智能路燈控制系統(tǒng)探究

張鐵軍

摘 要：進入二十一世紀以來，我國經(jīng)濟建設(shè)和城市發(fā)展實現(xiàn)了突飛猛進的巨大進步。傳統(tǒng)路燈照明控制系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代城市照明工作的需要，迫切需要一種新型控制系統(tǒng)進行替代。文章圍繞現(xiàn)代城市智能路燈控制系統(tǒng)進行研究，闡述了實施智能路燈控制系統(tǒng)的重要意義，分析了當前我國路燈照明控制系統(tǒng)存在的問題，最后對智能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計方法進行了詳細說明。

關(guān)鍵詞：城市照明；遠程控制；無線通信；模塊化；節(jié)能減排

引言

照明系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成之一，照明系統(tǒng)的好壞直接反映了城市經(jīng)濟發(fā)展水平和建設(shè)質(zhì)量的高低，甚至也是城市文明的重要載體。當前，我國城市化建設(shè)進程逐步加快，城市夜間活動日趨繁榮，夜間道路交通量很大，給城市道路照明工作提出了更高的要求。在國民經(jīng)濟發(fā)展水平生活質(zhì)量越來越高的同時，人們對于城市道路照明的觀點也隨之發(fā)生改變，在原有照明的基礎(chǔ)上，增加了城市美化的新需求，有的地方還把道路照明工程作為當?shù)亓咙c工程來進行建設(shè)，可以說，道路照明工程已經(jīng)從原有的道路通行視野條件保障的功能外，更增加了展現(xiàn)城市文明的人文元素。此外，隨著人們環(huán)境保護意識的逐漸增強，道路照明面臨著低碳節(jié)能、綠色環(huán)保的新要求。如何提高城市路燈照明質(zhì)量，使其與新時期城市發(fā)展的要求相符合，已經(jīng)成為各級政府以及市政管理部門深入研究的重要課題。

1 現(xiàn)代城市實施智能路燈控制系統(tǒng)建設(shè)重要意義

路燈照明工程在城市規(guī)劃和建設(shè)中發(fā)揮的作用日趨明顯，建設(shè)要求越來越高，資源投入越來越大，在改善城市照明條件和通行環(huán)境的同時，其規(guī)模龐大的規(guī)劃、建設(shè)和運維管理工作給城市市政管理部門帶來很大壓力。傳統(tǒng)路燈照明控制系統(tǒng)適應(yīng)能力不強，缺乏自我調(diào)整機制。我國國土面積廣大，各地區(qū)經(jīng)濟、人文、交通和自然環(huán)境等條件差異顯著，路燈照明控制系統(tǒng)面臨的困難和需要解決的問題各不相同。傳統(tǒng)的路燈照明控制方式難以應(yīng)對復(fù)雜的工作條件，工作質(zhì)量不高，不僅影響了道路照明工作的正常順利開展，其運行維護和修理的成本也較高，對于我國普遍緊張的市政財政壓力很大，不利于城市的健康發(fā)展。當前我國許多中小城市路燈照明依然使用鐘控、光控或人工控制等老式控制方式，自動化水平較低。當氣候、季節(jié)發(fā)生變化時，控制系統(tǒng)難以及時跟進調(diào)整開關(guān)時間，造成一定程度的資源浪費。傳統(tǒng)照明控制方法缺乏系統(tǒng)自檢功能，路燈設(shè)備發(fā)生故障后不能立即發(fā)現(xiàn)，致使維修工作受到拖延。此外，傳統(tǒng)路燈使用的電力載波有限傳輸方式傳輸范圍有限，只能在同一個配電變壓器區(qū)間內(nèi)傳輸，且造價昂貴、檢修困難，在進行檢修時還要臨時中斷信息傳輸，使用起來非常不變。針對上述問題，智能路燈控制系統(tǒng)應(yīng)運而生。該系統(tǒng)涵蓋無線通訊、自動化控制和監(jiān)控組網(wǎng)等多種先進技術(shù)，可以對路燈實施高效精準的控制，相對于傳統(tǒng)路燈控制方式，其靈活性、實時性和可靠性大為提升，對于迅速提升城市路燈照明系統(tǒng)控制水平和工作質(zhì)量，滿足快節(jié)奏、高要求的城市建設(shè)發(fā)展需要有著極為顯著的促進作用。

2 我國城市照明控制系統(tǒng)存在的主要問題

當前我國城市照明控制系統(tǒng)存在的問題主要包括以下兩個方面：

（1）控制精度有待提高。我國路燈照明控制系統(tǒng)中多數(shù)只具有路燈系統(tǒng)整體開啟和關(guān)閉的控制功能，部分具有回路功能，缺乏對路燈的單體控制和精細控制。隨著人們環(huán)境保護意識的增強，政府和社會各界都對城市照明工程提出了節(jié)能要求。“綠色照明”已經(jīng)成為現(xiàn)代城市照明工作的重要發(fā)展方向和總體要求。我國路燈工程在這方面取得了一定發(fā)展，但距離現(xiàn)代化城市要求還存在很大差距。許多路燈節(jié)能設(shè)備技術(shù)水平不高，存在占用空間大、控制線路長、設(shè)備繁瑣等問題，實際節(jié)能效果也不夠理想。

（2）因盜損失嚴重，缺乏行之有效的管理防范措施。現(xiàn)代社會，城市基礎(chǔ)設(shè)施分布廣泛，路燈作為城市基礎(chǔ)設(shè)施中的重要組成，遍布于城市各個角落，給安全管理帶來很大困難。少數(shù)不法份子利用路燈安全防護力量薄弱的情況，頻繁盜竊城市照明設(shè)施，不僅給國家?guī)韲乐亟?jīng)濟損失，更給城市交通安全造成嚴重威脅。盡管相關(guān)部門不斷加大防范力度，制定實施懲罰措施，但取得的效果卻并不理想。

3 智能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)

3.1 在系統(tǒng)功能設(shè)計方面

智能路燈控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)兩方面功能：一是終端控制管理功能，由主控管理、電源管理、參數(shù)采集、無線通信、存儲管理、延時斷電、時鐘管理、控制器以及程序管理等子系統(tǒng)組成。二是遠程管理功能，由數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析、路燈狀態(tài)控制、時間表設(shè)置、報警管理、防盜管理、數(shù)據(jù)顯示管理、時間同步管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、無線通信、數(shù)據(jù)查詢以及報表打印等子系統(tǒng)組成。

3.2 在系統(tǒng)設(shè)計方面

3.2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

智能路燈控制系統(tǒng)堅持模塊化設(shè)計思路，開放性高，系統(tǒng)更加便于維護、維修。按照功能劃分，智能路燈控制系統(tǒng)分為監(jiān)控中心，集中控制器和終端控制器三個部分。每個部分各自獨立又緊密聯(lián)系，協(xié)調(diào)運作，共同實現(xiàn)智能路燈控制系統(tǒng)相關(guān)功能。終端控制器即單燈控制器，負責將每盞路燈的信息數(shù)據(jù)發(fā)送給集中控制器，每個集中控制器負責多個單燈控制器的數(shù)據(jù)收集工作，并將收集到的信息發(fā)送給監(jiān)控中心。各集中控制器和單燈控制器通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。需要注意的是，在多個集中控制器中，只有一個能與監(jiān)控中心傳遞信息，這個集中控制器稱之為主協(xié)調(diào)器。其它集中控制器的數(shù)據(jù)需要先傳輸給主協(xié)調(diào)器后再上傳給監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控中心是控制網(wǎng)絡(luò)的中心，操作人員使用配套的軟件對路燈實行點對點實時監(jiān)控。

3.2.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計

（1）終端控制器。終端控制器也使用模塊化的方法進行設(shè)計，每個模塊對應(yīng)一項功能，每項功能負責路燈某一方面的監(jiān)測控制工作，從而使得終端控制器也成為多項路燈監(jiān)控功能的高度集成化產(chǎn)品。這些功能包括電源控制、電能采集、時間管理、信息儲存、延時斷電、報警、無線通信、控制及數(shù)據(jù)反饋等。

（2）集中控制器。集中控制器使用Zigbee技術(shù)與其他集中控制器和終端組成網(wǎng)絡(luò)，負責數(shù)據(jù)的傳遞和匯總。每個集中控制器都是網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點，彼此間通過具有唯一性的識別地址進行識別。

（3）監(jiān)控中心。監(jiān)控中心采用專業(yè)計算機軟件對整個路燈系統(tǒng)進行監(jiān)控。通過軟件界面，工作人員可以很方便的監(jiān)測到每個路燈電壓、電流、電能、功率因數(shù)、位置信息等數(shù)據(jù)，當路燈損壞時，監(jiān)控中心會收到警報，提醒工作人員進行處理。

4 智能路燈控制系統(tǒng)的應(yīng)用特性

智能路燈控制系統(tǒng)自誕生以來，在短時間內(nèi)實現(xiàn)了飛速發(fā)展。相對于傳統(tǒng)路燈控制系統(tǒng)，智能路燈控制系統(tǒng)耗能更少，維護費用更低，能夠在意外斷電情況下在一定時間內(nèi)維持光源，還具有安全可靠性高，便于擴展等特點。智能路燈控制系統(tǒng)采用Zigbee組網(wǎng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)容量較大，適用性能佳，在許多種環(huán)境條件下都能夠發(fā)揮出較高的工作水平。一般常用于對節(jié)能效果要求高、布線難度大、無線傳輸安全性和靠性要求高、監(jiān)控網(wǎng)點和網(wǎng)絡(luò)覆蓋率較多的場合。

5 結(jié)束語

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)水平的不斷提高，路燈照明系統(tǒng)承擔的作用和功能隨之增加，需求范圍不斷擴大，給路燈照明控制系統(tǒng)提出了更高的要求。智能路燈控制系統(tǒng)以其優(yōu)越的控制性能和安全性能、高水平的工作質(zhì)量以及在節(jié)能降耗方面的突出表現(xiàn)，對于環(huán)保壓力不斷加劇的現(xiàn)代社會有著極高的適用性。市政管理單位和相關(guān)企業(yè)要充分認識到智能路燈控制系統(tǒng)的優(yōu)越性，加大力度，不斷開發(fā)智能路燈控制系統(tǒng)潛能，以適應(yīng)我國現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展的需要。

參考文獻

[1]中國建筑科學(xué)研究院.城市道路照明設(shè)計標準[S].

[2]瞿雷.ZigBee技術(shù)及應(yīng)用[M].北航出版社.