智能路灯控制系统设计与应用研究.doc

1、智能路灯控制系统设计与应用研究摘要：随着中国城市和经济的迅速发展，城市路灯也得到了长足发展，智能化路灯控制的使用，能有效节约电力资源，使得城市的路灯系统更加科学且更具人性化，同时也提高了路灯系统的维护和工作效率，初步减少了劳动力。 关键词：智能路灯；控制系统设计；应用研究 中图分类号： N945 文献标识码： A 一、智能路灯控制系统设计方案 控制中心是对路灯进行整体监控，将各路灯网络协调器及路灯路由器节电的电压、电流、功率、各路灯处传感器获得的声、光等信号进行汇集、分析，提供给管理人员，为管理人员做出恰当的决策提供准确的依据，另一方面也可以根据控制要求自动作出决策，并通过通信网络将决策指令发

2、给路灯网络协调器。若工作异常，则立即自动报警。 （1）路灯网络协调器的主要功能；路灯网络协调器主要用来实现路段控制，负责全路段网络的启动和配置，无线传感网络的建立，并实现信息的传递。它接收各路灯节点采集到的电、光、声等信号，并转发给监控中心；也将监控中心下达的指令通过无线传感网络传递给各个路灯节电；同时内部的处理器也可以根据控制要求自动作出决策通过无线传感网络传递给各个路灯节电。路灯路由器节点路灯路由器节点具有终端设备功能，能够实现信息的传递，把每个路灯的运行数据发送给路灯网络协调器；同时又是单灯控制器，进行路灯光线强弱的控制，能根据本地运行情况灵活实现单灯节能控制。 （2）技术的通信系统设计

3、；路灯控制系统控制对象众多、分布广、网络管理复杂，这就对控制系统的网络控制及通信方案提出了一定的要求。鉴于单一通信方式存在这样或那样的问题，为了适应路灯控制系统智能化、简单化及低成本性的特点，选用了多种无线通信技术结合的方案：监控中心到各路段的网络协调器之间采用 GSM/GPRS 通信方案，网络协调器到路段内的各路灯终端节点之间采用通信方案。监控中心通过 GSM/GPRS 与各个子网相连，形成大区域控制和路灯网络。 （3）技术应用于路灯照明控制系统的优点；将无线传感网络用于路灯智能控制系统中的路段控制具有以下特点：短距离、小范围传输，具有成本优势；频率范围具有较强的抗干扰性，组网简单可靠；通过

4、选择合适的网络拓扑结构，经过合理布局，在一个路段内能做到无任何通讯盲区，便于对路灯进行管理。因此，具有良好的适应性和发展前景。监控技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于承载数据流量较小、范围也较小的业务。对于有特殊要求的地方，可通过修改网络的最大路由深度和最多路由节点数来扩展其传输距离。本设计系统采用的是星状网络，节点具有动态组网和自动路由功能，在个别链路断开或某个终端节点发生失效时，节点自动寻找其他的路由，不会引起整个网络的断开，传输的可靠性高。 二、路灯自动控制系统 路灯自动控制系统是利用现代电子、通信技术对城市路灯进行智能化、自动化管理的控制系统

5、，对其科学而合理的应用，不仅能实现城市路灯的自动化、智能化管理，还能有效地预防事故的发生，提高照明的质量及维护力度、检修效率，也在一定程度上保证了道路亮灯率和设备完好率，而且，节约了恩宁公园，减轻了管理人员的工作强度，减少了城市在路灯管理方面对于人力、物力、财力的浪费。 1、路灯自动控制系统组成及功能 路灯自动控制系统主要包括中央控制室和若干个控制分站，通过遥测、遥信、遥控、遥调来实现路灯的自动化、智能化管理。其中通过遥测对系统设备进行适时反馈监控，主要测量变压器的有功功率和无功功率，对于每条线路上的有功功率和无功功率、电流、电压、频率、功率、功率因数，电灯功率、电压、电流、功率因数和亮灯率、

6、开关灯时间和报警信息，主变油温采集和其他模拟信号等；遥信是采用无源接点方式，具体而言就是一路遥信量的输入应该是一对继电器的触电，是断开或者闭合。其主要是对路灯线路开关位置、变压器内部故障综合保护装置动作、通信设备运行状况、调压变压器抽头位置、自动调节装置的运行状态等信号的的接收，并对终端设备发送的报警信息进行报警处理、归档等；遥调是采用无源接点方式，对于路灯线路有载调压变压器抽头的升、降进行调节，以及对其他可以采用继电器进行控制的功能。该系统主要包括照明分类管理，以及针对夜景、道路、广场、公共绿地、广告等照明的监控管理等。 2、路灯自动控制系统工作原理 通常情况下，路灯自动控制系统采用恒流源供

7、电，用 D/A 输出模拟实现输出功率调整功能来对恒流源进行控制，能有效地节约能源，减少照明灯具的损耗，该自动控制系统采用定时器设定时钟功能，并对开关灯时间进行设定和显示，采用光电传感器检测物体的定位，对于路灯故障的监测采用单片机来实现输出控制及声光报警。这种采用多 CPU 分布处理的技术模式，包括数据采集与控制、通信、变压器调压，而且所有模块同时挂在总线上并行工作，模块之间互不干扰，相互独立，可靠性高，而且，每个模块可以对一条线路所有参数进行采集，从而对相应的断路器进行控制。 三、城市路灯照明智能控制系统的应用 系统组成及应用 1、主控系统的物理结构 主控系统是指对所有路灯的控制和监查系统，根

8、据系统参与的范围大小及硬件投入资金的金额，一般可由一台或是多台计算机和打印机或大屏幕的投影仪等组成。但通常情况对主控系统的配置是两台主控机，当其中一台正常工作时，另一台则处于旁听等待状态。两台主控机中的信息的收发可以通过电隔离的途径传输到处于热备状态的另一主机。如果当前主控机退出控制或关机，处于待命状态的主控机将自动进入操控状态。这样的双机互为备热的工作模式能够确保主控系统不间断地实现实时监控。 2、数据传输装置 数据传输可分为无线传输和有线传输两种方式。一般而言无线传输是通过手持步话机和无线电台来实现。如果要采用有线传输的方式，则可以通过 RS-485 总线网、电话线、公用电话网进行传输。主

9、控制系统和本地控制系统的数据传输主要是通过无线电台传输。 3、本地控制系统 本地控制系统是由配电柜、子站、电台等组成的。每个本地控制系统都是一个独立的控制系统，当主控机无法参与工作时，本地控制系统可以长期独立实现路灯的开关控制。通常，如果主控机与本地控制系统是通过无线传播的方式进行信息通信，那么会受到通信距离和电台功率的限制，且主控机对本地控制系统的调控会出现延迟现象，主控范围越大，延迟现象越严重。解决此类问题可以通过添加主控机站来完成。首先将控制范围划分为多个区域，然后在各个区域建立主控机站，再通过如因特网这样的广域网，将各个主控机站的数据进行收集和传输，实现整个城市路灯照明的系统化。而信息

10、传输使用的广域网服务器就是一个巨型的存储器，可以用做数据管理、资料存储，由此可以建立一个信息管理系统。由于整个网络服务器是开发式的，我们还可以借助系统的数据库和其他并行的数据库外接许多需要的管理工作站，用来实现如管理、维护、故障查找等功能项目。 结语 城市化进程不断加速，城市照明得到了长足发展，带动城市照明中的能源需求和消耗也在不断增大，能源过度消耗的加剧，使高效便利的照明技术得到了长足的发展，如何改进城市路灯照明系统成为大家广泛探讨研究的课题。而网络的应用是近些年来许多行业实现智能化改革常用的方法。如果能够将网络技术科学合理的运用于城市路灯照明系统，势必可以很大程度的节约电能并实现其智能化的管理。 参考文献 1胡开明，李跃忠，卢传华智能路灯节能控制器的设计与实现J 现代电子技术，2009，32(9)：143-145. 2田希俊.城市路灯智能监控管理系统研究J.仪器仪表用户，2011（05）. 3贺一鸣，王崇贵，刘进宇.智能路灯控制系统设计与应用研究J.现代电子技术.2010，16（01）.