城市路灯照明中的智能控制系统探究

马勇

摘要：随着城市现代化建设水平的增强，人们对路灯照明系统的作用和功能需求不断增加，智能控制系统越来越多得被人们应用，本文针对城市路灯照明中智能控制系统进行了深入的探究。

关键词：城市路灯；照明；智能控制系统

中图分类号：U491.53 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2016）05—161—02

前言

随着信息技术的高速发展，城市路灯照明中智能控制系统的应用逐渐增强，基于其高效节能的性能，我们应该大力推广其应用，并注重其设计质量。

1城市路灯照明中智能控制系统的组成

城市路灯照明中的智能化控制系统主要有主控系统、本地控制系统以及数据传输系统三部分构成。

1.1主控制系统

城市路灯照明中的智能化控制系统的主控制系统负责的是对城市照明路灯的性能、质量进行检查，对路灯照明进行直接的监控。由于智能控制的相关要求，主控制系统需要引进多项设备，例如：计算机、打印机以及投影仪等等，来实现对城市路灯照明系统的照明状态进行全面的监控。计算机是主控制系统的主要设备，并且在控制系统中需要配置两台计算机，一台是用来进行正式的智能控制，而另一台为备用，以备不时之需，这样在电隔离的状态下，也能够保证信息在计算机以及两台计算机中的稳定传输。同时主控制系统还带有自动操作的能力，即能够根据城市照明的需求来自行控制，并且在全面的监控、监测下，有效的提升智能化控制系统的运行水平。

1.2本地控制系统

本地控制系统与主控制系统之间使用的是无线连接，容易被通信干扰，这样本地控制系统会因为主控机的影响而出现时间上的延迟。在本地控制系统中安装主控机站，区分主站区域，在主站模块里有效的装设主控机战，使主控机站可以运用互联网汇集运行信息，促进信息的准确传递，使本地控制系统在城市路灯照明中发挥作用。建立信息存储系统，保证运行信息的完整，防止数据信息丢失。对城市路灯照明的管理工作进行合理的规划，完善系统的维护工作。

1.3数据传输系统

城市路灯照明中的智能化控制系统的数据传输分为有线和无线两种方式。有线传输即通过智能化、网络化的形式来进行数据传输，像RS 485总线网等。而无线传输则需要运用相关的设备来完成数据的传输，例如无线电台等。城市路灯照明中的智能化控制系统需要通过无线电台的形式来进行各个控制部分的数据传输。

2城市路灯照明中智能化控制系统的设计

2.1硬件系统设计

2.1.1节点控制器

常见节点控制器分为协调器与路由器两种。其中协调器主要通过GPRS通信技术向上与上位机进行远程通信。并利用ZigBee技术向下与路由器节点完成各项数据信息的传输。协调器程序主要功能包括系统初始化、终端节点中策、串口命令接受与执行以及协议栈事件处理等。协调器硬件结构主要包括节点控制器模块、GPRS通信模块、程序烧写串口模块以及电源模块等。而路由器主要作用是对传感器与路灯采集信息的收集，并将各项数据信息传递给协调器。因此在选择路由器构件时，要求其不但要具有lJN5139模块、程序烧写串口模块、电源模块外，还需要包括传感器模块、路灯亮度控制模块等。

2.1.2 GPRS模块

在对路灯照明智能化系统进行设计时，协调器与上位机采用GPRS通信技术来实现远程通信，可以选择用cinterionMC52i模块，其中MC52i无线通信模块体积比较小，并且其通信模式可以支持GSM/GPRS两种频段，在集成上更具优势。

2.1.3传感器模块

可以分为照度传感器与运动传感器两部分。其中路面照度信息的采集用传感器可以选择TSL2550，为一种数字信号输出双线式光传感器，具有一个MSBus串行接口。其在一个CMOS集成电路上结合了两个二极管与一个压缩数模转换器，提供一个能够检测到在一个有效12位动态范围内的光照度，与人类眼睛对光照度捕捉类似。选择此种传感器可以将采集到的光照度转化为数字信号，并且可以扩展A/D转换，适应于宽动态范围，与其他传感器相比其运行所需能耗低，电源可以调整为休眠模式。在进行设计时，利用MSBus系统总线接口与主控制器连接，另外一个12位比较型数模转换器主要对两个通道采集到的信息进行模数转换以及相减处理。

对于运行传感器种类比较多、应用比较广泛的为感应线圈检测传感器，可以比较精确的完成对车辆的检测，但同时也存在可靠性差缺点。另外，还有微波检测器与声学检测器等，其中微波检测器更适应于比较恶劣的环境，并且可以完成对静止车辆的检测。而声学检测器则主要是完成对特定车辆的检测，并需要对接收到的信号进行去噪处理，运算上具有一定难度，在设计时应根据实际需求来选择相应的检测器种类。

2.1.4电源模块电路设计

对于城市路灯照明系统来说规模较大，相应的开发板上集成模块数量多，需要做好对开发板供电供电体积的控制。以LS03系列绿色模块电池为例，为一种AC/DC即交直流两用电池，电池模板中带有过电流与过高温保护电路，其模块C1为输入滤波电容，C2为输出滤波电容，C3为滤除高频噪声电容，如果电池模块选择用交流电充电，除将C1外接外，还需要将输出端C2与C3外接。

2.2软件系统设计

对于城市路灯照明智能控制系统的设计，启动主系统后，系统首先会对所有模块与各项参数进行初始化处理，处理后系统会对网络中所有传感器进行组网，并启动无线传感器网络，利用协议栈对对应事件进行处理。事件处理完成后要对灯具节点与照度传感器以及运行传感器节点进行绑定与解绑，完成所有准备工作后，路由节点传感器模块对路面亮度信息与情况信息进行采集，经过处理后通过ZigBee通信技术上传到协调器节点，再利用GPRS通信技术将信息上传到上位机，上位机将会对上传的各项数据信息进行处理并回复，确保灯具可以按照上位机传递的命令动作，实现正常的照明。在整个系统运行过程中，最终要求灯具可以完成上位机最后命令，当灯具正常照明后上位机会显示灯具实时运行状态，并将控制指令传递到协调器节点，再利用ZigBee无线网络将信息传递到相应的路由节点。对于未正常运行的灯具，故障监控系统就会启动并向上位机发送报警讯号，由技术人员进行检查维修，恢复路灯的正常照明。

3智能控制系统在城市路灯照明中的应用

3.1本地控制系统中子站的应用

在对智能化控制系统中的本地控制系统中设计时，需要充分考虑到路灯型号与路灯路段的不同。节能方式以及三相电功率的分配的组合照明方式，而路灯开关的控制是通过本地控制系统中的子站实现的，其控制流程为：当通信系统建成之后，根据主机对不同程度的照明需求以及照明时间的长短和环境等因素，来制定出与该地区相适应的控制时刻表，再利用通信系统把时刻表传送至本地控制系统的子站中去。并利用加装触发器来完成各种组合模式，一个触发器实现一种组合方式，并且照明组合方式会因为触发器的安装量的增加而逐渐增加，对于照明问题的解决方案也会增加，因而经济投入也会加大。子站会将接收到的开关时刻表存储到一个能够改写的存储器中，这样就能使开关时刻表可以随着实际状况而进行变更。这样，最大限度的利用了电能，减少了资源的浪费，促进城市环境的改善。子站就是本地控制系统和主控机信息传送的中介，通过互联网技术将接收到的电流电压信息传输到主控机中。子站不仅会对路灯开关进行控制，还能对电压或电流互感器测量后经ADC转化出来的支路电流、电压之间的数据信息进行收集、储存，有效的提高了系统对于突发状况的处理能力，极大的缩减了故障消除的时间。

3.2智能化系统中通信模块的应用

通信模块的主要功能就是对计算机和外链设备之间的数据进行转换，通信模块的作用是通过电源插座、发送批示灯、调制解调器接口、控制批示灯、串行接口5个部分组成。其主要的作用还是当做外接电话线运用，还能完成无线电台的接入。该通信模块中的接口要达到相关的标准，并且调制解调和相应的接口之间需使用光电隔离的方式来完成耦合，增强整个控制系统的抗干扰能力和稳定性。数据的传输路径是先通过计算机控制软件，利用串行接口将数据信息传送到通信模块，而通信模块在接收到数据信息后，可以将其装换成有价值的信息，最终完成信息的发送。

4结语

在城市路灯照明中，智能控制系统具有良好的控制性能和安全性能，并且其工作质量水平极高，在节能降耗方面也有突出的表现。因此，我们需要增强城市路灯照明智能系统的设计，并且提高其实际应用。