簡議城市路燈電氣系統的設計要點與自動化控制技術

孫樂

（濟南市路燈管理處 山東濟南 250000）

1 自動化路燈設計的必要性

1.1 自動化在自動化路燈設計需求較大

與國外的發展技術和手段相比，我國自動化路燈設計整個系統相對較為落后，但是不可否認的是，由于我們所生活的環境幾乎每天都在發生日新月異的變化，這就決定了城市發展水平也必須朝著前進的方向發展。在智慧城市背景下，自動化路燈設計尤為重要。

1.2 提高城市照明質量、節約資源的必然途徑

據可靠數據，我國當前每年發電量大概在三萬六千億千瓦時，而實際用電量的需求卻大于發電量，每年大約缺乏80億的電量，而且缺口正在隨著經濟社會不斷發展而迅速擴大。在這樣的條件下，自動化路燈設計不僅能夠有效緩解我國每年用電量的缺乏，而且有利于節約能源。

首先，自動化路燈設計的理念就是在智慧城市的背景下，以實現道路交通照明建設的有序性、合理性為根基，將滿足大部分城市居民的生活需要作為根本目的。對此國家建設部以及發展委員會也表示大力支持。

2 硬件設計

2.1 網關設計

智能網關主要的功能是實現ZigBee數據和GPRS數據的接收和發送，接收ZigBee數據采用CC2530處理器，接收GPRS數據采用STM32F103處理器與SIM900A一起組件控制模塊，兩個模塊一起實現數據傳輸。

2.2 ZigBee控制單元

ZigBee控制單元由CC2530射頻收發機以及轉換它的信號的巴倫匹配電路、天線組成。

2.3 光照采集單元

由于路燈需要根據光照強度作為一個因素來判斷路燈是否開啟，我們選擇的是一款耗能低、精確度好、響應快的光照傳感器，本系統中我們選擇的是TSL2561光照強度A/D轉換芯片。

2.4 軟件設計

2.4.1 智能網關軟件設計

本系統選擇實時操作系統UC/OS-II作為微內核操作系統，它的主要功能基本滿足，可以滿足通信功能、任務調度功能和數據的存儲與管理。關于智能網關的軟件的設計，我們可以根據它的具體功能的分塊來進行設計，第一個任務是對ZigBee數據進行分析，第二個是對某個具體的端口進行監測，并且處理這個端口上面的一些任務請求等，第三個任務是實時檢查觸摸屏上面的按鈕的工作狀態。

2.4.2 ZigBee通信軟件設計

AODVjr路由算法是這個軟件設計采用的核心算法，算法有兩個過程，第一是路由的發現，第二是路由的維護。這些過程可以看作一個整體，整體分為兩個處理階段，第一是對路由表進行核查，看有沒有F存在，若存在則將數據發送，否則就重新尋找路由。第二是RREQ對協調器進行分組時，表中會自動添加多個備用的路徑。當協調器進行路由發現過程的時候若是沒有發現主要路由過程則采用備選路徑來傳輸RREP數據。

2.4.3 時鐘模塊設計

本系統需要時鐘作為時間軸，因此微處理器中需要一個RTC時鐘的時鐘模塊。

2.4.4 光照采集模塊設計

微控制器的讀寫是采用IIC總線的TSL2561。首先對TSL2561初始化，包括一些函數的初始化，以及CalculateLux，它是一個光照度計算函數等，然后進行數字曝光時間以及模擬增益等參數的設置，最終完成實時顯示數據和實時反饋數據。

3 自動化技術在路燈電氣系統實現的基本功能

3.1 遠程遙控功能

在進行路燈控制過程中，都可以實現遠程遙控操作，其中主要操作包含：亮度、開關、時間；最終達到幾種主要模式（光控、聲控等），同時根據我國經緯度、季節、天氣進行時控，并讓管理人員針對具體情況實現路燈全夜燈和半夜燈。并同時也可以根據分站幾種控制器調節每個時段電壓，目的可以改變光照強度，提高路燈使用壽命。

3.2 遙測、遙信功能

該功能主要通過分站控制器對區域內路燈相關數據進行采集，其中數據主要包括：電壓、電流、功率、用電量等），并采用無線手段將這些數據進行反饋到控制中心，通過數據顯示出每盞路燈運行狀況及壽命，從而進行路燈調節。

3.3 遙監、遙視功能

主要針對檢測的數據及信息進行快速傳輸，使得這些數據傳輸到控制中心上，并采用控制中心電腦及軟件進行管理和監測，最終實現無人化管理及服務，讓整個路燈維護比較迅速。

3.4 自動檢測、反饋、報警功能

通過分站數據傳輸到控制中心后，控制中心會集中發出命令，主要進行各個路段路燈巡查，一旦發現路燈熄滅、閃爍等異常狀況，需要通過通訊手段將其反饋到控制中心內，主控制室通過報警信息進行定位地理位置，迅速反映出故障點區域信息，然后讓專業人員、維修人員進行維修，在這種方式下不但提高工作效率，同時也減少人員工作強度。

3.5 統計、查詢和打印功能

智能控制系統主要針對反饋數據進行信息儲存和分類，然后通過表格、圖形進行顯示出來，每年、月狀況都可以快速查詢，與此同時增加管理軟件進行，讓所得數據進行分類管理，這樣可以更加直觀進行觀察整個路燈運行狀況。

4 結束語

隨著我國經濟逐漸快速發展，導致自動化控制技術對路燈智能技術存在多方面優點，同時也存在很多復雜性，所以在進行路燈智能技術使用過程中需要將各個因素進行考量，保證路燈自動化技術大力發展。