城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用

汪曉輝

（鄭州市城市照明燈飾管理處，河南 鄭州450045）

0 引言

我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)起步較晚，但成長迅速，致使許多城市的道路設(shè)施跟不上社會的發(fā)展步伐，其中許多城市道路照明系統(tǒng)仍然沿用舊的方式，其系統(tǒng)模式存在很大弊端，如線路檢修不便，控制系統(tǒng)可變更性不強(qiáng)，亮燈誤差較大等問題。

1 城市路燈照明智能控制的優(yōu)越性

1.1 具有較強(qiáng)的節(jié)能性

由于城市在后半夜對于照明強(qiáng)度的要求不是很高，若使路燈整夜都工作，就會浪費(fèi)大量的電能，若采用“后夜燈”的工作方式，也會影響到一些居民的照明需求，但若采用智能控制的路燈照明系統(tǒng)，就可以很好的解決這一問題，實(shí)現(xiàn)即節(jié)能又能滿足照明需求的路燈系統(tǒng)，同時(shí)也降低了路燈的損耗，使路燈的使用壽命更長。

1.2 更好的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、方便管理

智能控制的路燈系統(tǒng)可以很好的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，也方便了市政人員對路燈的維護(hù)與管理，通過智能系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，可以很快掌握路燈的故障發(fā)生狀況，并及時(shí)采取措施進(jìn)行維修，這種集中的監(jiān)控管理，極大的減少了人工巡查所需的資源投入和人工作業(yè)量，提高了管理工作效率。

1.3 智能化、信息化、數(shù)據(jù)化程度高

由于主站和分站大量采用電腦和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，路燈的整體控制智能化、信息化程度相當(dāng)高，且從分站收集、反饋給主站的數(shù)據(jù)量也較大，這為智能系統(tǒng)開發(fā)決策和優(yōu)化、維修和維護(hù)提供了基礎(chǔ)。

2 系統(tǒng)組成及應(yīng)用

2.1 主控系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)

主控系統(tǒng)是指對所有路燈的控制和監(jiān)查系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)參與的范圍大小及硬件投入資金的金額，一般可由一臺或是多臺計(jì)算機(jī)和打印機(jī)或大屏幕的投影儀等組成。但通常情況對主控系統(tǒng)的配置是兩臺主控機(jī)，當(dāng)其中一臺正常工作時(shí)，另一臺則處于旁聽等待狀態(tài)。兩臺主控機(jī)中的信息的收發(fā)可以通過電隔離的途徑傳輸?shù)教幱跓醾錉顟B(tài)的另一主機(jī)。如果當(dāng)前主控機(jī)退出控制或關(guān)機(jī)，處于待命狀態(tài)的主控機(jī)將自動進(jìn)入操控狀態(tài)。

2.2 數(shù)據(jù)傳輸裝置

數(shù)據(jù)傳輸可分為無線傳輸和有線傳輸兩種方式。一般而言無線傳輸是通過手持步話機(jī)和無線電臺來實(shí)現(xiàn)。如果要采用有線傳輸?shù)姆绞?，則可以通過RS-485總線網(wǎng)、電話線、公用電話網(wǎng)進(jìn)行傳輸。

2.3 本地控制系統(tǒng)

本地控制系統(tǒng)是由配電柜、子站、電臺等組成的。每個(gè)本地控制系統(tǒng)都是一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)，當(dāng)主控機(jī)無法參與工作時(shí)，本地控制系統(tǒng)可以長期獨(dú)立實(shí)現(xiàn)路燈的開關(guān)控制。通常，如果主控機(jī)與本地控制系統(tǒng)是通過無線傳播的方式進(jìn)行信息通信，那么會受到通信距離和電臺功率的限制，且主控機(jī)對本地控制系統(tǒng)的調(diào)控會出現(xiàn)延遲現(xiàn)象，主控范圍越大，延遲現(xiàn)象越嚴(yán)重。解決此類問題可以通過添加主控機(jī)站來完成。首先將控制范圍劃分為多個(gè)區(qū)域，然后在各個(gè)區(qū)域建立主控機(jī)站，再通過如因特網(wǎng)這樣的廣域網(wǎng)，將各個(gè)主控機(jī)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和傳輸，實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市路燈照明的系統(tǒng)化。

3 功能模塊及應(yīng)用

3.1 本地控制系統(tǒng)中子站

在設(shè)計(jì)本地控制系統(tǒng)時(shí)，需要充分考量各種因素，如不同路段路燈與三相電功率的合理配置、各種類型路燈及相應(yīng)節(jié)能方式進(jìn)行組合的照明方式?？梢圆捎迷O(shè)置觸發(fā)器的方式進(jìn)行各種模式的組合，一種組合方式對應(yīng)一個(gè)觸發(fā)器，觸發(fā)器的數(shù)量及時(shí)組合方式的數(shù)量，在改善道路照明問題方面，方式也就十分豐富，但是其缺陷在于隨著而來的成本也會不斷增加。而本地控制系統(tǒng)中的子站的主要功能是控制路燈的開關(guān)，其基本控制機(jī)制為形成了完整的通信系統(tǒng)后，主控機(jī)將全面分析各個(gè)版塊內(nèi)的照明需要，包括晝夜時(shí)間!季節(jié)變化、天氣情況影響等，初步?jīng)Q定相應(yīng)的照明路燈的開關(guān)時(shí)間，該信息可以通過通信系統(tǒng)傳遞至子站。子站則會將該類開關(guān)信息進(jìn)行妥善保存，用于保存信息應(yīng)是靈活性較高的存儲器，可以根據(jù)不同的情況進(jìn)行更改信息。

3.2 通信模塊

各個(gè)計(jì)算機(jī)之間在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，需要以通信模塊為依托。通信模塊的主要組成部分包括電源插座!控制批示燈、調(diào)制解調(diào)器接口、串行接口、發(fā)送批示燈等，其主要作用在于可以作為外接電話線使用，還可以進(jìn)行無線電臺的接入。該通信模塊中的接口需要符合一定的標(biāo)準(zhǔn)，且調(diào)制解調(diào)與相應(yīng)接口之間需要采用光電隔離方式進(jìn)行耦合，使該系統(tǒng)不僅具有較強(qiáng)的抗干擾能力，穩(wěn)定性也較為良好。數(shù)據(jù)的傳輸路徑為先由計(jì)算機(jī)控制軟件利用串行接口將數(shù)據(jù)傳輸至通信模塊，通信模塊在接受信息后，將其轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的信息，最后實(shí)現(xiàn)信息的發(fā)送。

4 功能模塊分析及應(yīng)用

4.1 本地控制系統(tǒng)中子站分析

本地控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)務(wù)必要考慮不同路段路燈和三相電功率的分配，以及不同型號路燈和節(jié)能方式等的組合照明方式。本地控制系統(tǒng)中的子站主要完成的是路燈的開關(guān)控制，其控制流程是：當(dāng)通信系統(tǒng)完整建立之后，主控機(jī)將根據(jù)各個(gè)區(qū)域?qū)φ彰鞒潭鹊牟煌枨?，四季變化?dǎo)致的晝夜長短變化等因素，制定出最適用于該區(qū)域的路燈開關(guān)燈時(shí)刻表，并通過通信系統(tǒng)發(fā)送到各個(gè)本地控制系統(tǒng)的子站當(dāng)中。子站將會把接收到的開關(guān)燈時(shí)刻表存放在一個(gè)可改寫的只讀存儲器當(dāng)中。最后，子站作為本地控制系統(tǒng)和主控機(jī)之間的信息傳輸紐帶，它會把收集到的電流電壓信息通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)街骺叵到y(tǒng)當(dāng)中。

4.2 通信模塊分析

計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)外鏈設(shè)備之間是通過通信模塊的轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。通信模塊由電源插座、調(diào)制解調(diào)器接口、控制批示燈、發(fā)送批示燈、串行接口五部分構(gòu)成。該通信模塊選擇RS-485為串行接口方式，便于RS-485組網(wǎng)通訊的利用；而模塊采用的調(diào)制方式是：調(diào)制解調(diào)。它總要有兩方面的作用，一是可以成為外接電話線，通過收發(fā)共線的設(shè)置方式，但其最主要的功能是用來完成外接無線電臺設(shè)備，ITUTV213是該調(diào)制解調(diào)方式必須符合的標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)制方式是FSK半雙工的模式，1700Hz為它的中心頻率，頻偏為400Hz，通信速率是0～1200bps。而整個(gè)數(shù)據(jù)流向是：數(shù)據(jù)先由PC機(jī)平臺控制軟件利用串行接口傳輸?shù)酵ㄐ拍K之中，然后再由通訊模塊將接收的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為所需的信息方式進(jìn)行發(fā)送。

5 城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的發(fā)展前景

城市照明系統(tǒng)有保障行車和行人安全、方便市民的生活、優(yōu)化城市的環(huán)境等作用。城市路燈照明系統(tǒng)經(jīng)歷了三種評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，首先是照度標(biāo)準(zhǔn)，之后是亮度標(biāo)準(zhǔn)，目前是可見度標(biāo)準(zhǔn)。而其他照明系統(tǒng)仍沿用照度標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)，由此可見，城市道路照明系統(tǒng)為了適應(yīng)社會的發(fā)展正在不斷向高精端方向發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)以來，我們跨入了一個(gè)智能化的時(shí)代，單片機(jī)、PLC、互聯(lián)網(wǎng)等高新科技正逐步滲透于各個(gè)行業(yè)之中。而為了使城市路燈照明系統(tǒng)更好的服務(wù)于社會發(fā)展和人民生活需要，可以嘗試將上述高新技術(shù)手段應(yīng)用于該系統(tǒng)之中，使其早日完成智能化的系統(tǒng)模式。

6 總結(jié)

城市路燈照明智能控制系統(tǒng)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，符合時(shí)代的發(fā)展趨勢，該系統(tǒng)不僅能夠提高城市路燈照明系統(tǒng)的管理水平，降低城市電能的消耗，實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能，也能夠減少照明的誤差，提高城市居民的生活水平。

［1］周軍.關(guān)于城市路燈智能控制系統(tǒng)的研究[J].黑龍江科技信息,2012,28.

［2］郝洛西.中國城市亮化工程的若干問題[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2000，40 (s1):28-32.