物联网技术下城市照明系统的研究与应用

邓蓼花 桂林电子科技大学

物联网技术下城市照明系统的研究与应用

邓蓼花 桂林电子科技大学

本文通过对既有城市照明设备工作目标的改进和提高，整合物联网的感知手段、GPRS技术、数据库技术、高级语言编程等，将范围大、涉及路灯数目大、所占资本较低的城市路灯群，改造成具备一定自动化水平的系统，促成对城市路灯的自动式管控、高可靠性，实现了智能照明、智能节电、无线城市等多种智能应用。

物联网 城市照明 智慧城市 监控控制

1 研究背景和意义

1.1 研究背景

现代城市中，路灯已成为必不可少的基础设施，它分布密度大、范围广、数量多，在城市正常运转中的作用极大。

目前我国很多城市的路灯控制系统面临多种问题：

1、控制落后。2、操控不便。3、灯况不明。

1.2 研究意义

通过对既有城市照明设备工作目标的改进和提高，便利快捷的将整个照明体系范围大、涉及路灯数目大、所占资本较低的路灯，改造成具备一定自动化水平的系统，促成对城市路灯的自动式管控、高可靠性管理。

2 系统需求和总体结构

由于各大城市对道路照明系统的各项要求不断提高，必须运用信息技术和物联网技术来满足全城道路照明系统进行智能化、自动化远程管理需求。

道路照明系统实现集中监控和自动开关，事实上可划分为4大核心功能：（1）网络采集和汇总数据，网络控制。（2）数据监测和统计。（3）自动故障报告和故障信息管理。（4）能进行节能策略的配置。

经深入分析，制定本系统总体结构方案：采用网络遥控模式，在控制中心通过人机界面手工定制策略，配置合理的控制方案，对各路段路灯开、关时间和亮度进行设置。

3 系统硬件设计

整个系统主要由3个部分组成：监控中心、路边的集中控制器以及单灯控制器组成。

（1）照明集中控制器：它是整个照明系统的核心部分。

（2）单灯控制器：安装了必要的开关电路和电压、电流等的检测电路，安在灯杆上。

（3）监控管理中心：通过监控管理中心来管控系统运行。

单灯控制其对路灯的状态数据汇总，实现状态信息上传和控制信息下达。

集中控制器对采集的电压和电流数据及时、可靠的传输到监控中心的信息，路灯监控和配置参数对道路现场的同时，从控制中心接收控制命令。

集中控制器主要由中央处理模块STM32F103主芯片、通信模块、ZigBee 协调器、GPRS 通信模块、时钟电路、调试接口、光强度采集、电源电路、RS232 接口等组成。

4 系统软件设计

本系统的软件需具备运行、分析、统计、处置、维护和监督等功能，它能否很好的完成监控管理以及数据采集的任务关系着整个系统能否正常工作。

其中，系统监控中心软件分为五个模块：用户管理、系统设置、实时监控、地图信息和查询操作。五部分是集成到主监控中心软件。

4.1 用户管理模块的功能实现

将道路、路灯集中控制器、单灯、电压、电流作为对象处理，实现用户创建、删除、修改等功能。

自动报告提供报警信息，如电压电流越限报警，白天光报警报警时的电压和电流的变化，在夜晚关掉灯及各种用户的数字量报警（如开门报警），各种照明率故障报警功能，这些警报可以自动生成服务器端的告警记录，以便用户访问和打印报表。

4.2 路灯控制模块的实现

用户可以在计算机客户端上设置时间程序的各种参数，然后通过无线互联网发送到站点。

时间方案的设置类型分为“快捷设置”和“高级设置”两种方式，用户既可以通过“快捷设置”来向设备下发简单直观的时间表，还可以通过高级设置来详细配置日程安排的详细参数。

4.3 地图信息模块的功能实现

用户可以根据系统图对本地设备的局部条件、照明条件和报警状态进行监控和定位，从而实现对照明设备各种条件的直观监控。

4.4 测试结果评价

根据测试记录，分析发现，当访问数量达到6000时，系统响应时间为8秒，CPU和内存占用率在容忍的范围内，可以判断，这种情况下，系统仍能满足性能的要求。

5 总结及展望

城市街道网络监控系统基本上可以满足城市路灯监控的基础上，要求具有一定的理论和实用价值的设计，而且在网络技术的飞速发展，城市照明系统的要求也越来越高，要进一步的改进基于物联网技术的城市路灯监控系统，可以从以下的几点进行出发：

（1）在节能方面，可以加入光传感器，这样，就可以实现调光控制，也可以根据现场光线的强弱自动调节路灯的照度，从而节省更多的电能。

（2）在提高系统的可靠性方面，可以进一步的改善硬件和软件的功能设计和操作优化，使整个系统更加的集成化、智能化、多模式化，确保更准确、稳定的运行。

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