基于物聯網技術的智能LED路燈控制系統研究

【摘要】我國市政道路的發展在不斷延伸，路燈規模和數量不斷的增加，也產生很多的能量消耗，增加成本支出，所以造成較大的管理難度。道路照明是市政管理部門中一項非常重要并且艱巨的工作，市政管理部門需要積極的改造路燈，采取先進的技術手段，達到提升管理質量、節能減排以及降本增效的目標。本文進行分析基于物聯網技術的智能LED路燈控制系統設計策略。

【關鍵詞】物聯網技術;智能LED路燈;控制系統

當前城市交通發展逐漸的健全完善，應用夜間照明路燈期間，以往傳統路燈要消耗掉大量的電能，同時一些照明設備會造成較嚴重的環境污染。在現代社會的智慧城市發展環境下，智能LED路燈成為城市夜間照明的主要設備，已經漸漸的占據重要地位，傳統路燈相繼被淘汰[1-2]。設計智能LED路燈控制系統期間，應該科學的利用好物聯網技術，實現高質量的設計整體智能路燈。智能LED路燈具備諸多的優越性特點，被推廣應用于現代化城市建設中，帶給城市智慧建設重要的支持。當下的智能LED路燈設計和應用，還處在不斷的優化發展智能控制中，通過采取物聯網技術，促進LED路燈控制系統提升應用效率。

1智能LED路燈的應用價值

智能照明系統的重要優勢特點，就是可以進行遠程控制，帶給用戶多樣化的體驗，而且可以實現節能環保。智能照明系統解決方案中，經紅外傳感器能夠感知外界的途徑，實現有效的智能控制。如果人體是在傳感器有效區域部位，傳感器可以對于燈進行自動化的調整，讓其開啟或者關閉，進而達到節能、環保的成效。照度傳感器能夠對于環境光的改變進行準確掌握，自動性的平衡燈具亮度，讓產生的照明體驗更具備舒適度[3]。而且無線技術可以密切的關聯起室內燈具、傳感器節點、網關，構建起整體的網絡。

傳統高壓光源中，包含很多物質在后續的廢品處理中，是會影響到生態環境的。但是LED屬于固體光源，其中無氣體構成，路燈中不具備有害金屬汞，所以擁有環保、安全的優勢，不會嚴重的污染到周邊環境。而且LED光源具備較高的顯色指數以及顯色性良好，可以將物體的實際色彩進行良好還原，更加貼近于自然光色。另外，LED燈的應用時間較長，傳統高壓鈉燈大概是三年左右，LED燈應用年限通常超過五年時間。

2基于物聯網的智能路燈系統總體設計

首先，物聯網即指物物相連的互聯網，屬于新型的信息技術發展產物。物聯網涵蓋了兩項內涵，一個是物聯網的核心、基礎為互聯網，延伸和擴展了互聯網的一種技術信息網絡;另一個就是物聯網用戶端延伸、拓展到了任何物品和物品之間，交換信息并且進行通信。物聯網被廣泛的應用到了網絡融合中，其中包括智能感知、智能識別、普適計算等內容。

其次，智能路燈系統總體設計框架。以物聯網為基礎的智能路燈遠程控制系統，也就是一種ZigBee通信網絡，其中涉及到眾多構成，包括路燈區域協同控制器、路燈監控中心、路燈控制終端和路燈協同控制器、路燈區域協同之間的網絡等等[4]。路燈監控中心，重點任務就是統計相應信息，并整合、分析，合理的控制路燈區域協同控制器。協同控制器進行路燈明暗程度的靈活調節，對監控中心發出的命令進行執行，上報路燈終端采集發送數據。路燈控制終端展開監測對路燈運行狀態，采取GPRS網絡進行監控中心、協同控制器的連接通信。以ZigBee協議，對于終端和相應區域的協同控制器展開控制，實現傳輸數據資料。如下圖1。

3硬件設計策略

3.1路燈控制終端設計

基于路燈控制終端設計而言，應該加強功能設計以及組成結構分析，讓所有的部分凸顯出設計的功能。功能設計層面上分析，路燈控制終端具備了ZigBee的終端設備功能進行傳遞信息資料，在路燈網絡協調控制器內，進行實時的傳輸每個路燈的運行數據，同時需要達到單燈控制的作用，合理的調節路燈光線，再按照相應的運行狀態，實施單燈節能控制調節。

從路燈控制終端設計觀察，控制終端包括了數據采集模塊、無線通信模塊、處理器模塊、能量供應模塊幾項構成部分[5]。數據采集中，有聲音、光敏以及傳感器等，收集區域中聲音資料以及光照信息，并且轉化采集的信號為傳輸數字信號，其中的渠道就是處理電路，之后向微處理器進行傳遞。處理器可以良好的控制整體傳感器節點操作，發揮出數據采集、處理以及存儲的功效，然后實施無線通信模塊等的管理，達到信息交換的目標，發揮出收發數據的作用。電源模塊提供各種能量給傳感器，讓微型高容量電池供應能量。

3.2路燈區域協同控制器設計

從路燈區域協同控制器的功能層面講，其進行路段控制，達到網絡啟動、共享資源的效果，通過采取無線通信網絡，順暢的傳遞有價值的信息。路燈區域協同控制器，可以接收到各路燈控制終端所采集的數據信號，給相關監控中心進行傳輸，并且傳遞監控中心發送的執行命令，指導路燈控制終端進行指令內容的實施。此控制器的工作原理，即經光敏傳感器，將道路光照信號采集，并且傳輸智能控制器信號，對路燈進行控制，靈活的開啟、關閉[6]。另外，可以按照車輛量、聲音傳感器信息，調整照明電路、輸出電壓，保障供電處于平衡狀態，達到節能控制的效果。

3.3路燈控制終端和區域協同控制器之間的通信設計

建設路燈控制終端、區域協同控制器的通信網絡，完成區域協調，采取控制器時間以及光照信息測量，診斷路燈終端故障，落實移動檢測，通過運用ZigBee無線網絡，讓協同控制器、路燈終端的通信更加暢通。設計系統期間，要考慮到實際的通信組網特點，有效的聯合運用傳統路燈控制模式、ZigBee模式，依據各路段時間特點，合理的控制好協調器的布置。另外按照組網要求，對路燈狀態展開分析，提升節能的功效。

3.4監控中心

系統監控中心進行監控整體路燈，同時掌握住每一路段的路燈網絡協調控制器情況，調整路燈控制終端相關電壓、電流等等。管理者可以通過監控中心提供的直觀的圖表內容，了解信息，做好科學的決策。并且按相關控制要求，制定出系統決策，在路燈網絡協調器內進行發送決策指令。如果出現異常的問題，就會自行的發出報警處理。

4系統軟件設計策略

基于物聯網技術的智能路燈控制系統軟件設計中，涵蓋了終端監測軟件、通信模塊兩種構成。設計終端監測軟件，其在遠端服務器上進行安裝，控制的途徑就是功能模塊。通信模塊屬于遵循傳輸功能特點設計的。系統軟件屬于直接跟用戶聯系的應用終端，設計系統軟件，需要簡潔、美觀的界面，考慮用戶需求，進行控制界面的設計[7-8]。系統軟件將操作人員控制指令，向硬件設備層進行發送，控制好硬件，同時將下層的數據信息，在上層軟件控制系統中發回。系統屬于控制軟件終端，設計終端功能中，功能模塊是涉及到了故障報警、控制器管理等，路燈監控功能模塊將各街道路燈信息資料、路燈運行狀態進行反映。故障報警功能模塊會記錄故障信息，之后上報處理，方便工作人員維護路燈，工作人員按需檢索報警信息。開關燈計劃功能模塊，運用最小的時間單位，合理的配置時間，開關燈計劃的調整，是按照季節改變、異常情況等進行的。

結語：

在遠程智能LED路燈控制系統設計中，建立在物聯網技術基礎上，可以將路燈遠程控制目標有效的實現，同時可以有效的推動建設現代化的智慧城市，促使將電力供應水平更顯著的提升。當前此技術在不斷的深化發展著，也必然會更多的應用到未來城市化發展中。隨著社會的發展，基于物聯網技術的智能LED路燈控制系統會把其優勢更充分的發揮，作為路燈智能控制主流，作為智慧城市體系架構中關鍵的構成。

參考文獻：

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[8]蘇航，肖雪.LED路燈的智能控制技術模式及應用前景研究[J].中國管理信息化，2018，（18）：165-167.

基金項目：阿壩師范學院校級項目，項目名稱：基于物聯網的一種智能LED燈控制系統研究，項目類型：校級規劃，項目編號：ASB17-03

作者簡介：符紅霞（1978-），女，漢族，四川達縣人，阿壩師范學院，副教授，主要研究方向：計算機應用。

（阿壩師范學院 四川汶川 623000）