基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘要】我國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，很多城市電力資源在城市路燈照明上進(jìn)行運(yùn)用，而且一個(gè)城市的現(xiàn)代化發(fā)展水平，可以通過城市路燈的智能化程度體現(xiàn)出來，以往的傳統(tǒng)路燈控制系統(tǒng)，已經(jīng)不能達(dá)到現(xiàn)代城市發(fā)展的需求了，所以科學(xué)的設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程智能路燈控制系統(tǒng)，屬于未來城市照明控制方面的重要發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng);遠(yuǎn)程智能路燈;控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)有線連接的路燈照明系統(tǒng)具有比較錯(cuò)綜復(fù)雜的線路，不容易進(jìn)行擴(kuò)展移動(dòng)，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(jīng)不能良好的滿足國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求了。為了改善傳統(tǒng)路燈的不足，相關(guān)從業(yè)者開始把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效的與路燈系統(tǒng)聯(lián)系起來，以無線的控制方式，使得路燈建設(shè)更具備智能化的特點(diǎn)[1]。此物聯(lián)技術(shù)有效的結(jié)合起路燈照明系統(tǒng)，是發(fā)展的重要趨勢(shì)[2]。另外，為遵循現(xiàn)代的可持續(xù)發(fā)展原則，基于節(jié)能減排的角度采取的LED路燈照明，是建立在Zigbee技術(shù)基礎(chǔ)上的物聯(lián)網(wǎng)路燈控制系統(tǒng)，其優(yōu)越性就是安全穩(wěn)定、高效智能等。

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展及其在智能路燈控制系統(tǒng)應(yīng)用的意義分析

1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的前提下展開的一種擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的信息承載體中，比較重要的構(gòu)成部分就是通信網(wǎng)、電網(wǎng)，發(fā)揮出的主要功效就是獨(dú)立尋址功能，交換信息，達(dá)到信息的互通效果。中國在1999年就開始加強(qiáng)研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的傳感網(wǎng)，目前這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展的速度不斷加快，在很多方面構(gòu)建起了完善的產(chǎn)業(yè)鏈，例如材料、加工、系統(tǒng)控制等，而且中國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用以及發(fā)展，在世界上也占據(jù)了重要地位。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以在很多領(lǐng)域進(jìn)行運(yùn)用，主要體現(xiàn)在智能電網(wǎng)、智能物流、智能家居等，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能路燈控制系統(tǒng)中，是近年來的重要研究內(nèi)容。

1.2物理網(wǎng)技術(shù)在智能路燈控制系統(tǒng)應(yīng)用的意義分析

在城市建設(shè)中，路燈屬于重要的基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)于城市的發(fā)展水平具有直觀的影響。對(duì)傳統(tǒng)的路燈控制系統(tǒng)而言，主要的不足就是，不能將路燈能耗等數(shù)據(jù)信息，向控制中心進(jìn)行及時(shí)的反饋，一旦路燈產(chǎn)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(guī)模相繼擴(kuò)大的情況下，傳統(tǒng)路燈照明系統(tǒng)在管理路燈上凸顯出諸多不足，而且其缺少節(jié)能功能、大量消耗電能、路燈故障隨機(jī)性較大等局限，使得加強(qiáng)研究設(shè)計(jì)更先進(jìn)的智能路燈控制系統(tǒng)成為主要的內(nèi)容[3-4]。

通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加入到路燈控制系統(tǒng)中，以智能化控制模式，不管是在管理方面還是維護(hù)方面，均可明顯的提升質(zhì)量和效率，物理網(wǎng)技術(shù)的智能路燈控制系統(tǒng)，能夠?qū)㈦娔軗p耗問題有效的降低，最大限度的減小環(huán)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(tǒng)中采取先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，也可以達(dá)到路燈控制系統(tǒng)智能化管理的效果，從而提升路燈系統(tǒng)管理效率，可以及時(shí)的進(jìn)行路燈系統(tǒng)報(bào)警。建立在物理網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的智能路燈控制系統(tǒng)，其通信介質(zhì)以交直流電線，將替代傳統(tǒng)的鋪設(shè)電纜模式，具備可靠的有線通信方式，不會(huì)因?yàn)橥饨缫蛩囟a(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。而且分組管理照明路燈，可自行的智能化設(shè)置路燈的照明時(shí)間，遠(yuǎn)程控制路燈照明系統(tǒng)，全天候的得到重要數(shù)據(jù)信息，靈活調(diào)整亮度，減少用電損耗問題，并能夠增加應(yīng)用路燈燈具的時(shí)間。

2基于Zigbee的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遠(yuǎn)程智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)探究

基于Zigbee的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其重要基礎(chǔ)就是Zigbee技術(shù)，通訊要求跟IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)有所契合，可以將兩千米物聯(lián)網(wǎng)范圍之內(nèi)的，以及在無較高的數(shù)據(jù)傳輸速率的很多電子設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)通信。即使在數(shù)千個(gè)微小傳感器之間，也能達(dá)到通信的目標(biāo)。基于Zigbee的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以讓全部的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物物的相連、相通以及從而達(dá)到通信的目標(biāo)管理。

2.1遠(yuǎn)程智能路燈控制系統(tǒng)組成

此系統(tǒng)的構(gòu)成，主要涵蓋了兩個(gè)內(nèi)容，硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)的構(gòu)成涵蓋以下幾方面：Zigbee單燈控制器、服務(wù)器、路由器、集中控制器等（如下圖1）;軟件系統(tǒng)包括了三個(gè)層次：數(shù)據(jù)采集層、業(yè)務(wù)處理層、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)層（如下圖2）。

2.2遠(yuǎn)程智能路燈控制系統(tǒng)的單燈控制器

此單燈控制器采取的技術(shù)就是無線Zigbee方式，發(fā)揮出傳輸數(shù)據(jù)、控制網(wǎng)絡(luò)等作用，同時(shí)具備了控制開關(guān)、PWM調(diào)光、采集功率數(shù)據(jù)和電壓、電流數(shù)據(jù)等作用，另外可以進(jìn)行檢測(cè)故障[6]。其工作的重要原理就是，經(jīng)Zigbee 物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，形成與感知匯集節(jié)點(diǎn)的通信。經(jīng)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，把所收集LED路燈、關(guān)燈工作狀態(tài)以及功率因數(shù)等等指標(biāo)向控制器提交。接收控制器的控制指令，進(jìn)行開、關(guān)照明設(shè)施，同時(shí)實(shí)施調(diào)整照度等。同時(shí)其具有自動(dòng)組網(wǎng)功能，能夠把一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)，向著路由或普通節(jié)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置，其所擁有的物理層性能、自動(dòng)路由特點(diǎn)，提供給用戶安穩(wěn)的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)。在Zigbee單燈控制器中，具備無線Zigbee技術(shù)，不用加設(shè)通信線路，采取原有電力線就能進(jìn)行監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程單燈，在監(jiān)管好全部設(shè)定的控制區(qū)域的同時(shí)，也能夠以路段或片區(qū)為單位編組，監(jiān)管某幾個(gè)部分。

2.3遠(yuǎn)程智能路燈控制系統(tǒng)集中控制器

集中控制器運(yùn)用CPU（AT91RM9000系列，生產(chǎn)企業(yè)是ATMEL公司）。對(duì)于此CUP所具備的強(qiáng)大硬件功能充分的利用，包含的部分就是10/100M 以太網(wǎng)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(wǎng)接口，支持以太網(wǎng)遠(yuǎn)程通訊方式。在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)中，集中控制器經(jīng)各種渠道，促使程序進(jìn)行升級(jí)，其中包括了網(wǎng)絡(luò)以及串行通信口等途徑。同時(shí)經(jīng)GPRS，達(dá)到了遠(yuǎn)程升級(jí)程序的目標(biāo)。其主要的優(yōu)越性就是，外科是全密封防護(hù)的，具備較強(qiáng)的抗干擾能力，在惡劣的環(huán)境下，可以防范干擾到信號(hào)。

2.4遠(yuǎn)程智能路燈控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

監(jiān)控系統(tǒng)管理中，涉及到了數(shù)據(jù)采集層、業(yè)務(wù)處理層、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)層，并且底層逐級(jí)向上的布設(shè)。在數(shù)據(jù)采集層中，涵蓋的主要部分就是前端集中控制器和企業(yè)客戶端。其發(fā)揮出的功效就是，進(jìn)行各種運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，同時(shí)及時(shí)的執(zhí)行用戶下發(fā)的指令;在業(yè)務(wù)處理層中，涵蓋了各種服務(wù)器，主要具有Web 集中管理服務(wù)器以及通訊服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器等，對(duì)于各前端集中控制器進(jìn)行管理，同時(shí)處理相關(guān)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等;在數(shù)據(jù)呈現(xiàn)層中，經(jīng)B/S方式，把監(jiān)控管理系統(tǒng)控制模式展示給用戶，讓其按照自身的財(cái)力、需求等，進(jìn)行合理的投入，科學(xué)的配置[7-8]。在監(jiān)控管理軟件中，主要的核心基礎(chǔ)就是路燈管理計(jì)劃模塊、報(bào)警信息分析和提示模塊，結(jié)構(gòu)為超強(qiáng)直觀的圖形結(jié)構(gòu)，精準(zhǔn)的判斷以及分析，同時(shí)定位故障，對(duì)故障進(jìn)行標(biāo)注，可以實(shí)時(shí)的進(jìn)行這些內(nèi)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(yōu)勢(shì)就是，能夠?qū)收蠁栴}盡早的預(yù)示，確保燈亮。

2.5遠(yuǎn)程智能路燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能路燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，涵蓋了終端監(jiān)測(cè)軟件、通信模塊兩種構(gòu)成。設(shè)計(jì)終端監(jiān)測(cè)軟件，在遠(yuǎn)端服務(wù)器上進(jìn)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(diǎn)設(shè)計(jì)的。

3結(jié)語

本文探究了基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程智能路燈控制系統(tǒng)，此種采取Zigbee物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠(yuǎn)程智能LED路燈控制系統(tǒng)，最大的優(yōu)越性就是可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)的問題，預(yù)知嚴(yán)重故障，有效減少巡燈周期，解放工作者的勞動(dòng)力，在一定程度上節(jié)約了人力資源、物力資源。另外，對(duì)于各種包括短路、失電以及電流突變等在內(nèi)的故障現(xiàn)象，系統(tǒng)可以將有價(jià)值的信息，及時(shí)的傳達(dá)給值班者，讓工作人員迅速的針對(duì)性處理，降低因設(shè)備故障而產(chǎn)生的大量經(jīng)濟(jì)損失。此外，在此系統(tǒng)應(yīng)用期間，可精準(zhǔn)的開關(guān)燈，讓各盞燈具備最佳的亮燈時(shí)間，促使增加燈具應(yīng)用年限，降低更換率，節(jié)約換燈成本。綜上所述，此種路燈控制方式具備先進(jìn)化、智能化、舒適化的特點(diǎn)，未來前景廣闊，是一種適合當(dāng)今社會(huì)的、重要的發(fā)展模式。

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基金項(xiàng)目：本文系阿壩師范學(xué)院校級(jí)項(xiàng)目，基于物聯(lián)網(wǎng)的一種智能LED燈控制系統(tǒng)研究（編號(hào)：ASB17-03）。

作者簡介：符紅霞（1978—），女，本科，副教授，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。