路灯的智能化设计及应用

李亮 杨小高 钟锦波 洪鹏 陈媛钰

摘  要：现如今，城市道路的传统路灯大多功能单一、色温恒定，能源应用不充分。为此，该文提出一种多杆合一的智能化路灯设计方案，并探索其应用前景。设计的路灯利用传感技术智能化调节色温，并基于物联网无线通信技术实现区域内路灯的相互通信及与远程监控中心交互式通信，使城市路灯资源得到充分利用。智能化路灯的建设也为智慧城市的建设提供参考。

关键词：照明路灯   多杆合一   传感技术   物联网通信

中图分类号：TP273                         文獻标识码：A文章编号：1672-3791（2021）07（b）-0016-03

Intelligent Design and Application of Street Lamp

LI Liang   YANG Xiaogao   ZHONG Jinbo   HONG Peng   CHEN Yuanyu

（College of Mechanical Engineering， Hunan University of Arts and Science， Changde， Hunan Province， 415000  China）

Abstract： Nowadays， most of the traditional street lamps on urban roads have single function， constant color temperature and insufficient energy application. Therefore， this paper puts forward a multi pole intelligent street lamp design scheme， and explores its application prospect. The designed street lamp intelligently adjusts the color temperature by using the sensing technology， and realizes the mutual communication of street lamps in the area and the interactive communication with the remote monitoring center based on the wireless communication technology of the Internet of things， so as to make full use of the urban street lamp resources. The construction of intelligent street lamps also provides a reference for the construction of smart cities.

Key Words： Street lamp; Multi-pole integration; Sensing technology; Internet of things communication

智能化路灯是在传统路灯杆件基础上装配各种环境监测设备，根据实时反馈的环境状况自动调节色温，基于ZigBee、NB-IoT等网络通信技术，运用统一的B/S或手机App的监控软件平台，通过电脑或手机终端，就可以实时了解路灯的工作状态、当地环境质量，实时对路灯远程控制，从而实现路灯的节能与网络化[1]。该文基于现有智能化路灯的技术现状，展开了新型的智能化路灯设计的研究，可实现多杆合一的应用，为智慧化城市建设提供参考。

1  智能化路灯通讯网络的搭建

该产品采用基于单灯节点控制技术的远程控制管理系统，其中单灯节点控制器具备互联网通信的功能。当带有这种控制器的路灯被自由分布到某一片区域，将自动组建成一种由一点发散、互相关联局域网络系统。配置其中任意一盏智能路灯充当协调控制器，负责智能无线网络的日常功能建立、维持和管理[2]。其他路灯根据实际路况配置为终端连接设备，通过信道扫描方式加入由协调控制器建立的无线网络。

路灯与远程监控中心之间通过GPRS网络和互联网通信。协调控制器接入GPRS1，充当远程路灯监控中心的PC机接入互联网，通过串口接入GPRS2。这样的配置方式具有移动性，当监控中心由于特殊情况需要转移时，其IP号通过GPRS2发送前文所述GPRS1告知协调控制器。初步建立连接关系时，由远程监控控制中心建立一个网络Socket，并通过GPRS2将当前的IP号以SMS发送给GPRS1，协调控制器据此通过GPRS网络和Internet连接到监控控制中心主机[3]。之后由协调控制器与监控中心管理软件协调工作，对所有智能路灯进行监控。

2  智能化路灯系统设计

基于环境反馈的自动调节色温智能化设计，有以下3个方面。

2.1 温智能化调控单元设计

该产品通过环境数据采集单元采集的数据自动对路灯色温进行调节，可实现LED色温由2 800 K的暖黄色到5 500 K的冷白色转换，并采用单灯管无极调光技术来实现该自动转换，搭建的色温调节电路采用PWM开关调光的方式，不同占空比的PWM信号对应不同色温，故只要调节占空比就能实现不同色温转换。