以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

劉霽葳

（創(chuàng)導(dǎo)（上海）智能技術(shù)有限公司）

1 引言

信息化系統(tǒng)已成為人們工作生活中的重要組成部分，其憑借著高性能的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和高速的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，使智能化生活已成為現(xiàn)實(shí)。為使人們更好地享受到信息化發(fā)展帶來的便利，我國正在積極建設(shè)相關(guān)服務(wù)系統(tǒng)，推動(dòng)我國信息化進(jìn)程的發(fā)展。其中，智慧城市就是我國提出的一項(xiàng)重要的城市發(fā)展戰(zhàn)略。在智慧城市中，許多基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施都將實(shí)現(xiàn)自身的智能化控制。

2 智慧路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)是智慧路燈的“大腦”，也是智慧路燈系統(tǒng)的核心部分。目前，我國路燈普遍只具有開關(guān)燈的功能，嚴(yán)重缺乏智能性。要想實(shí)現(xiàn)其他的智能化控制，首先要對(duì)路燈的控制系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

2.1 中央處理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

路燈的控制系統(tǒng)主要包括2部分，分別是中央處理系統(tǒng)與信號(hào)傳輸系統(tǒng)。現(xiàn)階段，我國路燈并沒有建立相關(guān)系統(tǒng)，路燈缺乏智能化控制的條件，因此，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)智慧路燈的中央處理系統(tǒng)。

中央處理系統(tǒng)需要對(duì)路燈其他系統(tǒng)收集傳輸過來的信息進(jìn)行分析處理，并將控制信號(hào)發(fā)送到各子系統(tǒng)中，利用小型芯片可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單一路燈的智能化控制。由于我國路燈數(shù)量較多，若每個(gè)路燈都建設(shè)1個(gè)控制系統(tǒng)將花費(fèi)較高的費(fèi)用，因此，應(yīng)采取區(qū)域管理的方案，對(duì)路燈進(jìn)行區(qū)域劃分，合理規(guī)劃選擇控制基站的建設(shè)地點(diǎn)。這樣，每個(gè)中央控制系統(tǒng)可以負(fù)責(zé)某片區(qū)域內(nèi)路燈的智能化控制，這就要求中央處理系統(tǒng)具有良好的數(shù)據(jù)收集、分析和處理能力。

為降低成本，采用微型計(jì)算機(jī)作為核心處理部件。經(jīng)過多年的發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)運(yùn)算處理的微型計(jì)算機(jī)已經(jīng)面世，借助技術(shù)應(yīng)用上比較成熟的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)較好的中央處理系統(tǒng)的建設(shè)。

2.2 信號(hào)傳輸系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

中央處理系統(tǒng)的正常工作離不開信號(hào)傳輸系統(tǒng)的支撐。只有穩(wěn)定的信號(hào)傳輸系統(tǒng)，才能及時(shí)地將信號(hào)傳輸給每個(gè)路燈。路燈作為道路建設(shè)的重要組成部分，一般工作于露天環(huán)境下，受到刮風(fēng)下雨等自然現(xiàn)象的影響。因此，智慧路燈的信號(hào)傳輸系統(tǒng)要具有良好的抗侵害能力。

現(xiàn)階段，應(yīng)用比較成熟的信號(hào)傳輸方案是電信號(hào)傳輸，其傳輸速度快，傳遞信息準(zhǔn)確，成本較低，但電信號(hào)傳輸極易受到雷雨天氣的影響。而光纖信號(hào)傳輸工作性能穩(wěn)定，抗外界干擾能力強(qiáng)，而且相比電信號(hào)傳輸，光纖信號(hào)單位范圍內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘坑忻黠@的增加。目前，光纖信號(hào)傳輸主要應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸領(lǐng)域，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較為成熟，但光纖信號(hào)傳輸發(fā)送端和接收端都需要解碼器，因此，其應(yīng)用成本略高于電信號(hào)傳輸。在綜合考量之后，建議選擇以光纖作為信號(hào)傳輸?shù)幕w[1]。

3 智慧路燈照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于不具備智能化控制能力，我國路燈無論在何時(shí)何地，其工作功率都基本保持不變，即便是空無一人的街道，也和鬧市的照明亮度與照明時(shí)間一致。采用中央處理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈照明時(shí)間與照明亮度的智能化設(shè)計(jì)。

3.1 路燈照明時(shí)間控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

路燈建設(shè)的初衷是給夜晚出行的人們提供明亮的出行空間，但各街道的人流量不同，甚至部分街道白天和夜晚的人流量也呈反比。由于路燈在工作之后，人們無法對(duì)其進(jìn)行有效控制，所以路燈的不間斷工作在無形中加大了我國能源供應(yīng)的負(fù)擔(dān)。

中央處理系統(tǒng)的建設(shè)可以與交通管制部門的相關(guān)系統(tǒng)合作，建立二者之間的信息共享數(shù)據(jù)鏈。路燈中央控制系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)把控各街道的人流量，從而根據(jù)人流量決定路燈的工作時(shí)間長短。

因此，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)路燈中央處理器系統(tǒng)與交通管制部門管理系統(tǒng)之間的信息處理中轉(zhuǎn)站。由于部分信息屬于機(jī)密信息，所以該中轉(zhuǎn)站要求有良好的數(shù)據(jù)保護(hù)能力。

3.2 路燈照明亮度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

除路燈工作時(shí)間的控制之外，還需要對(duì)路燈照明亮度進(jìn)行把控。路燈借助光電傳感器，可以實(shí)現(xiàn)在黃昏時(shí)刻開啟，黎明時(shí)刻關(guān)閉，但不同路段的路燈需要提供不同的照明效果。例如，在城外的交通道路上，車流量較少，光線較暗，需要較大的光照強(qiáng)度；而在比較繁華的鬧市，普通亮度的照明效果就能滿足人們的需求。如果鬧市的路燈照明功率偏大，將會(huì)造成非常大的能源損耗，因此，在路燈照明時(shí)間控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，需拓展其技術(shù)性，進(jìn)行路燈照明亮度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其工作原理還是依據(jù)人流量的多少進(jìn)行分類，但其更注重對(duì)流量類型的判別，例如，車流量較多的路段，由于車載燈光的照射，可以適當(dāng)降低光照亮度；而在人流量較多的路段，則應(yīng)適當(dāng)加大光照亮度。同時(shí)，為保證亮度控制系統(tǒng)的工作準(zhǔn)確度，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光電傳感器的電流傳輸大小，并將其作為反饋信號(hào)發(fā)送給中央控制系統(tǒng)，由其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。

4 智慧路燈維護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

路燈的正常工作需要日常維護(hù)的支持。智慧路燈系統(tǒng)在加入多種現(xiàn)代化系統(tǒng)后，更需要完善的維護(hù)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

4.1 日常工作信息收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

維護(hù)工作離不開日常工作信息的收集。通過對(duì)路燈系統(tǒng)工作信息的量化分析，可以較方便地判斷出該路段的路燈是否處于正常工作狀態(tài)，或者是否有惡化的趨勢(shì)。因此，應(yīng)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)智慧路燈的日常工作信息收集系統(tǒng)。

該系統(tǒng)的工作任務(wù)主要包括收集路燈各項(xiàng)控制是否達(dá)到預(yù)期、路燈工作是否穩(wěn)定等信息。在路燈上安裝傳感器，將工作信息狀態(tài)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街醒胩幚硐到y(tǒng)中并保存起來，如果中央處理系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常，將立即報(bào)備給總控制系統(tǒng)。此外，內(nèi)部存儲(chǔ)的工作信息也可以作為智慧路燈系統(tǒng)工作性能判別的重要依據(jù)。

4.2 常見系統(tǒng)故障應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為減少路燈故障帶來的影響，應(yīng)在智慧路燈上安裝必要的應(yīng)急處理系統(tǒng)，如備用照明燈，它利用路燈內(nèi)部的電源（如用光電池板進(jìn)行充電的電池等）實(shí)現(xiàn)控制與照明，而不接入電網(wǎng)。如果路燈發(fā)生電網(wǎng)故障或電路傳輸故障等，備用照明燈就會(huì)啟動(dòng)，繼續(xù)為人們提供服務(wù)。

另外，為提高路燈的工作效率，應(yīng)在路燈上面設(shè)計(jì)報(bào)警系統(tǒng)。通過路燈的電路傳輸系統(tǒng)，將報(bào)警系統(tǒng)與控制中心相連接，一旦路燈發(fā)生異常，便可以迅速向相關(guān)人員發(fā)出警報(bào)。

5 結(jié)語

智慧路燈系統(tǒng)是我國智慧城市建設(shè)中的重要組成部分。為推動(dòng)我國智慧路燈系統(tǒng)的發(fā)展，論文以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)智慧路燈的中央處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、照明管理系統(tǒng)和應(yīng)急處理系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)探討，希望給我國智慧城市的建設(shè)起到一定借鑒意義。