基于plc的智能路灯控制系统设计

崔泰伦

辽宁锦州渤海大学工学院

基于plc的智能路灯控制系统设计

崔泰伦

辽宁锦州渤海大学工学院

本文针对路灯资源的浪费情况研究，设计了基于PLC的智能路灯控制系统，系统中应用的技术结合了电力载波与无线通信网络。由三层架构组成，其中集中控制器的控制是后台服务器通过核心网实现。所有路灯都是由集中控制器控制。物联网的终端接入点是路灯节点，从而控制路灯的显示情况。系统中主要设涉及到了PWM，电力载波以及LED显示等技术。

智能 路灯控制 PLC

1智能灯控制系统实现原理概述

运用智能路灯控制系统可以实现路灯工作效率的提高，而且还能保证路灯的工作质量，在能源节约方面起到了很大的作用。并且奠定了重要的基础。智能路灯控制系统的结构图如图1所示。

图1 智能路灯控制系统的结构图

总结智能路灯控制的优点如下所示。

（1）在电力资源方面得到了很大的节约，而且还能实现路灯的保护。避免了后半夜路灯在高电压的情况下进行工作，这对于电能资源的节约起到了十分大的作用，如果路灯长时间性处于高电压的情况下进行工作的话，这会损耗路灯的使用寿命，会让路灯的使用寿命大大地折扣。

（2）实现远程管理与管理。通过智能路灯控制系统，可以实现实时控制路灯，并且不分时间不分气候对路灯实施智能监控与智能管理，将路灯集中起来进行控制，并且给予监视与相关的检查，从而减少后期人力以及物力的投入，另外一方面使得路灯的故障发生率得到了很大程度的降低。

（3）数据的实现更加地智能化，也充分体现了数据化以及信息化。因为主站与分站通常采用的技术是计算机以及网络的相关技术，而且智能路灯控制系统的信息化实现比较高，同时，还可以通过收集的手段，将数据量回馈给主站。从某一种程度上而言，对优化智能路灯系统以及维护起到了很大的推动作用。

2 智慧路灯控制系统的硬件体系结构

2.1 节点控制器的硬件设计

路灯灯头的控制是通过节点控制器实现的，通过节点控制器能够采集灯光的亮度以及电流电压值，还可以对开关进行智能地控制等。节点控制器功能的通信是根据电力线以及集中控制器实现的，而且该集中控制器是来自同一个逻辑子网，并且支持集中控制中的相关命令，把集中控制器中会收到采集到的大部分信息。通过节点控制器的功能以及相关的性能需求，运用模块化的思想从而控制节点。节点控制器组成如图2所示。

图2 节点控制器组成

系统中的工作电压是通过电源部分提供的，LED获得相应的恒定电压进行工作，其中的AC/DC确保了交流电的输入向输出恒压的直流之间的过渡转换，根据DC//DC从而将固定的电压值输出来，确保路灯可以正常的工作。电表功能的作用主要有是对路灯的运行状态进行监测，将路灯总共所用的电量进行统计，此外还统计实时的电流以及电压值。节点控制器中的电力载波模块的作用是通过PLC和集中控制器之间建立起通信，将采集到的节点信息进行发送，将发送的控制信息进行接收。路灯的灯光调节是通过PWM输出的占空比的值改变实现的。

3 智能控制型路灯实现基本功能

3.1 远程遥控功能

远程遥控的方式的实现是通过智能控制系统中的多个子模块实现的，其中的子模块主要包括了调节路灯的亮度模块、开关控制以及路灯点亮的时间控制等。通过这些模块路灯的工作模式能够实现声控、音控、以及光控等。按照季度以及经纬度的改变，通过当天的天气从而进行路灯的控制。而且对路灯的控制可以实现定时操作，通过定时操作决定路灯是全夜灯点亮还是半夜点亮。根据具体的情况进行具体的分析，管理人员通过开关控制终端，终端的控制还可以通过分区以及分组的方式实现。

此外还能够按照当季节以及天气发生变化之后该如何实现压控以及光控，当天气或者是时段发生变化的时候通过分站集中控制器进行路灯的亮度以及强度进行调节，这就是所谓的光控，如此一来在电能方面取得了节约，同时也确保了路灯的使用寿命，大大地方便了路人以及行车。分站控制中心会接收回馈的信息，路灯的开关以及应该打开多少盏路灯的控制都是通过分站智能控制器实现的。根据不同的情况，选择合理的遥控模式进行路灯的控制。根据季节的不通过从而将灯点亮与熄灭，具体如表1所示。

表1 不同的季节点亮和熄灭时间表

4 基于控制模式的智能路灯控制系统设计与应用

传统意义上的智能路灯控制的路灯控制是通过光照以及时间实现的。通过这种控制需要按照气候的变化以及季节的变化等从而对路灯进行控制，控制中心管理着开关的以及光照的强度。通常情况下根据时间段的不同从而控制灯光的亮度，以及灯光的强度等，在一定的程度上电资源得到了大大地减少，而且更加地经济与实惠，从而为交通安全做出了贡献。

在路灯的智能控制系统中运用无线传感器网络技术，接着再结合PLC控制器以及无线的通讯技术，从而实现开关的控制和路灯的亮度的调节以及电压的调节等，在本文设计的智能路灯控制系统中，当路上出现了行人，或者是出现了车辆以后可以实现路灯的自行点亮，并且路灯数量的显示也是通过智能的方式进行自动控制的额。此外当车辆通过有路灯的地方时候，可以将没车辆的地方的灯熄灭，从而最终达到电资源的节约。此外还大大地方便了行人，以及车辆的运行，最终确保车辆的安全驾驶。基于控制模式的智能控制系统如图3所示。

图3 基于控制模式的智能控制系统

5 智慧路灯控制系统软件设计

智能路灯控制系统的具体流程总结如下所示：智能路灯的网络通信模块一共是由2个部分组成的，分别是核心网以及接入网。每一个路灯的终端节点是加入到接入网中，然后集中控制器中再接收这些信息。智能路灯的控制系统是选择电力线作为接入网，根据PLC实现控制与通信。其中的核心网的含义是通过GPRS网络从而连接集中控制器与后台服务器。通过GPRS网络从而实现进行命令数据包的传送，这个传送的过程主要是通过后台服务器实现的。集中控制器中的目的地址的查找是通过路由表实现的，通过USB进行集中控制器的接收，其中数据包的解析式通过COrtexM3实现的，通过UART接口向电力线发送封装好的数据包。对动态子路由表进行查找，将路由表发给到目的地址中对应处的节点，这个过程需要借用PLC通信，接收过程的实现是通过节点确认的。距离最近的路灯上的节点控制器中存储的是不能够直接发送的数据包，目的地址的查找是通过循环的方式实现的。路灯节点中存储的就是数据包。

结语：随着网络技术的飞速发展以及自动控制技术的实现，智能路灯控制系统的发展日益成熟。作为无线监控系统中的一种，智能路灯控制是的实现结合了新型的通讯方式，采用计算机相关的网络技术知识和传感技术知识等，通过智能路灯控制能够实现对道路，桥梁以及项目工程进行智能监测，能够更加深入地了解路灯的工作原理和路灯该如何进行维护处理等。

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