物联网的城市路灯智慧照明控制系统研究

侯永刚

（敦化市建筑工程质量监督站，吉林延边，133700）

社会经济发展水平不断提高，在人们生活的各个领域广泛利用各种新型科技，在建设城市路灯智慧照明控制系统的过程中，需要灵活利用物联网技术，进一步提高城市照明系统的工作效率，优化城市照明管理工作的水平，实现照明系统节能减排的工作目标。

1 概述智慧城市照明和物联网技术

■1.1 智慧城市照明

在城市现代化发展过程中，不断扩大城市发展规模，可以为社会发展提供优质的服务，也因此形成智慧城市理念。智慧城市利用各种科学技术和科学设备，顺利开展城市公共服务工作，推动城市健康发展。在智慧城市发展过程中，智慧城市照明属于重要的一部分，路灯照明关系到人们的生活质量。但是传统城市照明管理工作还不够完善，需要进一步解决存在的问题，落实管理工作，提高维护工作的效率，利用智慧照明系统，可以优化管理工作的效果，促进城市健康稳定的发展[1]。

■1.2 物联网技术

物联网技术属于一种新型技术，可以促进城市建设发展。物联网主要是联系物与物，构建网络结构，结合电子计算机技术和通信技术以及网路控制技术等，形成新型技术网络，利用智能系统可以连接这一网络，突出了物联网的兼容性。在物联网系统中融合各种技术，可以高效收集和传输信息，并且具有丰富的接收终端。物联网技术在我国具有良好的发展形势，利用物联网兼容性优势，可以节省工作成本，显著提升资源利用率和经济收益，进一步发展新兴产业，不断提升生产力，有效提高我国的综合国力。

2 研究城市路灯智慧照明控制系统

■2.1 系统基础设施模块

基础设施模块利用物联网技术构建城市路灯智慧照明控制系统，主要包括能源供应系统和照明控制系统，以及通信系统等，可以优化路灯功能。落实单灯可调控照明模式，利用传感器管理照明的亮度和开关时间。传感器可以搜集周边环境的数据，根据实际情况合理设置阀限，并且利用物联网技术自主管控路灯照明系统，合理调节路灯开关和照明。针对传统的路灯照明系统，只是可以实现开关功能，无法调整控制照明功率。利用城市路灯智慧照明控制系统，可以完善传统路灯照明系统。例如，在早晨天刚亮的时候，可以降低路灯照明功率，这就需要利用城市路灯智慧照明控制系统，根据设计程序调控路灯照明度，利用单灯控制方案，统一控制所有的路灯，并且可以调节某个路灯的亮度，实现节能减排的目标[2]。

■2.2 可实现的功能

城市路灯智慧照明控制系统具有显著的优越性，一方面可以保障路灯照明效果，在照明阶段，可以根据设定的程序合理控制照明亮度，不仅可以保障照明效果，还可以高效利用资源，避免浪费电力资源。另一方面利用单灯管理模式，可以在每个灯具中落实城市照明设施管理工作，管理人员可以根据灯具照明情况实时监督管控故障问题，创新人工操作模式，高效的利用资源，同时可以为后续维护工作提供便利。此外在智慧照明系统中引入智能监控系统，可以利用三遥管理技术，有效监督和管控照明设施，并且可以收集统计各项数据信息，提供可靠性数据，实现城市路灯智能管控效果。最后利用路灯各种附加服务功能，可以多维拓展整个系统，因此设计人员需要不断优化设计思路。

3 设计城市路灯智慧照明控制系统方案

■3.1 系统功能需求

图1 城市路灯智慧照明控制系统框架

智能控制路灯，首先需要有效控制路灯硬件平台，其次是处理路径软件平台，最后需要落实路灯调光算法。城市路灯智慧照明控制系统需要采集数据，根据数据需求，全面采集路灯环境数据，例如需要采集光照强度和实时电压等信息数据。城市路灯智慧照明控制系统在数据传输过程中，需要向后台管理系统中传输数据，主要是利用ZigBee 和GPRS传输数据，ZigBee 负责传输路灯节点和集中控制器的数据，GPRS 负责连接集中控制器和云服务器无线远程网络，云服务器利用TCP/IP 协议向后台发送数据。完成环境数据采集之后，系统需要根据调光分类模型，判断路灯调光等级。在智慧路灯后台管理系统中利用表格和曲线的形式显示路灯环境数据。通过数据库存储各种历史信息，为后续查询工作提供便利。技术人员可以独立控制每个路灯节点，结合特定算法，自动调节路灯的调光等级。如果路灯发生故障，可以利用警告窗口和响铃等方式提醒工作人员及时处理故障。在百度地图中可以定位显示出每盏路灯的位置，这样有利于及时明确故障路灯的地点，提高抢修维护的效率。技术人员可以通过数据库查询每盏路灯的状态信息和故障信息等，方便技术人员随时调阅相关信息。技术人员利用后台管理系统，通过点击调光按钮，可以对于路灯调光系统进行改变。此外技术人员可以利用手机APP 确定路灯的实际情况，调节路灯的光亮[3]。

■3.2 城市路灯智慧照明控制系统总体结构

城市路灯智慧照明控制系统主要包括路灯节点控制器和集中控制器以及云服务器等部分，利用ZigBee 网络拓扑结构建立区域网，通过ZigBee 传输数据。集中控制器和云服务器通信需要利用GPRS。系统通信协议采用TCP/IP 协议，在每台路灯灯杆中安装节点控制器，负责控制有关路灯的各项信息，可以向集中控制器中发送采集到的信息，利用集中控制器可以有效控制不同的路灯节点控制器，同时利用GPRS 向云服务器上传接收的数据，云服务器向后台管理系统和手机APP 发送数据，后台管理系统分析处理上传的数据之后，可以在系统界面上显示出数据处理结果，如果发现故障信息，系统可以自动提出警报，此外手机APP 也可以提醒管理人员，及时处理故障问题。

■3.3 系统无线通信网络技术

ZigBee 组网通信过程中主要是利用网状、星型以及树状网络拓扑结构，在每个ZigBee 网络中具有一个协调器，通过多个路由和终端组网实现数据远距离传输。可以将一个路灯节点作为路由器，周围的路灯节点作为终端，因此完成组网工作，最终实现多个路灯联网[4]。

■3.4 城市路灯智慧照明控制系统的硬件配置

(1)路灯节点控制器

路灯节点控制器主要是采集路灯湿度和温度以及光照等周边环境数据，并且利用ZigBee 网络向集中控制器上传采集到的环境数据，路灯节点控制器的芯片可以传输ZigBee 组网的数据。

(2)集中控制器

在城市路灯智慧照明控制系统中，集中控制器发挥着重要的作用，一方面可以向云服务器和后台管理系统中上传路灯节点数据，同时可以向路灯终端下发系统调光指令。集中控制器主要包括协调器和核心板等部分，利用局域网接受系统工作指令之后，实现节点管控，可以预先处理节点控制器和后台管理系统的数据[5]。

4 结束语

利用物联网的城市路灯智慧照明控制系统，可以保障居民夜间出行的便利性，同时可以实现城市照明系统节能减排的目标，促进城市健康发展。