浅析城市路灯照明智能控制研究
安科瑞 缪凯伦
摘要：随着社会不断地发展与进步，城市化进程加快，路灯照明控制系统也逐渐向着智能化的方向发展。本文介绍了城市路灯照明智能系统的作用，分析了系统的设计以及实际应用，让路灯在城市化基础建设中作出更大贡献，为人们提供良好的服务。
关键词：城市路灯；路灯智能照明；智能照明控制系统
0.引言
自改革开放以来，我国经济发生了重大的改变，人们的生活水平日益提高。而城市路灯作为城市生活中的基础设施之一，应该认识到其中的重要性。随着城镇化进程的加快，传统的人工控制模式已经很难适应如今时代发展的脚步。因此，要正确认识城市路灯照明系统的设计与实际应用，从而促进城市化发展。
1.城市路灯照明智能控制系统的作用
城市路灯照明系统的作用主要体现在三个方面:一是节能性。 由于考虑到灯具本身的光衰现象，设计使用初期路面照度肯定会有大量的余量，智能控制的路灯通过调光可以在满足路面照度需求的前提下，降低线路功耗，节约能源，降低碳排放，同时还可以延长灯具寿命。二是便捷性，由于是智能化控制，可以通过远程的实时监控，方便人们的管理。如果遇到故障时，也能通过即时的报警来安排快速的抢修，提高工作管理的效率，减少投入的资本。三是信息化与数据化的程度高，智能控制通过新的IoT技术对整个道路照明系统进行大数据分析，从收集信息到数据分析，提供优化的决策与服务。
2.城市路灯照明智能控制系统的设计分析
2.1硬件系统设计
硬件的设计系统主要是包括节点控制器、GPRS模块、传感器模块、电源模块。在节点控制器中较为常见的是利用GPRS通信与Zigbee技术所组成的数据传输，对传感器与路灯进行信息的收集，并将数据信息传递给监控中心（路灯监控云平台）。使用GPRS模板时，能够利用移动运营商的网络实现远程的数据连接。而传感器模块的主要功能则是照度与运行状态的监测两个部分。对于照明的强度可以使用TSL2550，是一种数字式的信号采集芯片，在电路上结合两个光电二极管与数据压缩的转换器，就可以提供一个大动态范围内的光照度实时数据。
2.2软件系统设计
针对城市路灯照明智能系统的控制，在设计完成主系统之后，要对模块以及各项参数进行详细的计算，正确的处理好系统中对网络传感器所进行的组网。在完成这些之后，对照明传感器和运行传感器进行相应的绑定，路由节点传感器在经过处理后，通过Zigbee技术传输到协调器上，再利用GPRS传递到上位机上。上位机处理相关的数据信息，确保所有程序都能顺利完成，从而实现正常的照明控制与监测。在整个照明系统设计的过程中，还需要灯具完成上级的命令，实行终末的状态。而针对没有正常运行的灯具，在发生故障时会发送警报，并且由技术人员进行检查与维护，从而达到实时监控的目的。
3.城市路灯照明智能控制系统的实际应用
3.1系统组成的应用
在系统控制中是由主控系统和本地系统组成的，根据系统参与的范围来决定资金的投入。通常情况下主控系统是有多台计算机所组成的。两台主控机的信息收集利于更好的接受数据，当一台系统进行等待状态时，另一台系统就可以直接进行操作。本地的控制系统是包括了配电柜、子站和电台，要知道每一个本地的控制系统都是一个独立的个体。例如当主控机与与本地控制系统可以通过无线传播的方式进行信息通信，会受到基站覆盖距离、网络容量等因素的影响，出现延迟的现象。那么针对这方面的问题，想要有效的解决就可以通过主控机站来完成，将控制的范围分成多个区域，通过互联网，将主控机上的数据进行统一的收集与处理，这样就能实现整个城市路灯照明智能控制系统化。
3.2功能模板的应用
对于功能模板的控制，在实际设计时要充分的考虑到各种因素，针对不同路段与电功率的合理配置，灯型以及节能方式的组合应用。当通信系统建设完成之后，根据不同区域对于照明的不同需求，制定出适合各个区域照明强度的的开关时刻表。然后通过通讯系统发生到
各个子站中，改写成存储器的形式，终末子站作为本地系统与主控机之间信息传递的关键所在，会将收集到的电流与电压通过互联网传递到每个主控系统中。计算机设备之间的相互联系，是通过通讯模板的转换进行数据信息的统计，将电源插座、串联接口、发送指示灯等相
互连接。整个数据流的方向中，应该先由数据PC机平台控制软件向串行接口传输到通讯设备中，将接受到的信息用信息数据进行转化。
4.安科瑞为路灯智能照明控制系统提供方案
4.1安科瑞智能照明监控系统采用分层分布式结构，即站控层，通讯层与间隔层； 如图（1）所示：
图（1）网络拓扑图
间隔设备层主要为：开关驱动器，这些装置分别对应相应的一次设备安装在电气柜内，这些装置均通过现场KNX总线组网通讯，实现数据现场采集。
网络通讯层主要为：智能照明网关，其主要功能为把分散在现场采集装置集中控制，同时远传至站控层，完成现场层和站控层之间的数据交互。
站控管理层：设有高性能工业计算机、显示器、UPS电源、打印机等设备。监控系统安装在计算机上，集中采集显示现场设备运行状况，以人机交互的形式显示给用户。 以上开关模块均采用KNX总线传输，一般都采用4根连线，接线简单方便，传输距离可达1.2km。
4.2安科瑞智能照明系统组成
1.定时控制
通过时钟管理器，实现整个系统的有关区域照明的定时和自动管理功能，实现公共通道、景观照明、泛光照明、车库照明定时控制。如百叶窗定时升降、集中供热定时调节、节假日照明定时关闭、定时通知等。
2.场景控制
智能照明控制系统根据各个部门的需求，设定不同种类的场景模式，进行各种照明灯光的组合，达到美化工作环境的效果；结合人体感应传感器，当人员离开时，关闭所有该会议室照明。
3.实时监控
中心控制室，配置一台中控主机，所有照明控制设备，通过KNX网关，接入监控系统，操作管理人员，可以通过中控电脑，实时监视总线、区域、楼层、楼栋等照明状态，并可根据需求进行控制调整。系统绘图工具支持向量图和多层页面，图形页面缩放方便，切换简单，支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等图形对象的嵌入、支持二维、三维图元的绘制，增加可视化的空间效果。
4.报警处理
系统提供了警报处理能力，用户可采用编程来完成不同的任务，当某种警报条件出现时应做什么，可由用户自行确定。
5.事件通报 系统提供了事件通报功能，支持邮件通报、文本输出以及事件驱动打印，可按照用户预先设置的条件，触发事件通报功能。
4.3设备选型
5.结束语
城市路灯照明控制系统是现代科技进行的结果，符合当今设计的发展趋势。在对系统进行设计时，需要结合实际的情况，做好各个系统的研究，选择合适的硬件与软件，保障城市照明系统可以正常的运行。这样才能提高城市路灯照明的科学化管理，实现节能环保，促进人们生活水平的提高。
审核编辑：汤梓红
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