沈阳智能控灯系统研究分析

张光　杨太　张航硕　王迪

摘 要：传统路灯的照明和管理存在浪费大， 路灯使用寿命短， 远程操控、巡查无法监控， 人工作业量大， 故障维修反应效率低， 统计查询功能弱等现象。本文通过八人团队历时两年时间，结合沈阳城市学院对智能灯控系统进行研究分析。

关键词：智能；灯控；绿色环保；沈阳城市学院

引言

照明设施作为学校夜间非常重要的基础设施也是必不可少的。照明设施的发展与教职工及学生的日常生活息息相关，因此加强学校路灯照明系统的建设对学校的发展是十分重要的。

一、智能控制型路灯实现基本理论和优势

智能控制型路灯是运用先进的通讯手段，计算机网络技术、自动控制技术、新型传感技术与自动检测技术等构成的无线监控系统，快速准确地对道路照明系统进行智能监控，实现对远程路灯和电源实施遥控、遥测、摇监、遥视、摇信等功能，现已有实物便于了解路灯运行状况以及它的维修和保养，为能源节约和创造节约型社会打下基础。

路灯智能控制系统一般由控制中心主站、各點测控分站、通讯系统三大部分组成。主站主要由电脑和网络构成，负责管理、控制整个系统的运行，其兼容性和容量大小可灵活配置；通讯一般采用无线或无线与有线相结合的方式，目前无线技术有GSM短信息网、GPRS数传电台、CDPD公共无线数据网，或利用单片机实现路灯控制器的TCP/IP协议（实现自己数据的高速传输和实时控制）等技术；而各分站点通过安装单片机或新技术装备（如LONWORKS技术）构成其控制器，从而达到与主站通讯、接受命令、执行开关、控制电压、控制时间、反馈数据信息等功能。智能控制型路灯实现过程可以是多种多样，但无外乎都是：主站电脑控制中心+合适的通讯手段或方式+各分站集中智能控制器+路灯控制系统的模式。随着科技和信息产业的发展，图中任一个环节实现起来都可以采用其他方式或方法，在此不赘述。

针对传统路灯使用缺陷，采用智能控制型路灯的优势如下：

（1）节约电力资源和保护路灯。可以利用太阳能、绿色环保，并减少了“全夜灯”、“后夜灯”、电灯在后半夜的高电压状态下工作的情况，这样不仅节约了电能资源，而且还保护了电灯，延长了其使用寿命，建造成本低。

（2）可实施远程监控和管理。智能控制路灯系统的采用将可对全部路灯进行实时、具有人体感应功能，集中控制、监视和检查，大大减少了后期人力、物力、财力的投入，同时提高了巡查设备和路灯时的工作效率。

（3）及时反应和采取恰当措施保证低故障率。由于能实时对分站设备和路灯进行远程遥控、遥测和摇视，同时它们也能自己通过报警系统将数据反馈给主站系统，这样能及时发现故障和问题，并联系工人点对点地进行维修，避免逐站逐点巡查和发现问题、反应缓慢的情况。

（4）智能化、信息化、数据化程度高。由于主站和分站大量采用电脑和网络技术，路灯的整体控制智能化、信息化程度相当高，且从分站收集、反馈给主站的数据量也较大，这为智能系统开发决策和优化、维修和维护提供了基础。

二、智能控制型路灯实现基本功能

2.1太阳能功能

太阳能路灯系统的电气部分由4大部分组成：太阳能电池板、太阳能阳能路灯控制器、蓄电池和照明灯具。当外界光照条件符合要求时，太阳能电池板接收太阳光照射将太阳能转化成电能，经过控制器给蓄电池充电；当光照条件变化，如黑夜或者自然照明条件差的情况下，路灯控制器将蓄电池存储的电能经过转换提供给照明灯具进行照明。

2.2远程遥控功能

采用智能控制系统的路灯开关、亮度调节、时间控制等方式都能实现远程遥控，达到时控模式、光控模式、压控模式、声控模式、旁路模式的目的。下载开关灯时间表到分站控制器，根据经纬度、季节、节假日及不同的天气情况进行的“时控”，可实现路灯全夜灯和半夜灯自动定时控制，管理人员可针对具体的情况对某一个或多个终端随时进行开关控制（分组、分区、全校开关等方式）；还可根据季节和天气的变化进行的“光控”和“压控”，通过分站集中控制器调节特殊天气和时段条件下的电压，从而实现路灯的光照强度的改变，达到“光控”的目的，这样不仅节约电能，而且也保护了路灯，延长了它们的使用寿命；还可根据路灯上的传感器感应路上行车和行人的声音、速度，将这些信息反馈给分站控制中心，由分站智能控制器决定是否打开灯，以及打开灯的数量和光照强度。上述设计遥控模式，可根据具体情况酌情考虑选用。

2.3遥测、遥信功能

通过分站集中控制器对区域内路灯数据（如实时电压、电流、接触器状态、有功功率、无功功率、功率因数、用电量等）的检测和采集，再由无线或有限通讯手段，将数据反馈给主站控制中心，进而分析各区域内每盏路灯的工作情况，了解它们的实际使用功率，开关次数、关照强度、亮灯率、节约电能资源等方面。

2.4遥监、遥视功能

对于现场检测的数据和信息，通过网络传输给控制中心，可由控制中心的电脑LCD进行图文显示，如配上GIS和GPS的相关硬件和软件，则可对这些数据和信息，进行实时监视和管理，真正意义上体现出管理无人化、系统服务高效化、反应维护快速化的特点。

2.5自动检测、反馈、报警功能

通过中心控制主站对分站集中控制器的命令，集中控制中心对区域内各路灯进行实时监控和巡查，如果发现异常情况，如在不该亮灯和熄灯的时候发生“时控”失灵故障、电流和电压超过高低限造成“光控”失灵、还有导致电灯无法正常工作的其他设备和控制器故障等，就将这些数据通过通讯手段反馈给中心控制主站，主站通过声音报警来引起注意，如有GIS地理信息系统，则能迅速显示出故障点区域信息，再由中心职务人员或电脑、网络自动联系相关维修人员，这样不仅大大提高检测、巡查工作的效率，减少了人员工作强度，而且提高了整个路灯系统的反应机制和处理突发事件的能力。

三、基于控制模式的智能路灯控制系统设计与应用

传统的智能路灯控制一般采用：时间控制、光照控制等， 这类控制一般是根据季节、气候等因素， 由主要控制中心对某一区域内路灯进行开关、时间、光照强度调控的方式。这类控制方式在特殊时段对交通熄灯、减少亮灯率、减少光照强度的做法， 虽然节约了电资源， 更加经济， 但是也为安全增添了隐患。很多研究机构发现， 路灯一开始点亮时所需电压大于等于额定电压， 在使用稳定以后仅需要较低一些的电压工作即可；据研究， 照明亮度下降10 %， 人眼的感光度仅仅下降仅为1 %；而道路在后半夜时， 属于用电低峰时期， 电灯的实际使用电压会渐渐升高， 这不仅加强了路灯的亮度、造成电资源浪费， 而且缩短了电灯的使用寿命。故基于上述观点， 出现了很多电压控制的模式， 即在特殊时段或根据具体需要， 通过各分控制器调控路灯的实际使用电压， 这有效地克服了上述缺点。现在出现了更加智能、更加节能、且同时也不降低安全的控制方式：“随需而控”。将无线通信技术、微机电MEMS 系统和传感技术融合到一起的无线传感器网络技术， 它通过安装在路灯上的光学、声学、电学、速度传感器（多普勒探测器）， 或采用上述光学、声学、电学、速度的探测器（监控自然条件的亮度、道路行人和行车的声音和速度、电灯的实际使用电压和功率等）， 然后配上智能单片机或PLC 控制器和无线通讯技术， 实现对路灯的开关、亮度调节、电压调节以及亮电灯率的控制。

四、结束语

针对目前照明系统分析了智能控制型路灯实现的基本理论和其优势：节约电力资源和保护路灯；可实施远程监控和管理；及时反应和采取恰当措施保证低故障率；智能化、信息化、数据化程度高。

参考文献：

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[2]祁春阳，戴欢，李小超，仇上正.基于ZigBee的智能节能灯控系统设计[J].电脑知识与技术，2014，10（07）：1582-1585.