一种智慧城市路灯系统设计

2016-10-22曾力

数码世界 2016年10期

关键词：通信协议路灯控制器

曾力

北方民族大学电气信息工程学院

一种智慧城市路灯系统设计

曾力

北方民族大学电气信息工程学院

为了响应“智慧城市”主题的号召，以及针对目前城市照明不合理的现状，本设计采用了路灯控制器、路灯节点控制器、软件监测平台，利用电力载波、GPRS无线通信方式对城市路灯进行智能化管理。该系统能够提高能源利用率，同时，对城市智慧路灯的建设具有一定的参考价值。

城市路灯智能化

1　绪论

我国的城市路灯建设正处于一个不断发展的阶段。相比国外，我们的普及程度还比较落后，大多数城市还未配备路灯监控系统，虽然一些大中城市能够集中控制路灯开关，但灵活性依然比较差，不具备跟据环境变化而自动调节路灯开关时间的功能，也不具备路灯自动调节亮度和路灯状态的自动监控功能。本设计利用传感器、自动控制和无线通信等技术实现城市路灯的智能化管理，同时提高能源利用率。

2　系统设计

智慧路灯管控系统体系结构采用当前最常用的三级结构：智慧路灯控制器、智慧路灯节点控制器、软件监控平台。其中软件监控平台包括PC端和手持设备。本系统设计采用两级组网方式，第一级：服务器与路灯节点控制器之间组网采用 GRPS网络实现远程网络传输。第二级：路灯节点控制器与路灯控制器之间采用电力载波方式。图1为智慧路灯管控系统结构图。

图1　智慧路灯管控系统结构图

2.1智慧路灯控制器

智慧路灯控制器通过内置继电器，输出开关量信号用于控制设备的开关灯；通过电压电压采样电路对路灯工作状态、故障、工作电压、电流、累计电量等进行采集；采用电力载波模块与路灯节点控制器依据国家电网公司行业协议DL/T 645—2007《多功能电能表通信协议》帧扩展形式进行通讯，可以接收路灯节点控制器发出指令，传输检测数据参数和故障报警信息等。路灯控制器传感器模块集成集成PM2.5传感器、光照强度传感器、温度传感器和湿度传感器等传感器，传感器模块采集数据供系统智能控制处理。

同时，路灯控制器具有掉电状态存储功能，可以对用户设置的参数进行存储，且保证掉电不丢失。路灯控制器中单片机通过A/D转换输出0～10V可调电压或单片机直接输出10V PWM可调信号至LED驱动电源的调光接口，从而调整内部电源输出的电流值，达到调节LED路灯的亮度的目的。

2.2智慧路灯节点控制器

智慧路灯节点控制器以ARM控制器为核心，上行信道采用GPRS通信，以国家电网公司企业标准Q/GDW 376.1—2012《电力用户用电信息采集系统通信协议第一部分：主站与采集终端通信协议》为基础进行扩展，形成了专用的通讯协议，通过帧扩展形式与监控中心通信，接收命令以及反馈相关信息数据，下行信道采用PLC电力线载波，以DL/T 645—2007《多功能电能表通信协议》帧扩展形式收集单灯终端反馈信息以及传达控制命令，具有键盘输入和LCD液晶显示组成的人机交互接口，支持自动巡检，故障报警，在线软件升级。

2.3软件监控平台

软件监控平台包括用于PC机上的智慧路灯管控系统软件和可移动的手持设备。智慧路灯管控系统软件采用B/S架构，用户可以通过浏览器对系统进行访问，从而对整个路灯照系统进行监测，该系统可以进行路灯控制、地图监控、能耗分析、故障报警等，通过人性化的人机交互界面，实现城市路灯的各项管理需求。对于智慧路灯手持设备，用户使用手机、平板等智能终端APP对道路照明系统进行登陆，从而实现手持设备的集中控制、远程诊断和维护。

此外，软件监控平台对传感器模块采集数据进行智能分析，通过对比已建立好的模拟人体的感官需求及环境变化模型，从而远程智能调控路灯，实现在不同气温和季节多种色温照明，提高人体感官舒适度，特别是在雾霾天气，可有效实现防雾、防霾照明，保障交通安全。