智能路燈方案設(shè)計(jì)開發(fā)

智慧城市的創(chuàng)建離不開智能路燈系統(tǒng)的運(yùn)行。傳統(tǒng)路燈控制點(diǎn)使用的是路燈模擬控制器，一百余處控制點(diǎn)控制路燈的開關(guān)燈時(shí)間。由于管理設(shè)備的落后，有時(shí)還需人工進(jìn)行時(shí)間調(diào)整，不但加大了工作量，還存在很多弊端。為了更好的改變現(xiàn)狀，路燈管理部門要積極引進(jìn)新技術(shù)，對路燈控制系統(tǒng)進(jìn)行完善，新系統(tǒng)控制范圍組網(wǎng)靈活，可以分層次設(shè)定管理，智能運(yùn)行，可以對路燈遠(yuǎn)程進(jìn)行全自動(dòng)監(jiān)控，實(shí)時(shí)采集路燈遠(yuǎn)程測量各項(xiàng)工作參數(shù)，形成報(bào)表，如路燈電流、電壓發(fā)生大的變化會(huì)自動(dòng)報(bào)警，管理者通過控制中心數(shù)據(jù)了解路燈故障位置、數(shù)據(jù)，也可以隨時(shí)調(diào)整路燈的開關(guān)時(shí)間，原來如需調(diào)整路燈亮燈時(shí)間，工人們需要用一天時(shí)間，到一百余處控制點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，現(xiàn)只需幾分鐘通過控制中心就能完成，還可以遠(yuǎn)程通過節(jié)電器調(diào)整節(jié)電運(yùn)行參數(shù)。

一、城市路燈智能控制的優(yōu)勢

在城鎮(zhèn)系統(tǒng)中，城市路燈系統(tǒng)是比較重要的一個(gè)系統(tǒng)，在進(jìn)行智能化控制過程中，經(jīng)常采用半夜燈智能控制技術(shù)。在深夜城市道路上往往沒有較多的行人和車輛，系統(tǒng)中的一部分路燈就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，從而更好得到實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)能。城市路燈智能控制能夠顯著降低工作人員的工作量，并且不會(huì)影響城市照明，路燈電力消耗和自身損耗也可以得到有效的控制，提高照明效率，降低照明密度。

城市路燈智能控制具有多方面的優(yōu)勢，首先，具有較強(qiáng)的節(jié)能性。城市一般在零點(diǎn)之后行人和車輛比較少，對路燈的照明需求不是很高，這時(shí)智能控制系統(tǒng)發(fā)揮作用，采用節(jié)能照明，避免能源浪費(fèi)，同時(shí)還能夠延長設(shè)備使用壽命；其次，方便對城市路燈進(jìn)行管理。城市路燈智能控制是自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，它不需要操作人員隨時(shí)在現(xiàn)場操作，實(shí)現(xiàn)對各個(gè)路段路燈的全方位管理和監(jiān)控，并且應(yīng)用智能化控制系統(tǒng)能夠?qū)Τ鞘新窡艄ぷ鳡顩r進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在故障的路燈，及時(shí)采取措施進(jìn)行維修，提高工作效率和工作質(zhì)量；最后，控制系統(tǒng)的信息化和智能化程度提高。城市路燈智能控制摒棄了傳統(tǒng)的控制模式，采用比較先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)和數(shù)字化處理基礎(chǔ)，控制技術(shù)更加先進(jìn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)信息數(shù)據(jù)的分站收集，能夠收集大量的數(shù)據(jù)信息，并及時(shí)將信息反饋給主站，這就對路燈智能化控制提供了便利，對于提高路燈運(yùn)行和維護(hù)也提供了較大的便利。

二、城市路燈智能控制系統(tǒng)的組成和應(yīng)用

2.1主控系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)分析

主控系統(tǒng)的主要作用對整個(gè)城市的路燈的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)察和控制，其組成結(jié)構(gòu)主要包含了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、投影儀系統(tǒng)和打印機(jī)等，影響系統(tǒng)功能發(fā)揮的決定性因素是資金的投入力度以及系統(tǒng)的參與范圍。一般情況下，主控系統(tǒng)包含兩臺(tái)主控機(jī)，其功能分別是工作和等待，兩臺(tái)主控機(jī)可以借助電隔離途進(jìn)行信息傳遞，如果當(dāng)前處于運(yùn)行的主控機(jī)出現(xiàn)關(guān)機(jī)或者出現(xiàn)其他故障情況，待命的主控機(jī)就可以自動(dòng)運(yùn)行投入控制系統(tǒng)中，這樣能夠確保主控監(jiān)控始終在線。

2.2數(shù)據(jù)傳輸裝置

在城市路燈智能控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)通常采用有線和無線兩種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)主要借助于無線GPRS程序，而電話線、公共電話網(wǎng)絡(luò)則是基于有線傳輸?shù)幕A(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。城市路燈智能控制系統(tǒng)可以借助無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主控系統(tǒng)和本地系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。

2.3本地控制系統(tǒng)

在本地控制系統(tǒng)中包含了配電柜、子站以及電臺(tái)等控制系統(tǒng)，每一個(gè)本地控制系統(tǒng)都是獨(dú)立存在的，如果城市路燈智能控制系統(tǒng)中的主控機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障，就可以借助本地控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的控制城市路燈的開關(guān)。通常情況下，借助于無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)主控機(jī)和本地控制系統(tǒng)之間的信息通信，但是信息傳輸過程中會(huì)受到一定因素的影響。如通信距離，電臺(tái)功率，有時(shí)在主控機(jī)對本地系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控過程中還會(huì)出現(xiàn)延遲問題，主控機(jī)包含的范圍越廣，延遲現(xiàn)象出現(xiàn)的就會(huì)越嚴(yán)重。在城市路燈智能控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中為了很好的解決上述延遲問題，首要工作是要對其控制范圍進(jìn)行劃分，然后將主控機(jī)站構(gòu)建于各個(gè)區(qū)域之間，然后借助互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，有效收集和傳輸主控就的數(shù)據(jù)信息，最終促進(jìn)城市路燈智能控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。廣域網(wǎng)服務(wù)器可以儲(chǔ)存相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的管理和服務(wù)，對信息管理系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是開放性網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，可以將更多的管理工作站外接進(jìn)來，促使城市路燈智能控制系統(tǒng)中更多的功能得以實(shí)現(xiàn)，如維護(hù)、管理、故障檢查和故障排除等功能。

三、城市路燈智能控制技術(shù)分析

3.1城市路燈開關(guān)時(shí)間的控制

根據(jù)地區(qū)所在的經(jīng)度計(jì)算出一年四季日出日落中時(shí)間曲線，并將其嵌入到城市路燈智能控制系統(tǒng)中，并在此基礎(chǔ)上，通過對城市車輛和行人同行時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲取相應(yīng)的城市路燈照度，根據(jù)照度調(diào)整好城市路燈的照明頻率。以此來確定城市路燈智能控制系統(tǒng)的控制程序，從某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)開始，對路燈電壓進(jìn)行平滑狀態(tài)調(diào)整，使得路燈的輸入輸出功率和實(shí)際照度要求達(dá)到最佳匹配狀態(tài)，針對不同的照度要求，配制不同照度的數(shù)學(xué)模型，這樣實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能，達(dá)到雙重意義上的智能控制。

3.2擴(kuò)頻電力載波通信以及遠(yuǎn)程通信技術(shù)

城市路燈智能控制系統(tǒng)采用擴(kuò)頻電力載波通訊和遠(yuǎn)程通訊技術(shù)，利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡(luò)雙向傳輸控制系統(tǒng)以及路燈狀態(tài)信號(hào)，不需要重新布線即可實(shí)現(xiàn)城市路燈智能控制系統(tǒng)的控制功能，降低了技術(shù)成本。在城市路燈智能控制系統(tǒng)中引入計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，使得城市路燈控制更加方便，同時(shí)積極應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)，確保路燈智能控制器穩(wěn)定可靠。城市路燈智能控制系統(tǒng)利用GPRS和互聯(lián)網(wǎng)為通道的通信模式，由于監(jiān)測點(diǎn)十分分散，分布范圍廣泛，通過GPRS無線通訊系統(tǒng)可以將設(shè)備采集到的相應(yīng)數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)焦芾碇行牡暮笈_(tái)服務(wù)器端進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。通訊服務(wù)器通常是由VB.NET編寫GPRS前置程序，和WEb服務(wù)器以及數(shù)據(jù)服務(wù)器共同存在于一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，這個(gè)GPRS前置程序可以采集到與其相鏈接的GPRS模塊上所上傳的工作參數(shù)，并且將其寫入到數(shù)據(jù)服務(wù)器中，同時(shí)對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，檢查是否存在未發(fā)送的指令，并及時(shí)將相應(yīng)指令發(fā)送到相應(yīng)設(shè)備的客戶端中，實(shí)現(xiàn)控制中心對各個(gè)站點(diǎn)的控制。

四、智能路燈方案設(shè)計(jì)所需的技術(shù)

在可持續(xù)發(fā)展理念下，生態(tài)城市建設(shè)受到全社會(huì)的高度重視，旨在營造一個(gè)優(yōu)良的社會(huì)環(huán)境，提升社會(huì)群體的生活質(zhì)量，這就對照明設(shè)施管理提出了更高的要求。就城市化建設(shè)情況來看，傳統(tǒng)道路照明管理模式已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代化城市建設(shè)與發(fā)展需求，為改善道路照明管理成效，兼顧能源節(jié)約與人性化照明，探討LED路燈智能控制技術(shù)模式及其應(yīng)用，是非常必要的。

4.1 PLC技術(shù)

PLC技術(shù)是電力線載波技術(shù)的簡稱，這一技術(shù)的原理在于，信息傳遞主要依靠電力線載波來實(shí)現(xiàn)，信號(hào)分離主要依靠電力線調(diào)制解調(diào)器所實(shí)現(xiàn)，最終將信號(hào)傳送至設(shè)備中，PLC技術(shù)是一種現(xiàn)代化的通信方式，在電線的支持下無需重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)就能夠滿足數(shù)據(jù)傳輸需求，在保證能源節(jié)約利用的同時(shí)，為后期運(yùn)行維護(hù)帶來極大便利。電力載波LED路燈控制系統(tǒng)的組成，包括服務(wù)器、基站控制器、路燈控制器以及協(xié)議軟件等，當(dāng)前科學(xué)技術(shù)條件下，在GPRS/CDMA和PLC的支持下，道路照明智能控制系統(tǒng)得以構(gòu)建。

4.2 ZigBee技術(shù)

ZigBee技術(shù)同樣以GPRS/CDMA為支持，在結(jié)構(gòu)上與PLC技術(shù)結(jié)構(gòu)存在一致性，但其最鮮明特征在于自組織網(wǎng)形態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)模塊通信范圍內(nèi)，子網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)互相尋找并構(gòu)建ZigBee網(wǎng)絡(luò)，以滿足互相聯(lián)通的實(shí)際需求。ZigBee技術(shù)的應(yīng)用過程中，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用價(jià)值的發(fā)揮能夠促進(jìn)控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)。ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)在于距離短且功耗低，在GPRS技術(shù)的支持下，能夠達(dá)到良好的智能化水平，在無線數(shù)傳模塊的支持下，無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)得以高效運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)監(jiān)控中心可對子網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化無線控制，從而滿足城市道路照明的智能化控制需求，因此在路燈智能控制系統(tǒng)中可應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)。

4.3 DALI協(xié)議技術(shù)

DALI協(xié)議是相對于照明控制而言的，是一個(gè)獨(dú)立性與開放性較強(qiáng)的智能化照明系統(tǒng)，能夠與建筑物管理系統(tǒng)進(jìn)行有序連接，基于自身構(gòu)成靈活、易于安裝以及經(jīng)濟(jì)性良好等優(yōu)勢，在樓宇智能照明控制系統(tǒng)中具有良好的應(yīng)用價(jià)值，但在城市道路照明系統(tǒng)中的應(yīng)用存在一定局限性。

五、智能道路照明與節(jié)能的關(guān)系

從宏觀層面來說，在城市現(xiàn)代化建設(shè)與發(fā)展過程中，城市道路照明與節(jié)能之間存在著密切聯(lián)系，在城市道路照明專項(xiàng)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，構(gòu)建節(jié)能化、高效化的道路照明管控系統(tǒng)，通過應(yīng)用先進(jìn)照明產(chǎn)品技術(shù)來滿足照明需求，并實(shí)現(xiàn)能源資源的科學(xué)化利用，推進(jìn)整個(gè)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。道路照明無線監(jiān)控管理系統(tǒng)的出現(xiàn)和應(yīng)用，能夠在節(jié)約能源的基礎(chǔ)上滿足城市道路人性化照明需求，不失為一種高效化的道路照明管理模式。

我國城市照明工作首個(gè)規(guī)范性文件即《關(guān)于加強(qiáng)城市照明管理促進(jìn)節(jié)約用電工作的意見》（建城[2004]204號(hào)文件），其中對于城市照明做出明確規(guī)定，隨著社會(huì)不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平明顯提升，國家高度重視城市道路照明節(jié)能工作，并將其列入重點(diǎn)節(jié)能工程中，綠色照明設(shè)計(jì)也成為大勢所趨。在社會(huì)可持續(xù)發(fā)展理念下，LED路燈智能控制技術(shù)得以廣泛推廣，并試圖通過LED智能控制路燈來渠道傳統(tǒng)第3代光源，在滿足節(jié)能要求的同時(shí)獲得理想的城市道路照明效果，推進(jìn)城市化建設(shè)的順利實(shí)現(xiàn)。

六、城市道路照明智能控制發(fā)展趨勢分析

（1）標(biāo)準(zhǔn)化：對于城市道路照明智能控制來說，未來將趨于標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，尤其是當(dāng)前市場環(huán)境中照明品牌多樣，照明控制系統(tǒng)具備各自協(xié)議與端口，此種情況下照明產(chǎn)品之間無法實(shí)現(xiàn)互通互聯(lián)，產(chǎn)品無法實(shí)現(xiàn)兼容控制的情況下，往往會(huì)造成資源浪費(fèi)。若能夠推進(jìn)城市道路照明智能控制的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，勢必能夠在一定程度上減少不必要的資源消耗，促進(jìn)系統(tǒng)及內(nèi)部設(shè)備彼此兼容，從整體上推動(dòng)智能照明系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。

（2）網(wǎng)絡(luò)化：照明智能控制系統(tǒng)的運(yùn)行，正是通過電力線載波通信PLC、現(xiàn)場總線以及光纖通信等介質(zhì)作用的協(xié)調(diào)發(fā)揮，來保證控制的靈活性。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸滲透于社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中，城市道路照明系統(tǒng)也不例外。在物聯(lián)網(wǎng)的作用下，多種感知技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及人工智能技術(shù)等協(xié)調(diào)作用，構(gòu)建了一個(gè)智能化世界，因而道路照明智能控制的通信介質(zhì)也會(huì)迎來新的發(fā)展趨勢，數(shù)據(jù)傳遞將會(huì)更快，構(gòu)架方便靈活，安全無干擾，兼容性好，更便于對照明系統(tǒng)的集中管理。

七、智能LED路燈控制技術(shù)的應(yīng)用

本文以深圳某科技園區(qū)試驗(yàn)項(xiàng)目為例，分別于兩條路段設(shè)置LED智能控制路燈，共計(jì)34盞。就該項(xiàng)目控制方案來看，所有LED路燈采用智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)，依據(jù)季節(jié)實(shí)時(shí)調(diào)整定時(shí)開關(guān)時(shí)間，為達(dá)到節(jié)能效果，對開關(guān)控制采取分時(shí)段間隔的方式，并進(jìn)行智能調(diào)光，確保亮度適宜，以減少不必要的能源消耗。LED路燈智能控制技術(shù)的應(yīng)用，是一個(gè)特殊化的過程，尤其是智能調(diào)光控制并非簡單開關(guān)燈具，而是在保證夜間行駛需求的基礎(chǔ)上來合理節(jié)約能源，在色溫與顯色指數(shù)測試的基礎(chǔ)上進(jìn)行智能化調(diào)光，滿足社會(huì)群體對于光的需求。LED路燈智能控制技術(shù)的應(yīng)用過程中，通過服務(wù)器、記賬控制器、單燈控制器的協(xié)調(diào)配合，來促進(jìn)LED路燈智能控制系統(tǒng)的構(gòu)建。

該項(xiàng)目自投入運(yùn)營后始終保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，無線通信穩(wěn)定，控制功能優(yōu)良且操作實(shí)時(shí)性強(qiáng)，在 LED 路燈智能控制系統(tǒng)的支持下，可以實(shí)現(xiàn)間隔開關(guān)與智能調(diào)光，能夠達(dá)到良好的節(jié)能效果，運(yùn)行穩(wěn)定程度高。

總結(jié)

通過以上研究可知，隨著城市快速發(fā)展，道路照明智能控制技術(shù)也不斷進(jìn)步，在節(jié)約能源的同時(shí)，改善城市光環(huán)境，提升社會(huì)群體的生活質(zhì)量。LED路燈智能控制技術(shù)的科學(xué)化應(yīng)用，能夠保證道路照明智能控制系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行，符合現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的整體要求，具有良好的應(yīng)用價(jià)值，對于城市優(yōu)良形象的塑造也具有重要意義。

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