基于物聯網的遠程智能路燈控制系統設計

【摘要】我國的社會經濟高速發展，很多城市電力資源在城市路燈照明上進行運用，而且一個城市的現代化發展水平，可以通過城市路燈的智能化程度體現出來，以往的傳統路燈控制系統，已經不能達到現代城市發展的需求了，所以科學的設計基于物聯網的遠程智能路燈控制系統，屬于未來城市照明控制方面的重要發展方向。

【關鍵詞】物聯網;遠程智能路燈;控制系統

傳統有線連接的路燈照明系統具有比較錯綜復雜的線路，不容易進行擴展移動，而且需要支出大量的資金，缺少較高的智能化程度，因此已經不能良好的滿足國民經濟的發展需求了。為了改善傳統路燈的不足，相關從業者開始把物聯網技術有效的與路燈系統聯系起來，以無線的控制方式，使得路燈建設更具備智能化的特點[1]。此物聯技術有效的結合起路燈照明系統，是發展的重要趨勢[2]。另外，為遵循現代的可持續發展原則，基于節能減排的角度采取的LED路燈照明，是建立在Zigbee技術基礎上的物聯網路燈控制系統，其優越性就是安全穩定、高效智能等。

1物聯網技術發展及其在智能路燈控制系統應用的意義分析

1.1物聯網技術發展

物聯網技術是基于互聯網技術的前提下展開的一種擴展的網絡技術。物聯網的信息承載體中，比較重要的構成部分就是通信網、電網，發揮出的主要功效就是獨立尋址功能，交換信息，達到信息的互通效果。中國在1999年就開始加強研究物聯網技術的傳感網，目前這項技術發展的速度不斷加快，在很多方面構建起了完善的產業鏈，例如材料、加工、系統控制等，而且中國物聯網技術的應用以及發展，在世界上也占據了重要地位。物聯網技術可以在很多領域進行運用，主要體現在智能電網、智能物流、智能家居等，而物聯網技術應用于智能路燈控制系統中，是近年來的重要研究內容。

1.2物理網技術在智能路燈控制系統應用的意義分析

在城市建設中，路燈屬于重要的基礎設施，對于城市的發展水平具有直觀的影響。對傳統的路燈控制系統而言，主要的不足就是，不能將路燈能耗等數據信息，向控制中心進行及時的反饋，一旦路燈產生了故障問題就束手無策，不利于維修人員盡快的維修故障。在城市規模相繼擴大的情況下，傳統路燈照明系統在管理路燈上凸顯出諸多不足，而且其缺少節能功能、大量消耗電能、路燈故障隨機性較大等局限，使得加強研究設計更先進的智能路燈控制系統成為主要的內容[3-4]。

通過將物聯網技術加入到路燈控制系統中，以智能化控制模式，不管是在管理方面還是維護方面，均可明顯的提升質量和效率，物理網技術的智能路燈控制系統，能夠將電能損耗問題有效的降低，最大限度的減小環境污染的程度，所以可明顯減少資金投入[5]。而且，若路燈系統中采取先進的物聯網技術，也可以達到路燈控制系統智能化管理的效果，從而提升路燈系統管理效率，可以及時的進行路燈系統報警。建立在物理網技術基礎上的智能路燈控制系統，其通信介質以交直流電線，將替代傳統的鋪設電纜模式，具備可靠的有線通信方式，不會因為外界因素而產生嚴重的負面影響。而且分組管理照明路燈，可自行的智能化設置路燈的照明時間，遠程控制路燈照明系統，全天候的得到重要數據信息，靈活調整亮度，減少用電損耗問題，并能夠增加應用路燈燈具的時間。

2基于Zigbee的物聯網技術遠程智能路燈控制系統設計探究

基于Zigbee的物聯網技術，其重要基礎就是Zigbee技術，通訊要求跟IEEE802.15.4標準有所契合，可以將兩千米物聯網范圍之內的，以及在無較高的數據傳輸速率的很多電子設備之間實現通信。即使在數千個微小傳感器之間，也能達到通信的目標。基于Zigbee的物聯網技術，可以讓全部的系統實現物物的相連、相通以及從而達到通信的目標管理。

2.1遠程智能路燈控制系統組成

此系統的構成，主要涵蓋了兩個內容，硬件系統和軟件系統。硬件系統的構成涵蓋以下幾方面：Zigbee單燈控制器、服務器、路由器、集中控制器等（如下圖1）;軟件系統包括了三個層次：數據采集層、業務處理層、數據呈現層（如下圖2）。

2.2遠程智能路燈控制系統的單燈控制器

此單燈控制器采取的技術就是無線Zigbee方式，發揮出傳輸數據、控制網絡等作用，同時具備了控制開關、PWM調光、采集功率數據和電壓、電流數據等作用，另外可以進行檢測故障[6]。其工作的重要原理就是，經Zigbee 物聯網絡，形成與感知匯集節點的通信。經物聯網絡，把所收集LED路燈、關燈工作狀態以及功率因數等等指標向控制器提交。接收控制器的控制指令，進行開、關照明設施，同時實施調整照度等。同時其具有自動組網功能，能夠把一個通信節點，向著路由或普通節點進行動態配置，其所擁有的物理層性能、自動路由特點，提供給用戶安穩的網絡通信服務。在Zigbee單燈控制器中，具備無線Zigbee技術，不用加設通信線路，采取原有電力線就能進行監測遠程單燈，在監管好全部設定的控制區域的同時，也能夠以路段或片區為單位編組，監管某幾個部分。

2.3遠程智能路燈控制系統集中控制器

集中控制器運用CPU（AT91RM9000系列，生產企業是ATMEL公司）。對于此CUP所具備的強大硬件功能充分的利用，包含的部分就是10/100M 以太網接口、RS485接口、USB 接口以及RS232本地通訊接口等。采取GPRS通信舉措，擁有本地以太網接口，支持以太網遠程通訊方式。在穩定運行狀態中，集中控制器經各種渠道，促使程序進行升級，其中包括了網絡以及串行通信口等途徑。同時經GPRS，達到了遠程升級程序的目標。其主要的優越性就是，外科是全密封防護的，具備較強的抗干擾能力，在惡劣的環境下，可以防范干擾到信號。

2.4遠程智能路燈控制系統的軟件設計

監控系統管理中，涉及到了數據采集層、業務處理層、數據呈現層，并且底層逐級向上的布設。在數據采集層中，涵蓋的主要部分就是前端集中控制器和企業客戶端。其發揮出的功效就是，進行各種運行數據的采集，同時及時的執行用戶下發的指令;在業務處理層中，涵蓋了各種服務器，主要具有Web 集中管理服務器以及通訊服務器、數據處理服務器等，對于各前端集中控制器進行管理，同時處理相關數據業務等;在數據呈現層中，經B/S方式，把監控管理系統控制模式展示給用戶，讓其按照自身的財力、需求等，進行合理的投入，科學的配置[7-8]。在監控管理軟件中，主要的核心基礎就是路燈管理計劃模塊、報警信息分析和提示模塊，結構為超強直觀的圖形結構，精準的判斷以及分析，同時定位故障，對故障進行標注，可以實時的進行這些內容，在不同層次的工作者中均適用。另外，管理軟件最有效的優勢就是，能夠對故障問題盡早的預示，確保燈亮。

2.5遠程智能路燈控制系統軟件設計

在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，在遠端服務器上進行安裝，控制的途徑就是功能模塊。通信模塊是屬于遵循傳輸功能特點設計的。

3結語

本文探究了基于物聯網的遠程智能路燈控制系統，此種采取Zigbee物聯網技術的遠程智能LED路燈控制系統，最大的優越性就是可以及時發現故障點的問題，預知嚴重故障，有效減少巡燈周期，解放工作者的勞動力，在一定程度上節約了人力資源、物力資源。另外，對于各種包括短路、失電以及電流突變等在內的故障現象，系統可以將有價值的信息，及時的傳達給值班者，讓工作人員迅速的針對性處理，降低因設備故障而產生的大量經濟損失。此外，在此系統應用期間，可精準的開關燈，讓各盞燈具備最佳的亮燈時間，促使增加燈具應用年限，降低更換率，節約換燈成本。綜上所述，此種路燈控制方式具備先進化、智能化、舒適化的特點，未來前景廣闊，是一種適合當今社會的、重要的發展模式。

參考文獻：

[1]石英春，雷道仲.基于窄帶物聯網路燈控制系統的設計與實現[J].計算機測量與控制，2020，28（9）：127-130.

[2]姚暢，張李元，左少華.基于NB-IoT的路燈物聯網控制系統[J].物聯網技術，2019，9（12）：94-97.

[3]耿波.基于物聯網技術的智能LED路燈控制系統研究[J].現代制造技術與裝備，2019（7）：120-121.

[4]林劍萍.基于窄帶物聯網的智能路燈監控系統設計[J].綿陽師范學院學報，2019，38（5）：39-43.

[5]鄭良仁，劉亮輝，喬鑫陽.基于RFID物聯網技術的校園路燈智能控制系統[J].電子制作，2019（3）：33-34.

[6]宋洪儒，王宜懷，楊凡.基于窄帶物聯網的智能路燈控制系統設計與實現[J].現代電子技術，2019，42（2）：172-176.

[7]張琴，劉忠富，田維香，等.基于遠程監控的多功能小區智能路燈系統[J].智能計算機與應用，2018，8（5）：164-166.

[8]朱寶華.基于物聯網技術的智能路燈控制系統設計[J].無線互聯科技，2017（8）：48-49.

[9]李艷嬌.基NB--IoT的小區智能路燈監控系統的設計與實現[D].上海：上海師范大學，2019.

[10]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，2018，21（18）：165-167.

基金項目：本文系阿壩師范學院校級項目，基于物聯網的一種智能LED燈控制系統研究（編號：ASB17-03）。

作者簡介：符紅霞（1978—），女，本科，副教授，研究方向：計算機應用。