模擬智能路燈的設計與研究

周明會 張蘇婷 張平才 申旭東 羅小松

【摘? ? 要】伴隨著中國城市化發展進程的不斷加快，路燈給我們的生活帶來了便捷，由于它的但是路燈的耗電量相當大，為了控制耗電量我們做了一做的這款路燈主要是以節能為目標，用傳感器芯片和相關無線通信技術想結合實現控制路燈的開關熄滅，主要使是路燈在晚上或大霧天氣時感應到人或車經過就則亮，隨后否則就熄滅，從而達到便民又節電的一種由通信網絡連接的路燈與監控中心組成的智能路燈控制系統，實現對路燈的智能監控。

【關鍵詞】智能化路燈? 節約用電? arduino單片機? 監控技術

中圖分類號：G4? ? ? 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2020.24.150

一、系統概述

在這個夜晚燈火通明的時代，城市和鄉村都是亮堂堂的，中國千千萬萬條馬路及城鎮路、鄉村路安裝的路燈除了有人有車經過的時候亮起不屬于浪費電量時期，其他時候路燈也是一直在那里亮著，每晚消耗掉的電量是驚人的，造成了電量浪費，那如何避免浪費節約用電呢？我們的智能模擬路燈項目就是圍繞“如何節約用電量”這一問題來展開探討的。

這個項目的確立是依據時代現狀衍生的，符合政府大力倡導的節能減排的政策。在中國，路燈的普及已經是普遍現象，夜晚每個地方都充滿光明，為人們的生活提供便利。那必然需要一套節能減排的系統，來節省政府及相關企業的開支，我們的項目就是為此產生的，是在形式及時代的大環境下產生的。

路燈給我們的生活帶來了便捷，最大的好處就是在黑夜提供照明。由于路燈應用得非常廣泛所以它的耗電量相當大，全國基本每個城市都會存在此種現象：初入夜晚時人流量處于高峰，之后人員密集度就慢慢地減小，直到凌晨時馬路上變得寧靜。路上沒人路燈一直亮著就會造成大量的資源浪費，但關掉的話會給一些出行的人帶來許多的不便，比如保潔人員就是凌晨時出動去為我們的城市“美容”，這時候的他們不可能在沒有路燈照明的情況下去工作。因此，為了減少路燈大量電量的損耗，我們團隊做了一款智能路燈，主要是以節能為目標，用傳感器芯片和無線通信技術結合實現控制路燈的亮與滅，主要實現路燈在晚上或大霧天氣感應到人或車經過則亮，之后就熄滅，從而達到便民又節電的目的。

二、硬件部分

基于單片機的智能模擬路燈控制系統電路，基于對車輛通行時路燈的自動開啟與延遲關閉、亮度控制的需求，本控制系統設計中需要有位置檢測方案。模擬智能路燈控制系統包括：LED路燈以及LED燈單片機控制器，通過電力載波模塊以及無線網絡通信技術與LED路燈連接，后臺管理用于接收分組單元的分組指令;分組單元，用于對多個LED路燈進行分組;檢測單元，包括設置于LED路燈本體的定向拾音模塊，用于定向采集預先指定區域內車的聲音信號，定向識人模塊，用人體紅外傳感器;定向識車模塊，用聲音傳感器，控制單元，用于根據采集的聲音信號對分組內的LED路燈的工作狀態進行控制。LED路燈設置有用于身份標識的電子標簽，分組單元還包括用于識別所述電子標簽的讀寫器，分組單元根據電子標簽識別待分組LED路燈的身份信息。LED燈控制器接收分組單元的分組指令后，控制與其連接的LED路燈以預先制定的編碼規則進行頻閃，分組單元根據頻閃識別LED路燈的身份，并將其劃分到指定的分組。同樣，該智能模擬路燈控制系統電路采用模塊化設計，執行效率極高。軟件系統包括支路控制器與單元控制器部分。支路控制器包括顯示模塊程序、按鍵程序模分支控制模塊、自動光亮度調節模塊等，單元控制器由按鍵模塊、顯示模塊與調壓模塊組成。

三、軟件部分

本控制系統設計一個接收處理并反饋數據的后臺控制系統，遠程路燈監控系統利用電力載波技術通過已有電力線將路燈照明系統連成智能照明系統，此系統能在保證道路安全照明的同時節省電能，并能延長燈具的使用壽命以及降低運行維護成本。

對于燈具自身的檢查與維護方面，我們實現了對路燈的控制，從后臺接收的數據了解到燈的狀況，比如某處路燈出現故障，工作人員收到后臺推送到前端的故障信息后，根據信息（路燈的地址及編號）到現場檢查情況。同時后臺管理功能要完善，實現對路燈數據的錄入、修改、刪除、查詢、分組，系統對任意一盞、一段路或自定義的一組路燈進行遠程的開關控制及狀態展示在前端。

四、監控中心的基本實現方式

系統中心通過網絡無線通訊方式與遠程的燈進行連接，無線網絡采用的是移動網絡，也就是GPRS數據的方式。路燈自動化遠程化的監控終端接收來自監控中心的命令，也可以直接控制區域內單個燈和多個燈進行手動控制。我們可以通過監控器傳來的信息來判斷是否需要進行手動的控制，以及在單個部分發生故障或者天氣情況需要燈的時候，并不會影響其他燈進行正常的監控、檢測等。

根據實地進行更加合理的安放，考慮到成本等多方面因素，一般在監控中心不能控制太多的路燈，而且相鄰兩個燈之間的距離不能太過于接近或者疏遠，具體而言相距不能超過100米，當然，具體的距離還是會根據實地的情況進行規劃，爭取在成本最小的情況下達到相對完美的效果。

關于傳感器的感應問題，模塊會自行進行檢測，測試半徑不能小于5米，所以對傳感器的靈敏度和范圍有著比較高的要求。

五、結束語

為了順應綠色城市地發展，響應國家提倡的節能理念，我們組隊從路燈的角度進行研究。因為大家都知道，夜晚路燈的耗電量不是一個小數目。所以，我們從避免夜晚無人無車時路燈還持續亮著造成能源浪費的角度出發，做的是用傳感器芯片和相關無線通信技術結合實現控制路燈的明滅。

我們的預計效果是要能實現以下情況：

1.路燈控制：通過我們自己制作的管理控制系統設備，在操作界面對路燈進行實時控制。

2.人車檢測：智能調光能自動檢測路段是否有人車經過，根據車輛經過情況自動調節路燈照明亮度，可以進行來車數量統計，無人無車輛時路燈自動熄滅，熄滅時間由用戶自定義，以達到節能效果。

3.主動警報：路燈遇到故障時即時自動將照明設備故障系統上報后臺業務系統。

4.設備信息維護：后臺對多個燈、單個燈等設備的信息進行管理。

5.系統管理與查詢：對系統板塊、儲存信息進行管理與查詢。

我們的系統目前在模擬階段，如果要做出來投入市場的話還需要大量人力、財力的投入。智能路燈的研究目的是使其能夠更好地服務社會，服務人民，促進智慧城市的發展。【研究方向：物聯網工程，項目基金：貴州省2020年大學生創新創業訓練計劃項目《模擬智能路燈》，編號：2020XJYB028】

【指導教師：田儒學】

參考文獻

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