沈陽智能控燈系統研究分析

張光　楊太　張航碩　王迪

摘 要：傳統路燈的照明和管理存在浪費大， 路燈使用壽命短， 遠程操控、巡查無法監控， 人工作業量大， 故障維修反應效率低， 統計查詢功能弱等現象。本文通過八人團隊歷時兩年時間，結合沈陽城市學院對智能燈控系統進行研究分析。

關鍵詞：智能；燈控；綠色環保；沈陽城市學院

引言

照明設施作為學校夜間非常重要的基礎設施也是必不可少的。照明設施的發展與教職工及學生的日常生活息息相關，因此加強學校路燈照明系統的建設對學校的發展是十分重要的。

一、智能控制型路燈實現基本理論和優勢

智能控制型路燈是運用先進的通訊手段，計算機網絡技術、自動控制技術、新型傳感技術與自動檢測技術等構成的無線監控系統，快速準確地對道路照明系統進行智能監控，實現對遠程路燈和電源實施遙控、遙測、搖監、遙視、搖信等功能，現已有實物便于了解路燈運行狀況以及它的維修和保養，為能源節約和創造節約型社會打下基礎。

路燈智能控制系統一般由控制中心主站、各點測控分站、通訊系統三大部分組成。主站主要由電腦和網絡構成，負責管理、控制整個系統的運行，其兼容性和容量大小可靈活配置；通訊一般采用無線或無線與有線相結合的方式，目前無線技術有GSM短信息網、GPRS數傳電臺、CDPD公共無線數據網，或利用單片機實現路燈控制器的TCP/IP協議（實現自己數據的高速傳輸和實時控制）等技術；而各分站點通過安裝單片機或新技術裝備（如LONWORKS技術）構成其控制器，從而達到與主站通訊、接受命令、執行開關、控制電壓、控制時間、反饋數據信息等功能。智能控制型路燈實現過程可以是多種多樣，但無外乎都是：主站電腦控制中心+合適的通訊手段或方式+各分站集中智能控制器+路燈控制系統的模式。隨著科技和信息產業的發展，圖中任一個環節實現起來都可以采用其他方式或方法，在此不贅述。

針對傳統路燈使用缺陷，采用智能控制型路燈的優勢如下：

（1）節約電力資源和保護路燈。可以利用太陽能、綠色環保，并減少了“全夜燈”、“后夜燈”、電燈在后半夜的高電壓狀態下工作的情況，這樣不僅節約了電能資源，而且還保護了電燈，延長了其使用壽命，建造成本低。

（2）可實施遠程監控和管理。智能控制路燈系統的采用將可對全部路燈進行實時、具有人體感應功能，集中控制、監視和檢查，大大減少了后期人力、物力、財力的投入，同時提高了巡查設備和路燈時的工作效率。

（3）及時反應和采取恰當措施保證低故障率。由于能實時對分站設備和路燈進行遠程遙控、遙測和搖視，同時它們也能自己通過報警系統將數據反饋給主站系統，這樣能及時發現故障和問題，并聯系工人點對點地進行維修，避免逐站逐點巡查和發現問題、反應緩慢的情況。

（4）智能化、信息化、數據化程度高。由于主站和分站大量采用電腦和網絡技術，路燈的整體控制智能化、信息化程度相當高，且從分站收集、反饋給主站的數據量也較大，這為智能系統開發決策和優化、維修和維護提供了基礎。

二、智能控制型路燈實現基本功能

2.1太陽能功能

太陽能路燈系統的電氣部分由4大部分組成：太陽能電池板、太陽能陽能路燈控制器、蓄電池和照明燈具。當外界光照條件符合要求時，太陽能電池板接收太陽光照射將太陽能轉化成電能，經過控制器給蓄電池充電；當光照條件變化，如黑夜或者自然照明條件差的情況下，路燈控制器將蓄電池存儲的電能經過轉換提供給照明燈具進行照明。

2.2遠程遙控功能

采用智能控制系統的路燈開關、亮度調節、時間控制等方式都能實現遠程遙控，達到時控模式、光控模式、壓控模式、聲控模式、旁路模式的目的。下載開關燈時間表到分站控制器，根據經緯度、季節、節假日及不同的天氣情況進行的“時控”，可實現路燈全夜燈和半夜燈自動定時控制，管理人員可針對具體的情況對某一個或多個終端隨時進行開關控制（分組、分區、全校開關等方式）；還可根據季節和天氣的變化進行的“光控”和“壓控”，通過分站集中控制器調節特殊天氣和時段條件下的電壓，從而實現路燈的光照強度的改變，達到“光控”的目的，這樣不僅節約電能，而且也保護了路燈，延長了它們的使用壽命；還可根據路燈上的傳感器感應路上行車和行人的聲音、速度，將這些信息反饋給分站控制中心，由分站智能控制器決定是否打開燈，以及打開燈的數量和光照強度。上述設計遙控模式，可根據具體情況酌情考慮選用。

2.3遙測、遙信功能

通過分站集中控制器對區域內路燈數據（如實時電壓、電流、接觸器狀態、有功功率、無功功率、功率因數、用電量等）的檢測和采集，再由無線或有限通訊手段，將數據反饋給主站控制中心，進而分析各區域內每盞路燈的工作情況，了解它們的實際使用功率，開關次數、關照強度、亮燈率、節約電能資源等方面。

2.4遙監、遙視功能

對于現場檢測的數據和信息，通過網絡傳輸給控制中心，可由控制中心的電腦LCD進行圖文顯示，如配上GIS和GPS的相關硬件和軟件，則可對這些數據和信息，進行實時監視和管理，真正意義上體現出管理無人化、系統服務高效化、反應維護快速化的特點。

2.5自動檢測、反饋、報警功能

通過中心控制主站對分站集中控制器的命令，集中控制中心對區域內各路燈進行實時監控和巡查，如果發現異常情況，如在不該亮燈和熄燈的時候發生“時控”失靈故障、電流和電壓超過高低限造成“光控”失靈、還有導致電燈無法正常工作的其他設備和控制器故障等，就將這些數據通過通訊手段反饋給中心控制主站，主站通過聲音報警來引起注意，如有GIS地理信息系統，則能迅速顯示出故障點區域信息，再由中心職務人員或電腦、網絡自動聯系相關維修人員，這樣不僅大大提高檢測、巡查工作的效率，減少了人員工作強度，而且提高了整個路燈系統的反應機制和處理突發事件的能力。

三、基于控制模式的智能路燈控制系統設計與應用

傳統的智能路燈控制一般采用：時間控制、光照控制等， 這類控制一般是根據季節、氣候等因素， 由主要控制中心對某一區域內路燈進行開關、時間、光照強度調控的方式。這類控制方式在特殊時段對交通熄燈、減少亮燈率、減少光照強度的做法， 雖然節約了電資源， 更加經濟， 但是也為安全增添了隱患。很多研究機構發現， 路燈一開始點亮時所需電壓大于等于額定電壓， 在使用穩定以后僅需要較低一些的電壓工作即可；據研究， 照明亮度下降10 %， 人眼的感光度僅僅下降僅為1 %；而道路在后半夜時， 屬于用電低峰時期， 電燈的實際使用電壓會漸漸升高， 這不僅加強了路燈的亮度、造成電資源浪費， 而且縮短了電燈的使用壽命。故基于上述觀點， 出現了很多電壓控制的模式， 即在特殊時段或根據具體需要， 通過各分控制器調控路燈的實際使用電壓， 這有效地克服了上述缺點。現在出現了更加智能、更加節能、且同時也不降低安全的控制方式：“隨需而控”。將無線通信技術、微機電MEMS 系統和傳感技術融合到一起的無線傳感器網絡技術， 它通過安裝在路燈上的光學、聲學、電學、速度傳感器（多普勒探測器）， 或采用上述光學、聲學、電學、速度的探測器（監控自然條件的亮度、道路行人和行車的聲音和速度、電燈的實際使用電壓和功率等）， 然后配上智能單片機或PLC 控制器和無線通訊技術， 實現對路燈的開關、亮度調節、電壓調節以及亮電燈率的控制。

四、結束語

針對目前照明系統分析了智能控制型路燈實現的基本理論和其優勢：節約電力資源和保護路燈；可實施遠程監控和管理；及時反應和采取恰當措施保證低故障率；智能化、信息化、數據化程度高。

參考文獻：

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