智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計及其應(yīng)用概述

李穩(wěn)

摘 要 隨著節(jié)約型和可持續(xù)性發(fā)展社會建設(shè)進程的逐漸推進，對城市照明系統(tǒng)的性能要求和技能要求越來越高。傳統(tǒng)路燈管理和照明浪費比較大，使用壽命較短，難以進行遠程的操縱和查詢，需要消耗大量的人力、物力，人力成本和能源成本較高。智能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用能夠解決傳統(tǒng)路燈控制存在的問題和不足，提高路燈運營效率以及運營質(zhì)量，促進智能化城市的建設(shè)，實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。本文針對智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用的相關(guān)策略進行探究。

關(guān)鍵詞 智能路燈;遠程遙控;網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)

引言

路燈作為城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，遍布城市所有的交通網(wǎng)絡(luò)，一方面為夜間出行的車輛和行人的提供交通安全保障，另一方面也在城市形象美化中發(fā)揮著很大的作用。路燈在為我們出行帶來便利同時，其巨大電能消耗產(chǎn)生的費用支出，占據(jù)運營成本比例較大，能源消耗的同時造成的二氧化碳高排放直接影響我們的生活環(huán)境。此外城市照明的維護工作和高昂的維護成本（人工控制、路燈巡查等），給城市管理造成了巨大的成本，為了推進城市照明的科學管理和綠色節(jié)能，設(shè)計一種新型的智能路燈控制系統(tǒng)有十分重要的現(xiàn)實意義和實用價值[1]。

1智能路燈中使用NB-IoT技術(shù)的優(yōu)勢

智能路燈照明系統(tǒng)需要采用端到端的連接方式，倘若采用傳統(tǒng)的LTE技術(shù)連接，則需要運營商端進行增加部署，部署的成本相對更高;此外，LTE網(wǎng)絡(luò)雖然帶寬更大，但其受影響也較大，容易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)波動導(dǎo)致的丟包問題。LTE主要滿足寬帶、高速率、大功耗、小連接的通信，而智能路燈對網(wǎng)絡(luò)的要求則是極低的延遲，對帶寬則并不敏感，而NB-IoT網(wǎng)絡(luò)可以利用運營商的網(wǎng)絡(luò)搭建，并且其具備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的抗干擾、低延遲和安全等優(yōu)勢。因此非常適合用于智能路燈的部署中。對于路燈數(shù)量非常多的大型城市來說，NB-IoT具備部署范圍廣和可靠性更強的技術(shù)優(yōu)勢，適合用于大量路燈的端對端連接。同時，NB-IoT技術(shù)借助運營商網(wǎng)絡(luò)進行搭建，可以有效解決大規(guī)模部署的問題，在降低部署成本的同時提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

2智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計及其應(yīng)用

2.1 基于GSM/GPRS的智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計

通過多種遠程通信方式可以實現(xiàn)對智能控制路燈的有效控制，利用GSM或者GPRS技術(shù)可以在電信系統(tǒng)當中實現(xiàn)智能控制路燈的遠程控制。GSM技術(shù)成本較低，利用率較高，相對來說系統(tǒng)自身的容量較大，而且具有抗感染性和保密性能的優(yōu)勢，在遠程路燈控制系統(tǒng)中有十分廣泛的應(yīng)用。GPRS技術(shù)能夠運用最短的時間實現(xiàn)高效速率的傳輸資源，使用效率非常高，可以在線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢與訪問，而且可以支持TCP/IP協(xié)議的運行。GPRS技術(shù)相對來說在需要較高時速傳輸要求以及數(shù)據(jù)量較小的情況下比較適合，智能路燈控制系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的分布始于網(wǎng)絡(luò)化，是完全開放的，可以向子控制點發(fā)送指令，以采集子控制點的電壓功率電流以及運行狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，并將收集到的信息內(nèi)容反饋給監(jiān)控中心，實現(xiàn)對智能路燈系統(tǒng)的可靠控制[2]。

2.2 基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

ZigBee技術(shù)是一種新型的短距離無線通信技術(shù)，廣泛應(yīng)用于短距離無線網(wǎng)絡(luò)中。ZigBee技術(shù)采用自組織網(wǎng)絡(luò)，可以任意改變網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。該特點對實現(xiàn)路燈智能監(jiān)控系統(tǒng)的智能化、高可靠性和低成本具有很好的作用。ZigBee技術(shù)網(wǎng)絡(luò)拓撲可分為3種類型：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)和樹狀結(jié)構(gòu)。考慮樹結(jié)構(gòu)可以提高通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。ZigBee協(xié)調(diào)器負責網(wǎng)絡(luò)建立和信息的接收和發(fā)送。協(xié)調(diào)器連續(xù)收集來自主機的開關(guān)路燈和調(diào)光命令，并將不同的字符發(fā)送到終端進行相應(yīng)的操作，也會顯示故障地址，并清除故障信息。當接收到來自終端和路由的故障地址時，在維護人員終端軟件上顯示。維護人員記錄并檢查故障信息。維修完成后，需要清除原來的故障信息。此時，只需通過終端軟件消除故障信息。

2.3 數(shù)據(jù)采集模塊

①數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集是對路燈所在環(huán)境的亮度、照度、溫度、濕度等指標進行檢測的模塊，由光敏電阻和溫度傳感器以及濕度傳感器等構(gòu)成。這些指標是決定路燈亮度的關(guān)鍵指標，監(jiān)控終端將這些數(shù)據(jù)返回到服務(wù)器后，由服務(wù)器按照特定的程序?qū)β窡舻牧炼冗M行計算后向?qū)?yīng)的監(jiān)控終端發(fā)送指令，實現(xiàn)根據(jù)環(huán)境實時調(diào)節(jié)路燈的亮度。同時，GPS定位模塊可以在路燈出現(xiàn)故障時將路燈的具體位置發(fā)送到維修人員處，方便維修人員迅速前往現(xiàn)場進行維修。②臨時存儲：監(jiān)控終端需要將收集到的數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器中，發(fā)送的速率為230bit/s。但當網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定時，監(jiān)控終端可臨時將數(shù)據(jù)存儲在SD卡或FLASH閃存中，等到網(wǎng)絡(luò)正常時再次嘗試傳輸數(shù)據(jù)，防止因傳輸不及時造成數(shù)據(jù)丟失。通過本地存儲器存儲數(shù)據(jù)的另一個點優(yōu)勢在于當維修人員需要獲取路燈的狀態(tài)數(shù)據(jù)時，僅需要將路燈監(jiān)控終端中的數(shù)據(jù)進行導(dǎo)出即可，更加方便快捷[3]。

3結(jié)束語

隨著社會的發(fā)展人們對智能化越來越依賴，對智能化的要求也越來越高，所以遠程監(jiān)控也存在著廣闊的發(fā)展前景。該系統(tǒng)主要是基于模型車研究的遠程控制系統(tǒng)，由DHT11溫濕度傳感器、壓力傳感器、編碼器、攝像頭等信息采集原件，STC89C52單片機，GPRS無線模塊，用戶終端等構(gòu)成。DHT11溫濕度傳感器與其他同類型溫度傳感器相比優(yōu)勢主要體現(xiàn)在其價格和體積上，如與同類型的HRTMS02等相比價格都有優(yōu)勢，同時該傳感器還具有卓越的長期穩(wěn)定性;STC89C52單片機雖然使用的還是經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但是做了很多的改進使得芯片與傳統(tǒng)51單片機相比具有很多傳統(tǒng)51單片機不具備的功能，同時STC89C52單片機的價格也非常便宜;GPRS具有資源利用率高、接入范圍廣、高速傳輸、快捷登錄、永遠在線、切換自如等優(yōu)點，GPRS用戶的計費以通信的數(shù)據(jù)量為依據(jù)，與3G、4G等相比通信費用會便宜很多。綜上所述該系統(tǒng)具有成本低，體積小，性能穩(wěn)定等特點。

參考文獻

[1] 張少夫.一種智能路燈照明控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].智能建筑與智慧城市，2018（6）：85-86.

[2] 戴明.一種智能無線路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].湖南郵電職業(yè)技術(shù)學院學報，2018，17（1）：9-11，17.

[3] 張晟昱，段金英.智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電子測試，2019（Z1）： 27-28，33.