简议城市路灯电气系统的设计要点与自动化控制技术

2018-02-14孙乐

建材与装饰 2018年36期

关键词：分站智能网路灯

孙乐

（济南市路灯管理处山东济南 250000）

1 自动化路灯设计的必要性

1.1 自动化在自动化路灯设计需求较大

与国外的发展技术和手段相比，我国自动化路灯设计整个系统相对较为落后，但是不可否认的是，由于我们所生活的环境几乎每天都在发生日新月异的变化，这就决定了城市发展水平也必须朝着前进的方向发展。在智慧城市背景下，自动化路灯设计尤为重要。

1.2 提高城市照明质量、节约资源的必然途径

据可靠数据，我国当前每年发电量大概在三万六千亿千瓦时，而实际用电量的需求却大于发电量，每年大约缺乏80亿的电量，而且缺口正在随着经济社会不断发展而迅速扩大。在这样的条件下，自动化路灯设计不仅能够有效缓解我国每年用电量的缺乏，而且有利于节约能源。

首先，自动化路灯设计的理念就是在智慧城市的背景下，以实现道路交通照明建设的有序性、合理性为根基，将满足大部分城市居民的生活需要作为根本目的。对此国家建设部以及发展委员会也表示大力支持。

2 硬件设计

2.1 网关设计

智能网关主要的功能是实现ZigBee数据和GPRS数据的接收和发送，接收ZigBee数据采用CC2530处理器，接收GPRS数据采用STM32F103处理器与SIM900A一起组件控制模块，两个模块一起实现数据传输。

2.2 ZigBee控制单元

ZigBee控制单元由CC2530射频收发机以及转换它的信号的巴伦匹配电路、天线组成。

2.3 光照采集单元

由于路灯需要根据光照强度作为一个因素来判断路灯是否开启，我们选择的是一款耗能低、精确度好、响应快的光照传感器，本系统中我们选择的是TSL2561光照强度A/D转换芯片。

2.4 软件设计

2.4.1 智能网关软件设计

本系统选择实时操作系统UC/OS-II作为微内核操作系统，它的主要功能基本满足，可以满足通信功能、任务调度功能和数据的存储与管理。关于智能网关的软件的设计，我们可以根据它的具体功能的分块来进行设计，第一个任务是对ZigBee数据进行分析，第二个是对某个具体的端口进行监测，并且处理这个端口上面的一些任务请求等，第三个任务是实时检查触摸屏上面的按钮的工作状态。

2.4.2 ZigBee通信软件设计

AODVjr路由算法是这个软件设计采用的核心算法，算法有两个过程，第一是路由的发现，第二是路由的维护。这些过程可以看作一个整体，整体分为两个处理阶段，第一是对路由表进行核查，看有没有F存在，若存在则将数据发送，否则就重新寻找路由。第二是RREQ对协调器进行分组时，表中会自动添加多个备用的路径。当协调器进行路由发现过程的时候若是没有发现主要路由过程则采用备选路径来传输RREP数据。

2.4.3 时钟模块设计

本系统需要时钟作为时间轴，因此微处理器中需要一个RTC时钟的时钟模块。

2.4.4 光照采集模块设计

微控制器的读写是采用IIC总线的TSL2561。首先对TSL2561初始化，包括一些函数的初始化，以及CalculateLux，它是一个光照度计算函数等，然后进行数字曝光时间以及模拟增益等参数的设置，最终完成实时显示数据和实时反馈数据。

3 自动化技术在路灯电气系统实现的基本功能

3.1 远程遥控功能

在进行路灯控制过程中，都可以实现远程遥控操作，其中主要操作包含：亮度、开关、时间；最终达到几种主要模式（光控、声控等），同时根据我国经纬度、季节、天气进行时控，并让管理人员针对具体情况实现路灯全夜灯和半夜灯。并同时也可以根据分站几种控制器调节每个时段电压，目的可以改变光照强度，提高路灯使用寿命。

3.2 遥测、遥信功能

该功能主要通过分站控制器对区域内路灯相关数据进行采集，其中数据主要包括：电压、电流、功率、用电量等），并采用无线手段将这些数据进行反馈到控制中心，通过数据显示出每盏路灯运行状况及寿命，从而进行路灯调节。

3.3 遥监、遥视功能

主要针对检测的数据及信息进行快速传输，使得这些数据传输到控制中心上，并采用控制中心电脑及软件进行管理和监测，最终实现无人化管理及服务，让整个路灯维护比较迅速。

3.4 自动检测、反馈、报警功能

通过分站数据传输到控制中心后，控制中心会集中发出命令，主要进行各个路段路灯巡查，一旦发现路灯熄灭、闪烁等异常状况，需要通过通讯手段将其反馈到控制中心内，主控制室通过报警信息进行定位地理位置，迅速反映出故障点区域信息，然后让专业人员、维修人员进行维修，在这种方式下不但提高工作效率，同时也减少人员工作强度。