智能景观灯控制系统设计

牟朝赢

摘要：景观灯是现代城市和风景名胜区不可缺少的亮化风景。在美化周边环境的同时，如何能够合理的掌控景观灯的开关时间及时间校正，达到亮化与节能的最大优化，一直是管理部门面临的难题。针对以上问题，智能景观灯控制器系统通过对景观灯工作参数的采集，实现远程无线控制，很方便的解决了以上问题，同时也很大程度的降低了景观灯的运营成本。

关键词：Zigbee模块；GPRS模块；智能灯

随着社会的不断发展和城市基础设施建设规模的不断扩大，景观灯已成为了人们日常生活中的一道亮丽风景。景观灯的构成和分布也变得更加的复杂，由单纯的道路和景区亮化，发展成建筑亮化、公共设施亮化，及各种广告和店招等复杂亮化。由于分布比较杂散，多处于室外，无法实现对景观灯的灵活控制和实时监控。

当传统的分散现场控制因天气和冬夏时差因素，可能会导致景观灯无法按需开关；当景观灯出现故障有可能不被及时发现。

智能景观灯控制系统是一种基于Gprs和Zigbee远程无线自动控制系统，不但能够满足合理的开关灯时间自动控制，还可以实时监控工作设备的工作参数，当出现故障能够及时报警，便于维护；也可以按照实际需求，进行临时远程操控。

智能景观灯控制系统在管理上更加灵活便捷，将设备控制，设备运行信息和管理部门有机的结合，为设备维护和管理提供一种更加高效先进手段。

1 智能景观灯控制器系统方案

基于GPRS的智能景观灯控制系统通过internet，以GPRS数据方式来实现监控中心和景观灯控制器之间的实时操控和状态监控。监控中心除了监控景观灯的运行状态和实时操控外，还可以对景观灯控制器进行参数设定，和亮化模式设定。

景观灯控制器分为主控制器和子控制器，区域内的一个主控制器与附近的子控制器通过Zigbee形成局域网络。主控制器负责以GPRS方式同监控中心通讯，将控制指令转发到局域网络中的子网络；主控制器也将子控制器的状态进行上传。这样的网络结构有利于降低网络通信费用，并有效提高监控中心的监控数量，减少通道占用。

景观灯控制器采用ST公司32位ARM处理器做为主控芯片，该芯片功耗低，处理速度快，具备足够的冗余量；外网接口丰富，能够简化外围电路，降低硬件成本。

GPRS模块只有主控制模块具有。收发GPRS数据，与监控中心进行通信。负责本区域内所有子控制器与监控中心之间的指令数据和状态数据的转发。

Zigbee模块将本区域内的一个主控制器和若干个子控制器组网，传输景观灯的工作状态和监控中心下发的指令。

红外人流量传感器通过红外光电技术，不断累加计算单位时间内进入景观灯照明区人的数量，作为开灯期间，关灯的一个判断依据。可以在无人的情况，减少开灯的数量或者彻底关灯，以减少电能损耗。

环境光线传感器感知周围环境光线的亮暗，将输出的电流线性变换为处理器识别的电压。当没有到开灯时间，因天气因素，导致光线过暗时，辅助调节开关灯时间。

处理器内部集成的RTC模块设置成闹钟模式，与红外人流量传感器和环境光线传感器共同作为开关灯系统。

由用戶设定的开关灯时间段或者控制器内部根据日出日落时间计算的时间段，不断的被处理器设置为闹钟时间，进行开灯时间定时。由于冬夏时间差别较大，控制器内部也在每天根据日期不断的自动调整，完全解决了开关灯时间手动调节的问题。

开关灯时间段可以进行多段设置，在人流量比较大的时间段，景观灯全开；人流量相对较小的时间段，可以选择部分开启或者熄灭，也可以根据红外人流量传感器自动控制。控制器还可以接收GPRS指令，实现临时开关灯，以应对突发事件。

监控中心还可以对景观灯控制器进行校时，以确保开关灯时间的准确。

电压电流采集模块不断对景观灯的供电参数进行分析比较，出现异常情况后，报警信息经Zigbee网络传输至主控制器，由GPRS转发到监控中心。报警信息中包含准确的地点数据和故障数据，有助于管理部门及时，准确的处理问题，避免了传统的人工故障巡视所带来的时间延迟。

2 控制器程序控制流程

控制器上电后，程序根据实时时钟日期自动计算当天的日出日落时间，将开关灯时间存储，并判断当前所处的时间段执行开关灯。当闹钟时间到后，自动读取下一开关灯时间，直到本日开关灯时间用完，重新计算下一日开关灯时间。该时间也可由用户在监控中心远程设定，程序将根据设定日期自动调节每日的开关时间，避免因季节变化而导致的开关灯时间的延迟或者提前。

处理器在不断采集工作环境参数。电参数采集可以确保景观灯正常工作，一旦出现异常将发送报警信息，使故障能够及时得到解决。环境光线参数、人流量参数的引入，是为了能够更好的解决照明效率，提高亮化质量。

在运行过程中，程序优先执行监控中心的远程开关灯操作。如果操作人员忘记当前的开关操作，程序在下次闹钟时自动结束操作人员的开关操作。

3 总结

经实际系统使用证明，智能景观灯控制系统能够更好的满足城市和景区亮化中分散的人工操控和维护等难题。数据的无线传输，使工程的复杂性大大降低，更方便了管理部门的实时监控和数字化的维护与管理。