使用的是無線連接，容易被通信干擾，這樣本地控制系統會因為主控機的影響而出現時間上的延遲。在本地控制系統中安裝主控機站，區分主站區域，在主站模塊里有效的裝設主控機戰，使主控機站可以運用互聯網匯集運行信息，促進信息的準確傳遞，使本地控制系統在城市路燈照明中發揮作用。建立信息存儲系統，保證運行信息的完整，防止數據信息丟失。對城市路燈照明的管理工作進行合理的規劃，完善系統的維護工作。

1.3數據傳輸系統

城市路燈照明中的智能化控制系統的數據傳輸分為有線和無線兩種方式。有線傳輸即通過智能化、網絡化的形式來進行數據傳輸，像RS 485總線網等。而無線傳輸則需要運用相關的設備來完成數據的傳輸，例如無線電臺等。城市路燈照明中的智能化控制系統需要通過無線電臺的形式來進行各個控制部分的數據傳輸。

2城市路燈照明中智能化控制系統的設計

2.1硬件系統設計

2.1.1節點控制器

常見節點控制器分為協調器與路由器兩種。其中協調器主要通過GPRS通信技術向上與上位機進行遠程通信。并利用ZigBee技術向下與路由器節點完成各項數據信息的傳輸。協調器程序主要功能包括系統初始化、終端節點中策、串口命令接受與執行以及協議棧事件處理等。協調器硬件結構主要包括節點控制器模塊、GPRS通信模塊、程序燒寫串口模塊以及電源模塊等。而路由器主要作用是對傳感器與路燈采集信息的收集，并將各項數據信息傳遞給協調器。因此在選擇路由器構件時，要求其不但要具有lJN5139模塊、程序燒寫串口模塊、電源模塊外，還需要包括傳感器模塊、路燈亮度控制模塊等。

2.1.2 GPRS模塊

在對路燈照明智能化系統進行設計時，協調器與上位機采用GPRS通信技術來實現遠程通信，可以選擇用cinterionMC52i模塊，其中MC52i無線通信模塊體積比較小，并且其通信模式可以支持GSM/GPRS兩種頻段，在集成上更具優勢。

2.1.3傳感器模塊

可以分為照度傳感器與運動傳感器兩部分。其中路面照度信息的采集用傳感器可以選擇TSL2550，為一種數字信號輸出雙線式光傳感器，具有一個MSBus串行接口。其在一個CMOS集成電路上結合了兩個二極管與一個壓縮數模轉換器，提供一個能夠檢測到在一個有效12位動態范圍內的光照度，與人類眼睛對光照度捕捉類似。選擇此種傳感器可以將采集到的光照度轉化為數字信號，并且可以擴展A/D轉換，適應于寬動態范圍，與其他傳感器相比其運行所需能耗低，電源可以調整為休眠模式。在進行設計時，利用MSBus系統總線接口與主控制器連接，另外一個12位比較型數模轉換器主要對兩個通道采集到的信息進行模數轉換以及相減處理。

對于運行傳感器種類比較多、應用比較廣泛的為感應線圈檢測傳感器，可以比較精確的完成對車輛的檢測，但同時也存在可靠性差缺點。另外，還有微波檢測器與聲學檢測器等，其中微波檢測器更適應于比較惡劣的環境，并且可以完成對靜止車輛的檢測。而聲學檢測器則主要是完成對特定車輛的檢測，并需要對接收到的信號進行去噪處理，運算上具有一定難度，在設計時應根據實際需求來選擇相應的檢測器種類。

2.1.4電源模塊電路設計

對于城市路燈照明系統來說規模較大，相應的開發板上集成模塊數量多，需要做好對開發板供電供電體積的控制。以LS03系列綠色模塊電池為例，為一種AC/DC即交直流兩用電池，電池模板中帶有過電流與過高溫保護電路，其模塊C1為輸入濾波電容，C2為輸出濾波電容，C3為濾除高頻噪聲電容，如果電池模塊選擇用交流電充電，除將C1外接外，還需要將輸出端C2與C3外接。

2.2軟件系統設計

對于城市路燈照明智能控制系統的設計，啟動主系統后，系統首先會對所有模塊與各項參數進行初始化處理，處理后系統會對網絡中所有傳感器進行組網，并啟動無線傳感器網絡，利用協議棧對對應事件進行處理。事件處理完成后要對燈具節點與照度傳感器以及運行傳感器節點進行綁定與解綁，完成所有準備工作后，路由節點傳感器模塊對路面亮度信息與情況信息進行采集，經過處理后通過ZigBee通信技術上傳到協調器節點，再利用GPRS通信技術將信息上傳到上位機，上位機將會對上傳的各項數據信息進行處理并回復，確保燈具可以按照上位機傳遞的命令動作，實現正常的照明。在整個系統運行過程中，最終要求燈具可以完成上位機最后命令，當燈具正常照明后上位機會顯示燈具實時運行狀態，并將控制指令傳遞到協調器節點，再利用ZigBee無線網絡將信息傳遞到相應的路由節點。對于未正常運行的燈具，故障監控系統就會啟動并向上位機發送報警訊號，由技術人員進行檢查維修，恢復路燈的正常照明。

3智能控制系統在城市路燈照明中的應用

3.1本地控制系統中子站的應用

在對智能化控制系統中的本地控制系統中設計時，需要充分考慮到路燈型號與路燈路段的不同。節能方式以及三相電功率的分配的組合照明方式，而路燈開關的控制是通過本地控制系統中的子站實現的，其控制流程為：當通信系統建成之后，根據主機對不同程度的照明需求以及照明時間的長短和環境等因素，來制定出與該地區相適應的控制時刻表，再利用通信系統把時刻表傳送至本地控制系統的子站中去。并利用加裝觸發器來完成各種組合模式，一個觸發器實現一種組合方式，并且照明組合方式會因為觸發器的安裝量的增加而逐漸增加，對于照明問題的解決方案也會增加，因而經濟投入也會加大。子站會將接收到的開關時刻表存儲到一個能夠改寫的存儲器中，這樣就能使開關時刻表可以隨著實際狀況而進行變更。這樣，最大限度的利用了電能，減少了資源的浪費，促進城市環境的改善。子站就是本地控制系統和主控機信息傳送的中介，通過互聯網技術將接收到的電流電壓信息傳輸到主控機中。子站不僅會對路燈開關進行控制，還能對電壓或電流互感器測量后經ADC轉化出來的支路電流、電壓之間的數據信息進行收集、儲存，有效的提高了系統對于突發狀況的處理能力，極大的縮減了故障消除的時間。

3.2智能化系統中通信模塊的應用

通信模塊的主要功能就是對計算機和外鏈設備之間的數據進行轉換，通信模塊的作用是通過電源插座、發送批示燈、調制解調器接口、控制批示燈、串行接口5個部分組成。其主要的作用還是當做外接電話線運用，還能完成無線電臺的接入。該通信模塊中的接口要達到相關的標準，并且調制解調和相應的接口之間需使用光電隔離的方式來完成耦合，增強整個控制系統的抗干擾能力和穩定性。數據的傳輸路徑是先通過計算機控制軟件，利用串行接口將數據信息傳送到通信模塊，而通信模塊在接收到數據信息后，可以將其裝換成有價值的信息，最終完成信息的發送。

4結語

在城市路燈照明中，智能控制系統具有良好的控制性能和安全性能，并且其工作質量水平極高，在節能降耗方面也有突出的表現。因此，我們需要增強城市路燈照明智能系統的設計，并且提高其實際應用。