城市道路照明智能控制系統(tǒng)實(shí)踐應(yīng)用

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【摘要】針對(duì)城市道路照明，在簡(jiǎn)述照明控制現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)城市路燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用與未來(lái)發(fā)展進(jìn)行深入分析，旨在為系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用和充分發(fā)揮應(yīng)有作用效果提供可靠參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】城市路燈；照明控制；智能控制

城市中的路燈是城市照明系統(tǒng)主要組成部分，路燈照明控制不僅對(duì)照明功能的實(shí)現(xiàn)有直接影響，還決定了照明的節(jié)能。因此，有必要在引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，建立路燈照明智能控制系統(tǒng)，并將其合理應(yīng)用于實(shí)踐，以發(fā)揮理想效果。

1城市路燈照明控制現(xiàn)狀

光是大部分生物生存基本需求，在地球上經(jīng)過漫長(zhǎng)發(fā)展，人類對(duì)光的利用從火開始，期間經(jīng)歷了蠟燭、油燈、白熾燈等多種類型，表現(xiàn)出人類對(duì)光的利用正趨于多樣化。在過去的照明控制中，主要是對(duì)光的強(qiáng)度與分布實(shí)施控制，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能和舒適等基本目標(biāo)。對(duì)于照明控制的方法，截至目前共經(jīng)歷以下四個(gè)階段：第一階段為分組控制（回路控制），這是現(xiàn)在應(yīng)用最多的方法，采用線束的方式，使多個(gè)燈具處于同一回路，或處于不同的回路來(lái)控制，比如通過石英鐘實(shí)現(xiàn)半夜燈的隔盞亮；第二階段為區(qū)域控制，它的特點(diǎn)是按需供給，適用于大型公共區(qū)域，如停車場(chǎng)、教師與賓館，在分組控制回路中采用不同的傳感開關(guān)，當(dāng)使用率相對(duì)較低時(shí)，對(duì)某些回路進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)；第三階段為集中控制，目前我國(guó)部分地區(qū)的隧道與路燈控制都實(shí)現(xiàn)了集中控制，其最大的特點(diǎn)在于引入了數(shù)字通訊系統(tǒng)，比如PLC電力載波；第四階段為智能控制，如時(shí)下比較主流的智能家居和樓宇等，都屬于智能控制，其主要特點(diǎn)在于以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)[1]，比如NB-IOT、Lora、ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙等。路燈控制在控制領(lǐng)域?qū)儆谌率挛?，控制系統(tǒng)功能方面的需求正處不斷挖掘狀態(tài)，現(xiàn)在主要集中在節(jié)能和便捷兩個(gè)方面?，F(xiàn)階段已達(dá)成以下共識(shí)：①對(duì)于路燈控制，借助單燈、全體及分組等措施實(shí)現(xiàn)路燈遠(yuǎn)程開啟與關(guān)閉和調(diào)光的有效控制；②對(duì)于情景控制，對(duì)路燈的實(shí)際工作情景進(jìn)行自定義設(shè)置，并制定有效的控制策略，以達(dá)到無(wú)人值守目標(biāo)；③在數(shù)據(jù)采集方面，對(duì)所有路燈實(shí)際工作狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，然后上傳到服務(wù)器當(dāng)中；④在路燈管理方面，對(duì)所有和路燈有關(guān)的反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行集中統(tǒng)計(jì)與分析，然后根據(jù)分析結(jié)果形成維護(hù)報(bào)警及相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)告，供維護(hù)人員隨時(shí)使用；⑤借助GIS系統(tǒng)，對(duì)路燈與其附屬設(shè)備進(jìn)行定時(shí)定位，以保證可操作性。除此之外，在和大量的客戶相接觸以后，很多客戶都會(huì)提出更高的要求，比如對(duì)配電箱的控制。基于此，現(xiàn)在很多省市都能對(duì)配電箱實(shí)施三遙控制，具備一定示范作用。

2城市道路照明智能控制系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1.1照明系統(tǒng)城市道路照明智能控制實(shí)際上就是把相互獨(dú)立的路燈采用控制器，匯集至接入層，與集中控制器相連；然后通過網(wǎng)絡(luò)匯入到主干網(wǎng)中，將實(shí)時(shí)信息傳輸至管理中線。控制中心機(jī)房對(duì)服務(wù)器進(jìn)行部署，采用軟件系統(tǒng)對(duì)所有相接的路燈進(jìn)行管理，包括開啟關(guān)閉、調(diào)光調(diào)色、故障診斷和能耗分析，同時(shí)對(duì)移動(dòng)終端施以靈活的管理控制。2.1.2LED模組LED模組共有兩種規(guī)格，其中，第一種是與CSA標(biāo)準(zhǔn)相符合的模組，可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)市場(chǎng)提出的要求，具有良好的互換性；第二種是與CQC標(biāo)準(zhǔn)相符合的模組，即光引擎模組，具有很高的效率，可滿足不同特殊場(chǎng)合提出的要求[2]。2.1.3系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)城市道路照明的智能控制系統(tǒng)主要由四部分組成，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層。系統(tǒng)的照明控制以PLC為主；在此基礎(chǔ)上按照燈桿的位置，對(duì)不同的智能感知設(shè)備予以融合，包括安防設(shè)備、多媒體顯示設(shè)備、城市環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備、RFID設(shè)備、應(yīng)急廣播設(shè)備。以此為智能燈網(wǎng)的形成提供良好管理服務(wù)。2.1.4軟件開發(fā)對(duì)于智能控制系統(tǒng)，其軟件部分即為控制平臺(tái)界面，在整個(gè)系統(tǒng)中保持統(tǒng)一，可對(duì)平臺(tái)上的每個(gè)功能模塊進(jìn)行管理與查詢，包括充電樁、安防信息與信息的顯示及系統(tǒng)；具有很高的開放度，均可采用API接口與其它系統(tǒng)平臺(tái)之間實(shí)現(xiàn)融合，表現(xiàn)出極好的適應(yīng)能力。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的路燈智能控制系統(tǒng)，能使路燈照明真正實(shí)現(xiàn)智能化。此外，建立一個(gè)支持?jǐn)U展且開放的整體構(gòu)架，和其它系統(tǒng)和管理平臺(tái)之間進(jìn)行互通互聯(lián)，能進(jìn)一步推動(dòng)智慧城市建設(shè)與發(fā)展[3]。

2.2系統(tǒng)應(yīng)用

一直以來(lái)，我國(guó)都高度關(guān)注各類資源的節(jié)約與自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)，提出了很多和資源節(jié)約及環(huán)保有關(guān)的政策。如今，LED技術(shù)快速發(fā)展，不同的控制技術(shù)都越來(lái)越成熟，以其為基礎(chǔ)的智能控制正在多個(gè)地區(qū)日益鋪開。除此之外，各類傳感設(shè)備具有的功能越來(lái)越成熟，且價(jià)格不斷降低，可為互動(dòng)感知層等的構(gòu)建提供便利。構(gòu)建以智能照明為目標(biāo)的一體化平臺(tái)，把包含公共服務(wù)、電力、通信與應(yīng)用等在內(nèi)的多種功能都集成于新產(chǎn)品當(dāng)中，從而為智能照明與智慧城市構(gòu)建及發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)[4]。在大型商業(yè)區(qū)、道路及停車場(chǎng)等部分引入路燈的智能控制系統(tǒng)，借助PLC、NB-IOT、Lora、ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙等技術(shù)對(duì)所有路燈的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果調(diào)整亮度，以此達(dá)到人來(lái)時(shí)燈亮和人走時(shí)燈滅的良好控制效果，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約。另外，在不同的季節(jié)調(diào)節(jié)路燈的色溫，使燈光照射更為舒適。例如，在氣溫較低的冬季，應(yīng)使用溫暖色溫，按照2700-3000K的范圍嚴(yán)格控制；而在氣溫較高的夏季，應(yīng)使用與日光相接近的色溫，按照4500-5000K的范圍嚴(yán)格控制。利用集成于路燈智能控制系統(tǒng)的其它多媒體設(shè)備，能及時(shí)且準(zhǔn)確地為廣大群眾提供包含實(shí)時(shí)通訊、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等在內(nèi)的多種服務(wù)設(shè)施[5]。另外采用了智慧照明監(jiān)控系統(tǒng)，可以根據(jù)每天的日出日落時(shí)間、光照強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的統(tǒng)一開關(guān)，真正實(shí)現(xiàn)精確開關(guān)燈。通過單燈調(diào)光控制技術(shù)，根據(jù)人流、車流來(lái)實(shí)現(xiàn)按需照明減少過度照明，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，減少資源浪費(fèi)。

2.3系統(tǒng)發(fā)展

通過以上分析可知，分組控制已無(wú)法滿足現(xiàn)階段城市建設(shè)與發(fā)展要求；總線制盡管有很高的控制精度，但因安全過于復(fù)雜，需要很高的維護(hù)成本，所以無(wú)法滿足大規(guī)模應(yīng)用要求；以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，因信號(hào)穩(wěn)定性有很大局限性，所以需要通信技術(shù)發(fā)展到一定程度以后才能真正用于工程實(shí)際；以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的單燈照明控制，不僅安裝十分簡(jiǎn)單，而且能保證信號(hào)傳輸可靠性，所以是現(xiàn)階段城市建設(shè)最適宜的控制方式。本系統(tǒng)是一個(gè)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以控制中心為核心，以終端控制器為重點(diǎn)，以通訊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)為紐帶，綜合無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)，以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)為保障的程序化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的智能控制系統(tǒng)。通過此系統(tǒng)，可有效管理路燈、景觀亮化、樓體亮化系統(tǒng)的運(yùn)行，為城市美麗的夜景又增添一道風(fēng)景。并且采用以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的單燈照明控制系統(tǒng)，燈具色溫與亮度等的調(diào)節(jié)可以從整個(gè)路段精細(xì)至具體某一盞燈，并對(duì)路燈進(jìn)行精確定位和狀態(tài)檢測(cè)，以此在實(shí)現(xiàn)照明標(biāo)準(zhǔn)、保證光源正常使用等目標(biāo)基礎(chǔ)上，以時(shí)間地點(diǎn)和具體的應(yīng)用場(chǎng)合為依據(jù)，提供滿足要求的照度，達(dá)到按需照明的要求，這是未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間城市路燈照明控制主要發(fā)展方向[6]。路燈光照度與多色溫控制需要以做好傳感器研究開發(fā)作為基礎(chǔ)，在這種情況下，除了光照度和溫濕度等普通傳感器，車流量監(jiān)測(cè)、霧霾、雨水和超聲波等新型傳感器也會(huì)進(jìn)入到以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的路燈控制系統(tǒng)，上述傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，都能傳輸至系統(tǒng)的終端，進(jìn)而對(duì)不同段落中的所有燈具進(jìn)行控制，包括色溫和光亮度，以此形成完整的智慧控制平臺(tái)。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，采用路燈智能控制系統(tǒng)可以對(duì)于城市路燈照明予以有效監(jiān)管，還能幫助市民及時(shí)獲取相關(guān)信息，為用戶在這一項(xiàng)目基礎(chǔ)上進(jìn)行其它服務(wù)開發(fā)和集成提供支持。另外，利用模塊化應(yīng)用集與API接口，使公共服務(wù)平臺(tái)具有良好的開放性，使網(wǎng)絡(luò)具有良好的可擴(kuò)展性，進(jìn)而為大面積部署和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展奠定良好基礎(chǔ)，提供可靠技術(shù)支持，最終實(shí)現(xiàn)智慧城市建設(shè)根本目標(biāo)。對(duì)于燈具的智能控制，它是照明技術(shù)和信息技術(shù)充分融合的新型系統(tǒng)，也是現(xiàn)階段技術(shù)集成新領(lǐng)域，表示著照明正不斷向三化方向發(fā)展，使照明及其控制的產(chǎn)業(yè)范圍得以顯著拓寬，有著良好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

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[6]張?zhí)?城市路燈節(jié)能在路燈管理中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2019（7）：53.

作者：吳貴東 單位：河池市路燈管理處