城市路灯照明智能控制系统的应用

2015-08-15汪晓辉

科技视界 2015年1期

关键词：子站路灯传输

汪晓辉

（郑州市城市照明灯饰管理处，河南郑州450045）

0 引言

我国经济建设起步较晚，但成长迅速，致使许多城市的道路设施跟不上社会的发展步伐，其中许多城市道路照明系统仍然沿用旧的方式，其系统模式存在很大弊端，如线路检修不便，控制系统可变更性不强，亮灯误差较大等问题。

1 城市路灯照明智能控制的优越性

1.1 具有较强的节能性

由于城市在后半夜对于照明强度的要求不是很高，若使路灯整夜都工作，就会浪费大量的电能，若采用“后夜灯”的工作方式，也会影响到一些居民的照明需求，但若采用智能控制的路灯照明系统，就可以很好的解决这一问题，实现即节能又能满足照明需求的路灯系统，同时也降低了路灯的损耗，使路灯的使用寿命更长。

1.2 更好的实现监控、方便管理

智能控制的路灯系统可以很好的实现远程监控，也方便了市政人员对路灯的维护与管理，通过智能系统和监控系统，可以很快掌握路灯的故障发生状况，并及时采取措施进行维修，这种集中的监控管理，极大的减少了人工巡查所需的资源投入和人工作业量，提高了管理工作效率。

1.3 智能化、信息化、数据化程度高

由于主站和分站大量采用电脑和网络技术，路灯的整体控制智能化、信息化程度相当高，且从分站收集、反馈给主站的数据量也较大，这为智能系统开发决策和优化、维修和维护提供了基础。

2 系统组成及应用

2.1 主控系统的物理结构

主控系统是指对所有路灯的控制和监查系统，根据系统参与的范围大小及硬件投入资金的金额，一般可由一台或是多台计算机和打印机或大屏幕的投影仪等组成。但通常情况对主控系统的配置是两台主控机，当其中一台正常工作时，另一台则处于旁听等待状态。两台主控机中的信息的收发可以通过电隔离的途径传输到处于热备状态的另一主机。如果当前主控机退出控制或关机，处于待命状态的主控机将自动进入操控状态。

2.2 数据传输装置

数据传输可分为无线传输和有线传输两种方式。一般而言无线传输是通过手持步话机和无线电台来实现。如果要采用有线传输的方式，则可以通过RS-485总线网、电话线、公用电话网进行传输。

2.3 本地控制系统

本地控制系统是由配电柜、子站、电台等组成的。每个本地控制系统都是一个独立的控制系统，当主控机无法参与工作时，本地控制系统可以长期独立实现路灯的开关控制。通常，如果主控机与本地控制系统是通过无线传播的方式进行信息通信，那么会受到通信距离和电台功率的限制，且主控机对本地控制系统的调控会出现延迟现象，主控范围越大，延迟现象越严重。解决此类问题可以通过添加主控机站来完成。首先将控制范围划分为多个区域，然后在各个区域建立主控机站，再通过如因特网这样的广域网，将各个主控机站的数据进行收集和传输，实现整个城市路灯照明的系统化。

3 功能模块及应用

3.1 本地控制系统中子站

在设计本地控制系统时，需要充分考量各种因素，如不同路段路灯与三相电功率的合理配置、各种类型路灯及相应节能方式进行组合的照明方式。可以采用设置触发器的方式进行各种模式的组合，一种组合方式对应一个触发器，触发器的数量及时组合方式的数量，在改善道路照明问题方面，方式也就十分丰富，但是其缺陷在于随着而来的成本也会不断增加。而本地控制系统中的子站的主要功能是控制路灯的开关，其基本控制机制为形成了完整的通信系统后，主控机将全面分析各个版块内的照明需要，包括昼夜时间!季节变化、天气情况影响等，初步决定相应的照明路灯的开关时间，该信息可以通过通信系统传递至子站。子站则会将该类开关信息进行妥善保存，用于保存信息应是灵活性较高的存储器，可以根据不同的情况进行更改信息。

3.2 通信模块

各个计算机之间在进行数据通信时，需要以通信模块为依托。通信模块的主要组成部分包括电源插座!控制批示灯、调制解调器接口、串行接口、发送批示灯等，其主要作用在于可以作为外接电话线使用，还可以进行无线电台的接入。该通信模块中的接口需要符合一定的标准，且调制解调与相应接口之间需要采用光电隔离方式进行耦合，使该系统不仅具有较强的抗干扰能力，稳定性也较为良好。数据的传输路径为先由计算机控制软件利用串行接口将数据传输至通信模块，通信模块在接受信息后，将其转化为有价值的信息，最后实现信息的发送。

4 功能模块分析及应用

4.1 本地控制系统中子站分析

本地控制系统在设计时务必要考虑不同路段路灯和三相电功率的分配，以及不同型号路灯和节能方式等的组合照明方式。本地控制系统中的子站主要完成的是路灯的开关控制，其控制流程是：当通信系统完整建立之后，主控机将根据各个区域对照明程度的不同需求，四季变化导致的昼夜长短变化等因素，制定出最适用于该区域的路灯开关灯时刻表，并通过通信系统发送到各个本地控制系统的子站当中。子站将会把接收到的开关灯时刻表存放在一个可改写的只读存储器当中。最后，子站作为本地控制系统和主控机之间的信息传输纽带，它会把收集到的电流电压信息通过互联网传输到主控系统当中。

4.2 通信模块分析

计算机和计算机外链设备之间是通过通信模块的转换进行数据通信。通信模块由电源插座、调制解调器接口、控制批示灯、发送批示灯、串行接口五部分构成。该通信模块选择RS-485为串行接口方式，便于RS-485组网通讯的利用；而模块采用的调制方式是：调制解调。它总要有两方面的作用，一是可以成为外接电话线，通过收发共线的设置方式，但其最主要的功能是用来完成外接无线电台设备，ITUTV213是该调制解调方式必须符合的标准，调制方式是FSK半双工的模式，1700Hz为它的中心频率，频偏为400Hz，通信速率是0～1200bps。而整个数据流向是：数据先由PC机平台控制软件利用串行接口传输到通信模块之中，然后再由通讯模块将接收的信息数据转化为所需的信息方式进行发送。

5 城市路灯照明智能控制系统的发展前景

城市照明系统有保障行车和行人安全、方便市民的生活、优化城市的环境等作用。城市路灯照明系统经历了三种评价标准，首先是照度标准，之后是亮度标准，目前是可见度标准。而其他照明系统仍沿用照度标准评价，由此可见，城市道路照明系统为了适应社会的发展正在不断向高精端方向发展。进入20世纪以来，我们跨入了一个智能化的时代，单片机、PLC、互联网等高新科技正逐步渗透于各个行业之中。而为了使城市路灯照明系统更好的服务于社会发展和人民生活需要，可以尝试将上述高新技术手段应用于该系统之中，使其早日完成智能化的系统模式。