智能路灯控制系统探究

张铁军

摘 要：进入二十一世纪以来，我国经济建设和城市发展实现了突飞猛进的巨大进步。传统路灯照明控制系统已经不能满足现代城市照明工作的需要，迫切需要一种新型控制系统进行替代。文章围绕现代城市智能路灯控制系统进行研究，阐述了实施智能路灯控制系统的重要意义，分析了当前我国路灯照明控制系统存在的问题，最后对智能路灯控制系统的设计方法进行了详细说明。

关键词：城市照明；远程控制；无线通信；模块化；节能减排

引言

照明系统是城市基础设施的重要组成之一，照明系统的好坏直接反映了城市经济发展水平和建设质量的高低，甚至也是城市文明的重要载体。当前，我国城市化建设进程逐步加快，城市夜间活动日趋繁荣，夜间道路交通量很大，给城市道路照明工作提出了更高的要求。在国民经济发展水平生活质量越来越高的同时，人们对于城市道路照明的观点也随之发生改变，在原有照明的基础上，增加了城市美化的新需求，有的地方还把道路照明工程作为当地亮点工程来进行建设，可以说，道路照明工程已经从原有的道路通行视野条件保障的功能外，更增加了展现城市文明的人文元素。此外，随着人们环境保护意识的逐渐增强，道路照明面临着低碳节能、绿色环保的新要求。如何提高城市路灯照明质量，使其与新时期城市发展的要求相符合，已经成为各级政府以及市政管理部门深入研究的重要课题。

1 现代城市实施智能路灯控制系统建设重要意义

路灯照明工程在城市规划和建设中发挥的作用日趋明显，建设要求越来越高，资源投入越来越大，在改善城市照明条件和通行环境的同时，其规模庞大的规划、建设和运维管理工作给城市市政管理部门带来很大压力。传统路灯照明控制系统适应能力不强，缺乏自我调整机制。我国国土面积广大，各地区经济、人文、交通和自然环境等条件差异显著，路灯照明控制系统面临的困难和需要解决的问题各不相同。传统的路灯照明控制方式难以应对复杂的工作条件，工作质量不高，不仅影响了道路照明工作的正常顺利开展，其运行维护和修理的成本也较高，对于我国普遍紧张的市政财政压力很大，不利于城市的健康发展。当前我国许多中小城市路灯照明依然使用钟控、光控或人工控制等老式控制方式，自动化水平较低。当气候、季节发生变化时，控制系统难以及时跟进调整开关时间，造成一定程度的资源浪费。传统照明控制方法缺乏系统自检功能，路灯设备发生故障后不能立即发现，致使维修工作受到拖延。此外，传统路灯使用的电力载波有限传输方式传输范围有限，只能在同一个配电变压器区间内传输，且造价昂贵、检修困难，在进行检修时还要临时中断信息传输，使用起来非常不变。针对上述问题，智能路灯控制系统应运而生。该系统涵盖无线通讯、自动化控制和监控组网等多种先进技术，可以对路灯实施高效精准的控制，相对于传统路灯控制方式，其灵活性、实时性和可靠性大为提升，对于迅速提升城市路灯照明系统控制水平和工作质量，满足快节奏、高要求的城市建设发展需要有着极为显著的促进作用。

2 我国城市照明控制系統存在的主要问题

当前我国城市照明控制系统存在的问题主要包括以下两个方面：

（1）控制精度有待提高。我国路灯照明控制系统中多数只具有路灯系统整体开启和关闭的控制功能，部分具有回路功能，缺乏对路灯的单体控制和精细控制。随着人们环境保护意识的增强，政府和社会各界都对城市照明工程提出了节能要求。“绿色照明”已经成为现代城市照明工作的重要发展方向和总体要求。我国路灯工程在这方面取得了一定发展，但距离现代化城市要求还存在很大差距。许多路灯节能设备技术水平不高，存在占用空间大、控制线路长、设备繁琐等问题，实际节能效果也不够理想。

（2）因盗损失严重，缺乏行之有效的管理防范措施。现代社会，城市基础设施分布广泛，路灯作为城市基础设施中的重要组成，遍布于城市各个角落，给安全管理带来很大困难。少数不法份子利用路灯安全防护力量薄弱的情况，频繁盗窃城市照明设施，不仅给国家带来严重经济损失，更给城市交通安全造成严重威胁。尽管相关部门不断加大防范力度，制定实施惩罚措施，但取得的效果却并不理想。

3 智能路灯控制系统的设计技术

3.1 在系统功能设计方面

智能路灯控制系统主要实现两方面功能：一是终端控制管理功能，由主控管理、电源管理、参数采集、无线通信、存储管理、延时断电、时钟管理、控制器以及程序管理等子系统组成。二是远程管理功能，由数据存储、数据分析、路灯状态控制、时间表设置、报警管理、防盗管理、数据显示管理、时间同步管理、数据统计、无线通信、数据查询以及报表打印等子系统组成。

3.2 在系统设计方面

3.2.1 系统结构设计

智能路灯控制系统坚持模块化设计思路，开放性高，系统更加便于维护、维修。按照功能划分，智能路灯控制系统分为监控中心，集中控制器和终端控制器三个部分。每个部分各自独立又紧密联系，协调运作，共同实现智能路灯控制系统相关功能。终端控制器即单灯控制器，负责将每盏路灯的信息数据发送给集中控制器，每个集中控制器负责多个单灯控制器的数据收集工作，并将收集到的信息发送给监控中心。各集中控制器和单灯控制器通过Zigbee网络传输数据。需要注意的是，在多个集中控制器中，只有一个能与监控中心传递信息，这个集中控制器称之为主协调器。其它集中控制器的数据需要先传输给主协调器后再上传给监控系统。监控中心是控制网络的中心，操作人员使用配套的软件对路灯实行点对点实时监控。

3.2.2 系统模块设计

（1）终端控制器。终端控制器也使用模块化的方法进行设计，每个模块对应一项功能，每项功能负责路灯某一方面的监测控制工作，从而使得终端控制器也成为多项路灯监控功能的高度集成化产品。这些功能包括电源控制、电能采集、时间管理、信息储存、延时断电、报警、无线通信、控制及数据反馈等。

（2）集中控制器。集中控制器使用Zigbee技术与其他集中控制器和终端组成网络，负责数据的传递和汇总。每个集中控制器都是网络的一个节点，彼此间通过具有唯一性的识别地址进行识别。

（3）监控中心。监控中心采用专业计算机软件对整个路灯系统进行监控。通过软件界面，工作人员可以很方便的监测到每个路灯电压、电流、电能、功率因数、位置信息等数据，当路灯损坏时，监控中心会收到警报，提醒工作人员进行处理。

4 智能路灯控制系统的应用特性

智能路灯控制系统自诞生以来，在短时间内实现了飞速发展。相对于传统路灯控制系统，智能路灯控制系统耗能更少，维护费用更低，能够在意外断电情况下在一定时间内维持光源，还具有安全可靠性高，便于扩展等特点。智能路灯控制系统采用Zigbee组网技术，网络容量较大，适用性能佳，在许多种环境条件下都能够发挥出较高的工作水平。一般常用于对节能效果要求高、布线难度大、无线传输安全性和靠性要求高、监控网点和网络覆盖率较多的场合。

5 结束语

随着城市现代化建设水平的不断提高，路灯照明系统承担的作用和功能随之增加，需求范围不断扩大，给路灯照明控制系统提出了更高的要求。智能路灯控制系统以其优越的控制性能和安全性能、高水平的工作质量以及在节能降耗方面的突出表现，对于环保压力不断加剧的现代社会有着极高的适用性。市政管理单位和相关企业要充分认识到智能路灯控制系统的优越性，加大力度，不断开发智能路灯控制系统潜能，以适应我国现代化建设发展的需要。

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.城市道路照明设计标准[S].

[2]瞿雷.ZigBee技术及应用[M].北航出版社.