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淺析城市路燈照明智能控制研究

發(fā)布時(shí)間: 2021-10-28  點(diǎn)擊次數(shù): 616次

安科瑞 繆凱倫

摘要:隨著社會(huì)不斷地發(fā)展與進(jìn)步,城市化進(jìn)程加快,路燈照明控制系統(tǒng)也逐漸向著智能化的方向發(fā)展。本文介紹了城市路燈照明智能系統(tǒng)的作用,分析了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及實(shí)際應(yīng)用,讓路燈在城市化基礎(chǔ)建設(shè)中作出更大貢獻(xiàn),為人們提供良好的服務(wù)。

關(guān)鍵詞:城市路燈;路燈智能照明;智能照明控制系統(tǒng)

0.引言

自改革開放以來,我國經(jīng)濟(jì)發(fā)生了重大的改變,人們的生活水平日益提高。而城市路燈作為城市生活中的基礎(chǔ)設(shè)施之一,應(yīng)該認(rèn)識到其中的重要性。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,傳統(tǒng)的人工控制模式已經(jīng)很難適應(yīng)如今時(shí)代發(fā)展的腳步。因此,要正確認(rèn)識城市路燈照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用,從而促進(jìn)城市化發(fā)展。

1.城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的作用

城市路燈照明系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在三個(gè)方面:一是節(jié)能性。 由于考慮到燈具本身的光衰現(xiàn)象,設(shè)計(jì)使用初期路面照度肯定會(huì)有大量的余量,智能控制的路燈通過調(diào)光可以在滿足路面照度需求的前提下,降低線路功耗,節(jié)約能源,降低碳排放,同時(shí)還可以延長燈具壽命。二是便捷性,由于是智能化控制,可以通過遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控,方便人們的管理。如果遇到故障時(shí),也能通過即時(shí)的報(bào)警來安排快速的搶修,提高工作管理的效率,減少投入的資本。三是信息化與數(shù)據(jù)化的程度高,智能控制通過新的IoT技術(shù)對整個(gè)道路照明系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析,從收集信息到數(shù)據(jù)分析,提供優(yōu)化的決策與服務(wù)。

2.城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

2.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要是包括節(jié)點(diǎn)控制器、GPRS模塊、傳感器模塊、電源模塊。在節(jié)點(diǎn)控制器中較為常見的是利用GPRS通信與Zigbee技術(shù)所組成的數(shù)據(jù)傳輸,對傳感器與路燈進(jìn)行信息的收集,并將數(shù)據(jù)信息傳遞給監(jiān)控中心(路燈監(jiān)控云平臺)。使用GPRS模板時(shí),能夠利用移動(dòng)運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)連接。而傳感器模塊的主要功能則是照度與運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測兩個(gè)部分。對于照明的強(qiáng)度可以使用TSL2550,是一種數(shù)字式的信號采集芯片,在電路上結(jié)合兩個(gè)光電二極管與數(shù)據(jù)壓縮的轉(zhuǎn)換器,就可以提供一個(gè)大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的光照度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

2.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對城市路燈照明智能系統(tǒng)的控制,在設(shè)計(jì)完成主系統(tǒng)之后,要對模塊以及各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算,正確的處理好系統(tǒng)中對網(wǎng)絡(luò)傳感器所進(jìn)行的組網(wǎng)。在完成這些之后,對照明傳感器和運(yùn)行傳感器進(jìn)行相應(yīng)的綁定,路由節(jié)點(diǎn)傳感器在經(jīng)過處理后,通過Zigbee技術(shù)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器上,再利用GPRS傳遞到上位機(jī)上。上位機(jī)處理相關(guān)的數(shù)據(jù)信息,確保所有程序都能順利完成,從而實(shí)現(xiàn)正常的照明控制與監(jiān)測。在整個(gè)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中,還需要燈具完成上級的命令,實(shí)行終末的狀態(tài)。而針對沒有正常運(yùn)行的燈具,在發(fā)生故障時(shí)會(huì)發(fā)送警報(bào),并且由技術(shù)人員進(jìn)行檢查與維護(hù),從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

3.城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用

3.1系統(tǒng)組成的應(yīng)用

在系統(tǒng)控制中是由主控系統(tǒng)和本地系統(tǒng)組成的,根據(jù)系統(tǒng)參與的范圍來決定資金的投入。通常情況下主控系統(tǒng)是有多臺計(jì)算機(jī)所組成的。兩臺主控機(jī)的信息收集利于更好的接受數(shù)據(jù),當(dāng)一臺系統(tǒng)進(jìn)行等待狀態(tài)時(shí),另一臺系統(tǒng)就可以直接進(jìn)行操作。本地的控制系統(tǒng)是包括了配電柜、子站和電臺,要知道每一個(gè)本地的控制系統(tǒng)都是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體。例如當(dāng)主控機(jī)與與本地控制系統(tǒng)可以通過無線傳播的方式進(jìn)行信息通信,會(huì)受到基站覆蓋距離、網(wǎng)絡(luò)容量等因素的影響,出現(xiàn)延遲的現(xiàn)象。那么針對這方面的問題,想要有效的解決就可以通過主控機(jī)站來完成,將控制的范圍分成多個(gè)區(qū)域,通過互聯(lián)網(wǎng),將主控機(jī)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的收集與處理,這樣就能實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市路燈照明智能控制系統(tǒng)化。

3.2功能模板的應(yīng)用

對于功能模板的控制,在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要充分的考慮到各種因素,針對不同路段與電功率的合理配置,燈型以及節(jié)能方式的組合應(yīng)用。當(dāng)通信系統(tǒng)建設(shè)完成之后,根據(jù)不同區(qū)域?qū)τ谡彰鞯牟煌枨螅贫ǔ鲞m合各個(gè)區(qū)域照明強(qiáng)度的的開關(guān)時(shí)刻表。然后通過通訊系統(tǒng)發(fā)生到

各個(gè)子站中,改寫成存儲器的形式,終末子站作為本地系統(tǒng)與主控機(jī)之間信息傳遞的關(guān)鍵所在,會(huì)將收集到的電流與電壓通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞到每個(gè)主控系統(tǒng)中。計(jì)算機(jī)設(shè)備之間的相互聯(lián)系,是通過通訊模板的轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計(jì),將電源插座、串聯(lián)接口、發(fā)送指示燈等相

互連接。整個(gè)數(shù)據(jù)流的方向中,應(yīng)該先由數(shù)據(jù)PC機(jī)平臺控制軟件向串行接口傳輸?shù)酵ㄓ嵲O(shè)備中,將接受到的信息用信息數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

4.安科瑞為路燈智能照明控制系統(tǒng)提供方案

4.1安科瑞智能照明監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu),即站控層,通訊層與間隔層; 如圖(1)所示:

圖(1)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D


間隔設(shè)備層主要為:開關(guān)驅(qū)動(dòng)器,這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi),這些裝置均通過現(xiàn)場KNX總線組網(wǎng)通訊,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為:智能照明網(wǎng)關(guān),其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中控制,同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層,完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控管理層:設(shè)有高性能工業(yè)計(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上,集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況,以人機(jī)交互的形式顯示給用戶。 以上開關(guān)模塊均采用KNX總線傳輸,一般都采用4根連線,接線簡單方便,傳輸距離可達(dá)1.2km。

4.2安科瑞智能照明系統(tǒng)組成

1.定時(shí)控制

通過時(shí)鐘管理器,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的有關(guān)區(qū)域照明的定時(shí)和自動(dòng)管理功能,實(shí)現(xiàn)公共通道、景觀照明、泛光照明、車庫照明定時(shí)控制。如百葉窗定時(shí)升降、集中供熱定時(shí)調(diào)節(jié)、節(jié)假日照明定時(shí)關(guān)閉、定時(shí)通知等。

2.場景控制

智能照明控制系統(tǒng)根據(jù)各個(gè)部門的需求,設(shè)定不同種類的場景模式,進(jìn)行各種照明燈光的組合,達(dá)到美化工作環(huán)境的效果;結(jié)合人體感應(yīng)傳感器,當(dāng)人員離開時(shí),關(guān)閉所有該會(huì)議室照明。

3.實(shí)時(shí)監(jiān)控

中心控制室,配置一臺中控主機(jī),所有照明控制設(shè)備,通過KNX網(wǎng)關(guān),接入監(jiān)控系統(tǒng),操作管理人員,可以通過中控電腦,實(shí)時(shí)監(jiān)視總線、區(qū)域、樓層、樓棟等照明狀態(tài),并可根據(jù)需求進(jìn)行控制調(diào)整。系統(tǒng)繪圖工具支持向量圖和多層頁面,圖形頁面縮放方便,切換簡單,支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等圖形對象的嵌入、支持二維、三維圖元的繪制,增加可視化的空間效果。

4.報(bào)警處理

系統(tǒng)提供了警報(bào)處理能力,用戶可采用編程來完成不同的任務(wù),當(dāng)某種警報(bào)條件出現(xiàn)時(shí)應(yīng)做什么,可由用戶自行確定。

5.事件通報(bào) 系統(tǒng)提供了事件通報(bào)功能,支持郵件通報(bào)、文本輸出以及事件驅(qū)動(dòng)打印,可按照用戶預(yù)先設(shè)置的條件,觸發(fā)事件通報(bào)功能。

4.3設(shè)備選型

5.結(jié)束語

城市路燈照明控制系統(tǒng)是現(xiàn)代科技進(jìn)行的結(jié)果,符合當(dāng)今設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢。在對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),需要結(jié)合實(shí)際的情況,做好各個(gè)系統(tǒng)的研究,選擇合適的硬件與軟件,保障城市照明系統(tǒng)可以正常的運(yùn)行。這樣才能提高城市路燈照明的科學(xué)化管理,實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保,促進(jìn)人們生活水平的提高。



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