基于物聯網技術的智慧路燈系統設計

張芹

摘要：在對城市路燈進行監控管理的過程中，傳統的管理方法無法實現路燈電力參數的有效監控，同時也不能根據需求控制路燈的開關。路燈出現故障后，存在維修不及時、維修困難等問題。為了解決這一問題，本文提出了智能路燈系統，該智能監控系統可以利用人機交互界面實時監控區域中的路燈情況，提升了路燈管理的智能化水平。

關鍵詞：物聯網技術;智能路燈系統;參數招測

一、路燈監控系統原理

智能路燈監控系統主要由ZigBee網絡和GPRS遠程數據傳輸模塊組成。其中有一個協調器，若干個路由器節點和終端節點。在對路燈進行控制時，可以將路由器節點作為控制路燈的終端節點，并且可以將路由器節點作為中繼控制器。利用終端節點可以接收控制信息，并對路燈進行控制。利用串口連接GPRS模塊和協調器節點。然后使用GPRS模塊將收集到的數據傳送至遠程控制終端。遠程控制終端發送過來的控制命令可以通過協調器節點發送到GPRS模塊，從而對路燈進行控制。

二、基于物聯網技術的智能路燈系統

2.1用戶管理軟件

智能路燈控制系統采用客戶機/服務器模式，主要分為控制中心和客戶端2個方面，數據的傳輸和交換主要是在XML標準數據的基礎上實現的，可以實現數據的連接和共享。系統設計使用具有開放性的NET技術平臺架構，使用視窗化的語言設計。中文人機交流界面、鼠標操作、命令查詢和打印都非常便利，不需要進行培訓即可以完成不同功能操作。智能路燈系統軟件結構如圖1所示。

2.2單燈信息終端

在各城市照明系統上安裝單燈信息終端，然后使用信息終端手機單燈電壓、電流、功率因素、溫度信息，并進行判斷和分析，發送報警信息。并根據接收到的指令調整路燈的亮度。此外，單燈信息終端還具有報警功能，可以和網絡集中協調器實現無線數據交換。硬件使用反應速度快、功耗低的單片機作為主處理器，使用串口和無線傳感器之間進行數據的交換。單燈信號單元采用低能耗設計，在待機情況下功率只有幾毫瓦。改造既有燈具時，先安排燈具交流電源從該模塊通過，然后和燈具連接，不需要重新進行布線，施工成本低，施工方便。單燈信息終端框架原理圖如圖2所示。

2.3網絡集中協調器

網絡集中協調器中會包括區域范圍內的照明信息，并且可以達到通信管理、報警管理和數據緩存的目的。使用GPRS將數據信息發送到照明管理中心。另外，利用網絡集中協調器可以對收到的城市照明指令進行分發。在實際使用時，為了防止產生意外的故障，在進行設計時增設了手動控制功能，并將無線傳感模塊安裝到網絡集中協調器上，可以和單燈信息終端進行通信，網絡集中協調器重內置的GPRS無線模塊可以實現各條線路網絡集中協調器和城市照明管理中心計算機中間數據傳輸。

2.4服務器監控軟件

使用Visualbasic語言進行編程，可以將PC機和20個移動設備加入到設備管理目錄中，從而對路燈進行監控。上位機上會將路燈的各項參數、開關量、報警信息等顯示出來。可以查詢各節點設備的運行情況。利用上位機可以對光強參數進行設置，確定開啟或關閉路燈的時間段，并且可以進行手動控制，然后對上次得到的運行參數進行自動保存，確定是否進行系統復位、是否在管理目錄中加入其它設備、設備的優先等級等。

光強劃分成十個檔位，如果光強值超過上限后關閉路燈，如果光強值低于下限值開啟路燈。可以通過溫度參數、電流參數和電壓參數將路燈的實際運行情況反映出來。路燈出現異常情況時，會直接向控制臺發送故障報警信息。當指示燈閃爍時，損壞設備的代號會在報警故障信息顯示區顯示出來，有助于管理人員及時對損壞設備進行維護。

這種設計是利用協調器節點和GPRS模塊共同組成的協調控制器，網絡連通后就可以知道主機的IP，只要有訪問密碼就可以讀取傳感器節點、控制設備、訪問GPRS等。在進行設計時，服務器管理目錄中加入了安卓網絡調試助手，利用安卓網絡調試助手可以驗證手持終端設備是否可以連入到系統中。

2.5路燈管理中心系統以及監控終端

路燈管理中心系統是一種基于物聯網平臺的管理系統，可以實現數據遠程通信、遠程遙控和監控、管理中心等體系組成的結構，可以高效快速地對數據信息進行管理，提高管理的便利性。路燈監控終端在進行操作時，可以實時監控路面路燈情況、車流情況及違法亂紀情況。

三、系統的具體應用

（1）系統的自動遙控和策略控制。利用該系統可以對全市的景觀燈和路燈進行分組控制，并利用多種時控光控結合的方法對全市照明燈進行遠程開/關，此外也可以手動進行開/關操作。

（2）參數招測。調度段可以根據設定的時間周期定期進行巡檢，管理人員可以對所有燈具的電流、電壓、功率因素等運行參數進行檢測，并統計、分析和查

詢巡測結果。

（3）報警處理。當出現電流、電壓過大等運行故障時，路燈監控系統可以進行實時報警，并進行推送。GIS地圖上會顯示出故障的類型及故障位置，并將報警信息第一時間通過短信發送到管理人員手機上。

（4）自動統計亮燈率。系統可以監控城市亮燈率，將出現故障的燈顯示出來，可以幫助管理人員及時檢修。

（5）斷電運行。監控系統安裝有蓄電池，當現場出現斷電情況時，可以繼續保持運行8h，持續監控照明供電線路。

（6）遠程實時查詢。路燈監控系統有手機端APP和web等形態。用戶可以在互聯網環境下遠程方位系統，實現控制設備、遠程查看數據等功能。

四、結語

本文設計使用于GPRS網絡和ZigBee的無線傳感器構建智能路燈系統，可以實現對開關量和路燈各項參數的實時監控，可以進行時控、光控和手動控制，同時系統中可接入手持設備。系統運行過程可靠穩定，優化了路由算法，降低網絡功耗。

參考文獻：

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