智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

1、<p>　　智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究</p><p>　　摘要：隨著中國(guó)城市和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市路燈也得到了長(zhǎng)足發(fā)展，智能化路燈控制的使用，能有效節(jié)約電力資源，使得城市的路燈系統(tǒng)更加科學(xué)且更具人性化，同時(shí)也提高了路燈系統(tǒng)的維護(hù)和工作效率，初步減少了勞動(dòng)力。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：智能路燈；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；應(yīng)用研究 </p><p>　　中圖分

2、類(lèi)號(hào)： N945 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　一、智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 </p><p>　　控制中心是對(duì)路燈進(jìn)行整體監(jiān)控，將各路燈網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器及路燈路由器節(jié)電的電壓、電流、功率、各路燈處傳感器獲得的聲、光等信號(hào)進(jìn)行匯集、分析，提供給管理人員，為管理人員做出恰當(dāng)?shù)臎Q策提供準(zhǔn)確的依據(jù)，另一方面也可以根據(jù)控制要求自動(dòng)作出決策，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將決策指令發(fā)給路燈網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。若工作異常

3、，則立即自動(dòng)報(bào)警。 </p><p>　?。?）路燈網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的主要功能；路燈網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)路段控制，負(fù)責(zé)全路段網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)和配置，無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的建立，并實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。它接收各路燈節(jié)點(diǎn)采集到的電、光、聲等信號(hào)，并轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控中心；也將監(jiān)控中心下達(dá)的指令通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)傳遞給各個(gè)路燈節(jié)電；同時(shí)內(nèi)部的處理器也可以根據(jù)控制要求自動(dòng)作出決策通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)傳遞給各個(gè)路燈節(jié)電。路燈路由器節(jié)點(diǎn)路燈路由器節(jié)點(diǎn)具有終端設(shè)備

4、功能，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的傳遞，把每個(gè)路燈的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)送給路燈網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器；同時(shí)又是單燈控制器，進(jìn)行路燈光線(xiàn)強(qiáng)弱的控制，能根據(jù)本地運(yùn)行情況靈活實(shí)現(xiàn)單燈節(jié)能控制。 </p><p>　?。?）技術(shù)的通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)；路燈控制系統(tǒng)控制對(duì)象眾多、分布廣、網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜，這就對(duì)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制及通信方案提出了一定的要求。鑒于單一通信方式存在這樣或那樣的問(wèn)題，為了適應(yīng)路燈控制系統(tǒng)智能化、簡(jiǎn)單化及低成本性的特點(diǎn)，選用了多種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)結(jié)

5、合的方案：監(jiān)控中心到各路段的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器之間采用 GSM/GPRS 通信方案，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器到路段內(nèi)的各路燈終端節(jié)點(diǎn)之間采用通信方案。監(jiān)控中心通過(guò) GSM/GPRS與各個(gè)子網(wǎng)相連，形成大區(qū)域控制和路燈網(wǎng)絡(luò)。 </p><p>　　（3）技術(shù)應(yīng)用于路燈照明控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)；將無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)用于路燈智能控制系統(tǒng)中的路段控制具有以下特點(diǎn)：短距離、小范圍傳輸，具有成本優(yōu)勢(shì)；頻率范圍具有較強(qiáng)的抗干擾性，組網(wǎng)簡(jiǎn)單可靠；通過(guò)選擇合適的網(wǎng)

6、絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)合理布局，在一個(gè)路段內(nèi)能做到無(wú)任何通訊盲區(qū)，便于對(duì)路燈進(jìn)行管理。因此，具有良好的適應(yīng)性和發(fā)展前景。監(jiān)控技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，主要適合于承載數(shù)據(jù)流量較小、范圍也較小的業(yè)務(wù)。對(duì)于有特殊要求的地方，可通過(guò)修改網(wǎng)絡(luò)的最大路由深度和最多路由節(jié)點(diǎn)數(shù)來(lái)擴(kuò)展其傳輸距離。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用的是星狀網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)具有動(dòng)態(tài)組網(wǎng)和自動(dòng)路由功能，在個(gè)別鏈路斷開(kāi)或某個(gè)終端節(jié)點(diǎn)發(fā)生失效時(shí)，節(jié)點(diǎn)自動(dòng)尋找其他的路由

7、，不會(huì)引起整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的斷開(kāi)，傳輸?shù)目煽啃愿摺?</p><p>　　二、路燈自動(dòng)控制系統(tǒng) </p><p>　　路燈自動(dòng)控制系統(tǒng)是利用現(xiàn)代電子、通信技術(shù)對(duì)城市路燈進(jìn)行智能化、自動(dòng)化管理的控制系統(tǒng)，對(duì)其科學(xué)而合理的應(yīng)用，不僅能實(shí)現(xiàn)城市路燈的自動(dòng)化、智能化管理，還能有效地預(yù)防事故的發(fā)生，提高照明的質(zhì)量及維護(hù)力度、檢修效率，也在一定程度上保證了道路亮燈率和設(shè)備完好率，而且，節(jié)約了恩寧公園，減輕了管

8、理人員的工作強(qiáng)度，減少了城市在路燈管理方面對(duì)于人力、物力、財(cái)力的浪費(fèi)。 </p><p>　　1、路燈自動(dòng)控制系統(tǒng)組成及功能 </p><p>　　路燈自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括中央控制室和若干個(gè)控制分站，通過(guò)遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)來(lái)實(shí)現(xiàn)路燈的自動(dòng)化、智能化管理。其中通過(guò)遙測(cè)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行適時(shí)反饋監(jiān)控，主要測(cè)量變壓器的有功功率和無(wú)功功率，對(duì)于每條線(xiàn)路上的有功功率和無(wú)功功率、電流、電壓、頻率、功率

9、、功率因數(shù)，電燈功率、電壓、電流、功率因數(shù)和亮燈率、開(kāi)關(guān)燈時(shí)間和報(bào)警信息，主變油溫采集和其他模擬信號(hào)等；遙信是采用無(wú)源接點(diǎn)方式，具體而言就是一路遙信量的輸入應(yīng)該是一對(duì)繼電器的觸電，是斷開(kāi)或者閉合。其主要是對(duì)路燈線(xiàn)路開(kāi)關(guān)位置、變壓器內(nèi)部故障綜合保護(hù)裝置動(dòng)作、通信設(shè)備運(yùn)行狀況、調(diào)壓變壓器抽頭位置、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的運(yùn)行狀態(tài)等信號(hào)的的接收，并對(duì)終端設(shè)備發(fā)送的報(bào)警信息進(jìn)行報(bào)警處理、歸檔等；遙調(diào)是采用無(wú)源接點(diǎn)方式，對(duì)于路燈線(xiàn)路有載調(diào)壓變壓器抽頭的升、

10、降進(jìn)行調(diào)節(jié)，以及對(duì)其他可以采用繼電器進(jìn)行控制的功能。該系統(tǒng)主要包括照明分類(lèi)管理，以及針對(duì)夜景、道路、廣場(chǎng)、公共綠地、廣告等照明的監(jiān)控管理等。 </p><p>　　2、路燈自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理 </p><p>　　通常情況下，路燈自動(dòng)控制系統(tǒng)采用恒流源供電，用D/A輸出模擬實(shí)現(xiàn)輸出功率調(diào)整功能來(lái)對(duì)恒流源進(jìn)行控制，能有效地節(jié)約能源，減少照明燈具的損耗，該自動(dòng)控制系統(tǒng)采用定時(shí)器設(shè)定時(shí)鐘功能，

11、并對(duì)開(kāi)關(guān)燈時(shí)間進(jìn)行設(shè)定和顯示，采用光電傳感器檢測(cè)物體的定位，對(duì)于路燈故障的監(jiān)測(cè)采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出控制及聲光報(bào)警。這種采用多CPU分布處理的技術(shù)模式，包括數(shù)據(jù)采集與控制、通信、變壓器調(diào)壓，而且所有模塊同時(shí)掛在總線(xiàn)上并行工作，模塊之間互不干擾，相互獨(dú)立，可靠性高，而且，每個(gè)模塊可以對(duì)一條線(xiàn)路所有參數(shù)進(jìn)行采集，從而對(duì)相應(yīng)的斷路器進(jìn)行控制。 </p><p>　　三、城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用 </p>

12、<p><b>　　系統(tǒng)組成及應(yīng)用 </b></p><p>　　1、主控系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu) </p><p>　　主控系統(tǒng)是指對(duì)所有路燈的控制和監(jiān)查系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)參與的范圍大小及硬件投入資金的金額，一般可由一臺(tái)或是多臺(tái)計(jì)算機(jī)和打印機(jī)或大屏幕的投影儀等組成。但通常情況對(duì)主控系統(tǒng)的配置是兩臺(tái)主控機(jī)，當(dāng)其中一臺(tái)正常工作時(shí)，另一臺(tái)則處于旁聽(tīng)等待狀態(tài)。兩臺(tái)主控機(jī)中的

13、信息的收發(fā)可以通過(guò)電隔離的途徑傳輸?shù)教幱跓醾錉顟B(tài)的另一主機(jī)。如果當(dāng)前主控機(jī)退出控制或關(guān)機(jī)，處于待命狀態(tài)的主控機(jī)將自動(dòng)進(jìn)入操控狀態(tài)。這樣的雙機(jī)互為備熱的工作模式能夠確保主控系統(tǒng)不間斷地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。 </p><p><b>　　2、數(shù)據(jù)傳輸裝置 </b></p><p>　　數(shù)據(jù)傳輸可分為無(wú)線(xiàn)傳輸和有線(xiàn)傳輸兩種方式。一般而言無(wú)線(xiàn)傳輸是通過(guò)手持步話(huà)機(jī)和無(wú)線(xiàn)電臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。如

14、果要采用有線(xiàn)傳輸?shù)姆绞剑瑒t可以通過(guò)RS-485總線(xiàn)網(wǎng)、電話(huà)線(xiàn)、公用電話(huà)網(wǎng)進(jìn)行傳輸。主控制系統(tǒng)和本地控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸主要是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電臺(tái)傳輸。 </p><p><b>　　3、本地控制系統(tǒng) </b></p><p>　　本地控制系統(tǒng)是由配電柜、子站、電臺(tái)等組成的。每個(gè)本地控制系統(tǒng)都是一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)，當(dāng)主控機(jī)無(wú)法參與工作時(shí)，本地控制系統(tǒng)可以長(zhǎng)期獨(dú)立實(shí)現(xiàn)路燈的開(kāi)關(guān)控制

15、。通常，如果主控機(jī)與本地控制系統(tǒng)是通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳播的方式進(jìn)行信息通信，那么會(huì)受到通信距離和電臺(tái)功率的限制，且主控機(jī)對(duì)本地控制系統(tǒng)的調(diào)控會(huì)出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，主控范圍越大，延遲現(xiàn)象越嚴(yán)重。解決此類(lèi)問(wèn)題可以通過(guò)添加主控機(jī)站來(lái)完成。首先將控制范圍劃分為多個(gè)區(qū)域，然后在各個(gè)區(qū)域建立主控機(jī)站，再通過(guò)如因特網(wǎng)這樣的廣域網(wǎng)，將各個(gè)主控機(jī)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和傳輸，實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市路燈照明的系統(tǒng)化。而信息傳輸使用的廣域網(wǎng)服務(wù)器就是一個(gè)巨型的存儲(chǔ)器，可以用做數(shù)據(jù)管理、資料

16、存儲(chǔ)，由此可以建立一個(gè)信息管理系統(tǒng)。由于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是開(kāi)發(fā)式的，我們還可以借助系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和其他并行的數(shù)據(jù)庫(kù)外接許多需要的管理工作站，用來(lái)實(shí)現(xiàn)如管理、維護(hù)、故障查找等功能項(xiàng)目。 </p><p><b>　　結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　城市化進(jìn)程不斷加速，城市照明得到了長(zhǎng)足發(fā)展，帶動(dòng)城市照明中的能源需求和消耗也在不斷增大，能源過(guò)度消耗的加劇，使高效便利的照明

17、技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，如何改進(jìn)城市路燈照明系統(tǒng)成為大家廣泛探討研究的課題。而網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用是近些年來(lái)許多行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能化改革常用的方法。如果能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)技術(shù)科學(xué)合理的運(yùn)用于城市路燈照明系統(tǒng)，勢(shì)必可以很大程度的節(jié)約電能并實(shí)現(xiàn)其智能化的管理。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]胡開(kāi)明，李躍忠，盧傳華．智能路燈節(jié)能控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．