基于物联网技术的智能LED路灯控制系统研究

【摘要】我国市政道路的发展在不断延伸，路灯规模和数量不断的增加，也产生很多的能量消耗，增加成本支出，所以造成较大的管理难度。道路照明是市政管理部门中一项非常重要并且艰巨的工作，市政管理部门需要积极的改造路灯，采取先进的技术手段，达到提升管理质量、节能减排以及降本增效的目标。本文进行分析基于物联网技术的智能LED路灯控制系统设计策略。

【关键词】物联网技术;智能LED路灯;控制系统

当前城市交通发展逐渐的健全完善，应用夜间照明路灯期间，以往传统路灯要消耗掉大量的电能，同时一些照明设备会造成较严重的环境污染。在现代社会的智慧城市发展环境下，智能LED路灯成为城市夜间照明的主要设备，已经渐渐的占据重要地位，传统路灯相继被淘汰[1-2]。设计智能LED路灯控制系统期间，应该科学的利用好物联网技术，实现高质量的设计整体智能路灯。智能LED路灯具备诸多的优越性特点，被推广应用于现代化城市建设中，带给城市智慧建设重要的支持。当下的智能LED路灯设计和应用，还处在不断的优化发展智能控制中，通过采取物联网技术，促进LED路灯控制系统提升应用效率。

1智能LED路灯的应用价值

智能照明系统的重要优势特点，就是可以进行远程控制，带给用户多样化的体验，而且可以实现节能环保。智能照明系统解决方案中，经红外传感器能够感知外界的途径，实现有效的智能控制。如果人体是在传感器有效区域部位，传感器可以对于灯进行自动化的调整，让其开启或者关闭，进而达到节能、环保的成效。照度傳感器能够对于环境光的改变进行准确掌握，自动性的平衡灯具亮度，让产生的照明体验更具备舒适度[3]。而且无线技术可以密切的关联起室内灯具、传感器节点、网关，构建起整体的网络。

传统高压光源中，包含很多物质在后续的废品处理中，是会影响到生态环境的。但是LED属于固体光源，其中无气体构成，路灯中不具备有害金属汞，所以拥有环保、安全的优势，不会严重的污染到周边环境。而且LED光源具备较高的显色指数以及显色性良好，可以将物体的实际色彩进行良好还原，更加贴近于自然光色。另外，LED灯的应用时间较长，传统高压钠灯大概是三年左右，LED灯应用年限通常超过五年时间。

2基于物联网的智能路灯系统总体设计

首先，物联网即指物物相连的互联网，属于新型的信息技术发展产物。物联网涵盖了两项内涵，一个是物联网的核心、基础为互联网，延伸和扩展了互联网的一种技术信息网络;另一个就是物联网用户端延伸、拓展到了任何物品和物品之间，交换信息并且进行通信。物联网被广泛的应用到了网络融合中，其中包括智能感知、智能识别、普适计算等内容。

其次，智能路灯系统总体设计框架。以物联网为基础的智能路灯远程控制系统，也就是一种ZigBee通信网络，其中涉及到众多构成，包括路灯区域协同控制器、路灯监控中心、路灯控制终端和路灯协同控制器、路灯区域协同之间的网络等等[4]。路灯监控中心，重点任务就是统计相应信息，并整合、分析，合理的控制路灯区域协同控制器。协同控制器进行路灯明暗程度的灵活调节，对监控中心发出的命令进行执行，上报路灯终端采集发送数据。路灯控制终端展开监测对路灯运行状态，采取GPRS网络进行监控中心、协同控制器的连接通信。以ZigBee协议，对于终端和相应区域的协同控制器展开控制，实现传输数据资料。如下图1。

3硬件设计策略

3.1路灯控制终端设计

基于路灯控制终端设计而言，应该加强功能设计以及组成结构分析，让所有的部分凸显出设计的功能。功能设计层面上分析，路灯控制终端具备了ZigBee的终端设备功能进行传递信息资料，在路灯网络协调控制器内，进行实时的传输每个路灯的运行数据，同时需要达到单灯控制的作用，合理的调节路灯光线，再按照相应的运行状态，实施单灯节能控制调节。

从路灯控制终端设计观察，控制终端包括了数据采集模块、无线通信模块、处理器模块、能量供应模块几项构成部分[5]。数据采集中，有声音、光敏以及传感器等，收集区域中声音资料以及光照信息，并且转化采集的信号为传输数字信号，其中的渠道就是处理电路，之后向微处理器进行传递。处理器可以良好的控制整体传感器节点操作，发挥出数据采集、处理以及存储的功效，然后实施无线通信模块等的管理，达到信息交换的目标，发挥出收发数据的作用。电源模块提供各种能量给传感器，让微型高容量电池供应能量。

3.2路灯区域协同控制器设计

从路灯区域协同控制器的功能层面讲，其进行路段控制，达到网络启动、共享资源的效果，通过采取无线通信网络，顺畅的传递有价值的信息。路灯区域协同控制器，可以接收到各路灯控制终端所采集的数据信号，给相关监控中心进行传输，并且传递监控中心发送的执行命令，指导路灯控制终端进行指令内容的实施。此控制器的工作原理，即经光敏传感器，将道路光照信号采集，并且传输智能控制器信号，对路灯进行控制，灵活的开启、关闭[6]。另外，可以按照车辆量、声音传感器信息，调整照明电路、输出电压，保障供电处于平衡状态，达到节能控制的效果。

3.3路灯控制终端和区域协同控制器之间的通信设计

建设路灯控制终端、区域协同控制器的通信网络，完成区域协调，采取控制器时间以及光照信息测量，诊断路灯终端故障，落实移动检测，通过运用ZigBee无线网络，让协同控制器、路灯终端的通信更加畅通。设计系统期间，要考虑到实际的通信组网特点，有效的联合运用传统路灯控制模式、ZigBee模式，依据各路段时间特点，合理的控制好协调器的布置。另外按照组网要求，对路灯状态展开分析，提升节能的功效。

3.4监控中心

系统监控中心进行监控整体路灯，同时掌握住每一路段的路灯网络协调控制器情况，调整路灯控制终端相关电压、电流等等。管理者可以通过监控中心提供的直观的图表内容，了解信息，做好科学的决策。并且按相关控制要求，制定出系统决策，在路灯网络协调器内进行发送决策指令。如果出现异常的问题，就会自行的发出报警处理。

4系统软件设计策略

基于物联网技术的智能路灯控制系统软件设计中，涵盖了终端监测软件、通信模块两种构成。设计终端监测软件，其在远端服务器上进行安装，控制的途径就是功能模块。通信模块属于遵循传输功能特点设计的。系统软件属于直接跟用户联系的应用终端，设计系统软件，需要简洁、美观的界面，考虑用户需求，进行控制界面的设计[7-8]。系统软件将操作人员控制指令，向硬件设备层进行发送，控制好硬件，同时将下层的数据信息，在上层软件控制系统中发回。系统属于控制软件终端，设计终端功能中，功能模块是涉及到了故障报警、控制器管理等，路灯监控功能模块将各街道路灯信息资料、路灯运行状态进行反映。故障报警功能模块会记录故障信息，之后上报处理，方便工作人员维护路灯，工作人员按需检索报警信息。开关灯计划功能模块，运用最小的时间单位，合理的配置时间，开关灯计划的调整，是按照季节改变、异常情况等进行的。

结语：

在远程智能LED路灯控制系统设计中，建立在物联网技术基础上，可以将路灯远程控制目标有效的实现，同时可以有效的推动建设现代化的智慧城市，促使将电力供应水平更显著的提升。当前此技术在不断的深化发展着，也必然会更多的应用到未来城市化发展中。随着社会的发展，基于物联网技术的智能LED路灯控制系统会把其优势更充分的发挥，作为路灯智能控制主流，作为智慧城市体系架构中关键的构成。

参考文献：

[1]卢可成，张海东，李明军，王森.基于Zigbee的LED路灯智能控制系统及应用[J].中国照明电器，2020，（11）：42-46.

[2]赵俊.基于物联网技术的城市LED路灯节能管理系统[J].轻工标准与质量，2020，（04）：111-112.

[3]王佑民，魏宏安.一种应用LoRa通信的LED路灯智能控制系统设计[J].电子技术与软件工程，2020，（04）：13-16.

[4]李立勉，藍裕泉，陈家民，张伟导，周书豪，林俊鑫，陈伟宏，苏彬锋.基于物联网技术的LED智慧路灯在乡镇道路亮化改造中的应用[J].营销界，2019，（28）：158-160.

[5]耿波.基于物联网技术的智能LED路灯控制系统研究[J].现代制造技术与装备，2019，（07）：120-121.

[6]郑良仁，刘亮辉，乔鑫阳.基于RFID物联网技术的校园路灯智能控制系统[J].电子制作，2019，（01）：33-34.

[7]宋洪儒，王宜怀，杨凡.基于窄带物联网的智能路灯控制系统设计与实现[J].现代电子技术，2019，（02）：172-176.

[8]苏航，肖雪.LED路灯的智能控制技术模式及应用前景研究[J].中国管理信息化，2018，（18）：165-167.

基金项目：阿坝师范学院校级项目，项目名称：基于物联网的一种智能LED灯控制系统研究，项目类型：校级规划，项目编号：ASB17-03

作者简介：符红霞（1978-），女，汉族，四川达县人，阿坝师范学院，副教授，主要研究方向：计算机应用。

（阿坝师范学院 四川汶川 623000）