物聯網技術下城市照明系統的研究與應用

鄧蓼花 桂林電子科技大學

物聯網技術下城市照明系統的研究與應用

鄧蓼花 桂林電子科技大學

本文通過對既有城市照明設備工作目標的改進和提高，整合物聯網的感知手段、GPRS技術、數據庫技術、高級語言編程等，將范圍大、涉及路燈數目大、所占資本較低的城市路燈群，改造成具備一定自動化水平的系統，促成對城市路燈的自動式管控、高可靠性，實現了智能照明、智能節電、無線城市等多種智能應用。

物聯網 城市照明 智慧城市 監控控制

1 研究背景和意義

1.1 研究背景

現代城市中，路燈已成為必不可少的基礎設施，它分布密度大、范圍廣、數量多，在城市正常運轉中的作用極大。

目前我國很多城市的路燈控制系統面臨多種問題：

1、控制落后。2、操控不便。3、燈況不明。

1.2 研究意義

通過對既有城市照明設備工作目標的改進和提高，便利快捷的將整個照明體系范圍大、涉及路燈數目大、所占資本較低的路燈，改造成具備一定自動化水平的系統，促成對城市路燈的自動式管控、高可靠性管理。

2 系統需求和總體結構

由于各大城市對道路照明系統的各項要求不斷提高，必須運用信息技術和物聯網技術來滿足全城道路照明系統進行智能化、自動化遠程管理需求。

道路照明系統實現集中監控和自動開關，事實上可劃分為4大核心功能：（1）網絡采集和匯總數據，網絡控制。（2）數據監測和統計。（3）自動故障報告和故障信息管理。（4）能進行節能策略的配置。

經深入分析，制定本系統總體結構方案：采用網絡遙控模式，在控制中心通過人機界面手工定制策略，配置合理的控制方案，對各路段路燈開、關時間和亮度進行設置。

3 系統硬件設計

整個系統主要由3個部分組成：監控中心、路邊的集中控制器以及單燈控制器組成。

（1）照明集中控制器：它是整個照明系統的核心部分。

（2）單燈控制器：安裝了必要的開關電路和電壓、電流等的檢測電路，安在燈桿上。

（3）監控管理中心：通過監控管理中心來管控系統運行。

單燈控制其對路燈的狀態數據匯總，實現狀態信息上傳和控制信息下達。

集中控制器對采集的電壓和電流數據及時、可靠的傳輸到監控中心的信息，路燈監控和配置參數對道路現場的同時，從控制中心接收控制命令。

集中控制器主要由中央處理模塊STM32F103主芯片、通信模塊、ZigBee 協調器、GPRS 通信模塊、時鐘電路、調試接口、光強度采集、電源電路、RS232 接口等組成。

4 系統軟件設計

本系統的軟件需具備運行、分析、統計、處置、維護和監督等功能，它能否很好的完成監控管理以及數據采集的任務關系著整個系統能否正常工作。

其中，系統監控中心軟件分為五個模塊：用戶管理、系統設置、實時監控、地圖信息和查詢操作。五部分是集成到主監控中心軟件。

4.1 用戶管理模塊的功能實現

將道路、路燈集中控制器、單燈、電壓、電流作為對象處理，實現用戶創建、刪除、修改等功能。

自動報告提供報警信息，如電壓電流越限報警，白天光報警報警時的電壓和電流的變化，在夜晚關掉燈及各種用戶的數字量報警（如開門報警），各種照明率故障報警功能，這些警報可以自動生成服務器端的告警記錄，以便用戶訪問和打印報表。

4.2 路燈控制模塊的實現

用戶可以在計算機客戶端上設置時間程序的各種參數，然后通過無線互聯網發送到站點。

時間方案的設置類型分為“快捷設置”和“高級設置”兩種方式，用戶既可以通過“快捷設置”來向設備下發簡單直觀的時間表，還可以通過高級設置來詳細配置日程安排的詳細參數。

4.3 地圖信息模塊的功能實現

用戶可以根據系統圖對本地設備的局部條件、照明條件和報警狀態進行監控和定位，從而實現對照明設備各種條件的直觀監控。

4.4 測試結果評價

根據測試記錄，分析發現，當訪問數量達到6000時，系統響應時間為8秒，CPU和內存占用率在容忍的范圍內，可以判斷，這種情況下，系統仍能滿足性能的要求。

5 總結及展望

城市街道網絡監控系統基本上可以滿足城市路燈監控的基礎上，要求具有一定的理論和實用價值的設計，而且在網絡技術的飛速發展，城市照明系統的要求也越來越高，要進一步的改進基于物聯網技術的城市路燈監控系統，可以從以下的幾點進行出發：

（1）在節能方面，可以加入光傳感器，這樣，就可以實現調光控制，也可以根據現場光線的強弱自動調節路燈的照度，從而節省更多的電能。

（2）在提高系統的可靠性方面，可以進一步的改善硬件和軟件的功能設計和操作優化，使整個系統更加的集成化、智能化、多模式化，確保更準確、穩定的運行。

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