路灯智能监控技术在节能改造中的应用

2020-02-02闫静静

电子技术与软件工程 2020年15期

闫静静

（山西应用科技学院山西省太原市 030000）

近年来，我国城市化发展趋势较快，城市照明等各种能源消费也呈现出逐渐增加的趋势，我国能源短缺的状况也越来越严重。为了解决这个问题，许多城市规划人员纷纷节约城市路灯照明系统的能源。开始应用各种智能监测技术，但一些节能改革者对路灯智能监测技术的理解较浅，在节能转换过程中出现了很多问题。为了提高有关人员的思想意识，加强对新技术的研究，从而实现更好的应用效果。

1 路灯节能改造的价值

电是当今社会开发的重要资源，随着城市化的快速发展，电力资源需求的提高，产生了能源危机。路灯是耗掉大量能源的系统，必须对其进行智能监测，保证路灯的合理分配和资源合理利用，促进社会可持续发展。需要通过集中部门提高经营效率的信息数字化，只有提高管理效率，才能保证整个电力网的安全性和可靠性。路灯智能监测技术的应用是构建节能形象，保护资源，促进城市发展的重要实施案例，路灯节能转换的实施仍然是科学发展前景的实际实现，路灯节能是资源的不仅改善了使用，还带来了经济、社会利益，路灯的节能化具有很大的意义。

2 常见的路灯智能化监控系统类型

2.1 无线网络型

无线网络型控制系统是比较普遍的路灯智能化监控系统类型。现阶段，无线网络控制系统在我国的各大城市都有着广泛的应用，它主要利用互联网和无线局域网进行工作。从物联网络的角度出发，它本质上属于无线传感器网络，基于该网络的无线网络路灯照明控制系统主要基于Zig-Bee 技术，这种技术是无线网络技术近几年被研发出的一种新类型，它的特点是速率较低，适合短距离的无线接入，在操作过程中，为了实现传感器之间的连续性，需要调整传感器之间的关系，通过ZigBee 技术能够有效的提高智能照明控制系统的功能，实现自动照明调光、PWN 照明调光等系统功能。通过多个实践证明，Zig-Bee 技术构建的无线网络型路灯监控系统有着诸多的优势，比如成本低、安全性较高、操作简单方便等，随着对该技术了解的深入，它的诸多优势也显现出来，该技术的不断发展成熟，也使它的应用范围越来越广泛。

2.2 电力线载波型

在电力线载波型路灯的智能控制系统中，其用途最为广泛的是基于X-10 协议的智能控制系统，X-10 协议是将电力线作为远程监控电子系统的基本介质使用的通信协议。简单地说，电力线输送型智能控制系统是通过电力线传递语音和数据信号的智能照明控制系统，根据不同的电压等级，动力线载波智能控制系统可以分为三种基本类型，分别是低压、中压以及高压电力线载波通信。图1是显示目前使用的X-10 智能系统的结构。

图1

图2：路灯智能调光监控系统拓扑图

3 照明智能化监控系统设计

3.1 概述

城市路灯智能照明监视系统是运用智能控制技术、数字电子技术、移动通信技术等先进技术结合研究得出的智能系统。城市路灯智能照明监控系统对难以管理的路灯和公共照明设备可以随着实际照明需求，或者根据季节、天气的变化，进行控制。该系统可以根据时间段或者区域进行定时的开关控制，也可以选择进行人工的开关控制。

3.2 系统构成

由监控中心、通信网络以及远程控制终端共同构成了城市路灯智能照明监控系统，调控稳压柜以及远程控制器组成了远程控制终端。路灯智能调光系统的总控制室设置在路灯管理部门办公室，利用计算机进行了网络智能远程控制。图2显示了路灯智能调光系统的设置。

3.3 系统原理

智能路灯监控系统分为通信系统、控制中心的主要站和各地区的测量控制站，通信一般采用有线与无线结合、无线的形式。主要站可分为计算机和网络，主要功能控制整个系统的操作和管理，主要站的兼容性很强，各分站点主要通过各种新技术设备组成控制装置，能够实现与主要区域的通信功能、执行开关、控制时间、反馈数据等。

4 路灯智能监控的组成、工作方式以及工作原理

4.1 路灯智能监控技术设备的组成

城市路灯的智能监测主要分为三部分：前端控制设备层和传输层以及后端监控中心。后端监控中心是智能路灯管理中心内容，管理部门的办公室大多设置了此内容。后端监控中心由调节器和遥控器组成，主要是对路灯的运行状态信息进行收集、保管、处理。结合实际操作情况，利用网络技术和通信技术发布各种控制命令。将单灯控制用于控制工作的状态，从而实现节能的目标。在整个控制阶段，传输层在双方之间起传输信息数据的作用。

4.2 路灯智能监控系统工作方式

路灯智能监测主要是计算机和网络组成的区域模块规划，根据道路照明的实际情况，可以通过网络整合技术和其他系统的科学合理规划和控制来准确的控制监控操作模式。通过有效的减少错误率，确保信息传送的有效性。

4.3 路灯智能化监控系统工作原理

城市路灯监控系统包括主要的逆模块、子站模块和通信模块，主模块对应控制装置，主要负责计算机和网络实现的系统功能的正常运行，科学地对整个系统进行合理控制，保证主要模块的顺利发展，突出了其强大兼容性，讨论了城市照明系统的分布，为了变电站和主楼之间的有效连接，选择了适合安装变电站的区域。主要管理路灯的运行范围，根据实际照明需求控制路灯，通信模块是主站与子站之间连接的基础，并且可以利用无线或有线网络确保信息的可靠性。

5 路灯智能化监控技术在节能改造中的应用

5.1 路灯智能化监控安装要求

路灯智能监测技术为了达到节约能源的目的，需要进行正确的控制和合理的部署，严格遵循智能监视系统的原理，做到可靠、完善，在实际业务中，为了未来的业务，要进行牢固的管理。打好基础才能严格遵守节能目标，在安装过程中要保证可靠性，安装后可以实时调整，不仅要满足照明要求，还要保证节能，比如晚上没有人的话，路灯是自动关闭的，您需要自动收集所有类型的信息，并上传到专业处理平台，这种方法可以长期使用。

5.2 路灯智能化监控技术节能标准及手段

对路灯智能节能标准要明确，确保节能改造的可行性和有效性，达到预期的转化效果，因此，在实际过程中，应以相关节能标准为规范，应用最合适的节能改造的方法。

（1）要确保照明系统的可靠性，道路两旁分布的路灯在纵向位置上确保能够常亮，在进行节能改造的过程中，增添的自动控制开关的路灯不能超过总数量的一半，位置分布要错开。

（2）白天的时候光线可视的范围超过100 米时，路灯智能监控系统要能够自动关闭电源开关，若光线可视的范围小于100 米时，路灯智能监控系统能够自动打开电源。并且还能够利用智能监控技术，促使路灯结合照明的需求以及实际的光照程度，去控制自身的光照强度，这样就能够减少电力资源的使用。

（3）照明系统需要自动调节夜间路灯的光源功率，特别是夜间没有行人或车辆时，照明系统可以自动断电，避免电力资源的浪费。

5.3 路灯智能化监控系统设计

智能监测技术在城市照明系统节能转换的情况下，确保设计目标转化的合理性，将节能改造的目标进行明确，要根据原有的照明系统，对各种智能监控装置进行科学的配置。不同的智能监控设备的布设要求都是不相同的，比如数据采集器是要从路灯运行信息采集的角度进行对安装位置以及安装方式的分析，不仅要确保收集到的信息具有时效性以及全面性，还要能够第一时间就将收集到的信息利用网络去传输，为了路灯管理和控制提高可靠的基础，并且还需要监视网络回路信息和控制命令。在进行路灯智能机器安装的时候，需要根据相关的规定将路灯智能机器安装在专用的箱柜当中，为了防止人为破坏对机器造成损害，要对专用的箱柜进行上锁的保护。根据路灯控制的要求，在支撑杆范围内要合理的设置线缆，确保能够良好的控制路灯。并且要同时安装电源线、防护管以及网络线，确保三者安装的合理性。不仅要确保电源线、防护管以及网络线能够发挥各自的作用，还需要避免出现互相干扰的情况。因为电源线和网络线比较相似，需要对他们进行标记以便于能够对其区别，也能够有效的防止出现相互缠绕。大部分的监控计算机都设置在城市道路管理部门办公室，路灯运行情况信息也会通过液晶显示器显示出来，工作人员可以根据道路的照明需求，对子站进行控制，对路灯的照明情况进行改变。

5.4 路灯智能化监控子站建造

路灯智能监测系统中所有路灯的具体管理和控制都是通过子站进行的，路灯的类型、节能模式、三相电功率分配等会对子站提出不同的需求，为了确保能够对每个路灯的开关进行合理的设置，都会根据路灯类型、节能模式以及三相电功率进行综合的分析，再建设本地子站。子站的建设一般分为三个阶段，第一阶段是了解不同路段的具体的照明需求，比如照明强度、照明范围以及光源功率，根据实际的照明需求再建立通信系统，为子站能够实时收到路灯的运行信息提供保障。第二阶段是要全面调查各地周边环境，根据自然光线的变化来控制道路照明，根据道路的实际照明需求设定不同时期的对应变化。第三阶段是子站范围内所有路灯控制的时间表都需要统一的保存到储存的设备中，也能够根据实际情况调整，确保路灯管理和控制的合理性和科学性。