智能路灯无线控制系统相关介绍

　　随着我国工业自动化的不断发展和提高，工业自动化技术广泛应用于各个领域。采用工业自动化可以把人从繁重的体力劳动、脑力劳动及其恶劣、危险的工作环境中解放出来。据统计，国内的各大城市路灯控制系统能源利用率还是处于较低水平状态，路灯电费和维护费占用了政府财政支出一大笔费用。目前大部分传统的路灯节能控制系统存在着智能化程度低、通讯稳定程度差、路面照度分布不均、耗费大量人力物力等问题。本文是基于无线网络通信技术，设计了一套采用自组网跟DTU/RTU实现的路灯智能控制系统。

　　市政路灯实现集中控制的核心问题是通信问题。路灯集中控制系统采用无线控制技术，利用中国运营商的无线数据传输功能实现传输控制信息。主站是一台扩展了无线通信功能的计算机，运行路灯控制程序;从站是专门开发的具有无线流量通信能力的路灯控制器。可对范围内的所有路灯集中控制、实时数据监测、异常智能分析及故障报警，以防止设备老化及丢失所带来的问题，同时还可以实现路灯管网和其他设施配置信息化管理，以满足后续用户需求的升级。

　　1、系统项目设计

　　无线路灯控制器具有普通路灯控制器定时开关灯的功能，由于包含了无线远程控制功能，本控制器中扩展了交流电流测量功能，这就使系统具备了电流遥测能力， 本系统设计采用的是自组网(ZigBee)和RTU两种无线传输设备，分别采用自组网(ZigBee)网络与2G/3G/4G网络。

　　自组网(ZigBee)网络是通过自组网(ZigBee)协调器节点与各个自组网(ZigBee)路由节点两者构成。其中自组网(ZigBee)协调器节点一边连接本地控制中心，方便现场工作人员及时了解和控制路灯系统，另一边连接RTU，通过2G/3G/4G网络把自组网(ZigBee)与远程控制中心连接起来，形成远程控制功能;从而起到组建和管理自组网功能。自组网(ZigBee)路由节点主要是用于自身数据收发和转发其他路由节点的数据，起到自主转发，自主修复功能。所以自组网(ZigBee)在通信传输过程中是不需要无线通信费用，且可以利用自组网(ZigBee)的I/O跟A/D脚实时的采集路灯的工作状态，方便管理人员维护。

　　2G/3G/4G网络主要作用是与远程服务器进行无线通信使用，通过移动运营商(移动、联通、电信)无线网络基站跟数据中心联网通信，对路灯进行数据采集及其控制的作用，所以这部分的数据传输会产生一部分的费用，路灯管理部门需要支付移动运营商流量费用。

　　2、系统功能

　　2.1、路灯控制系统

　　路灯控制系统是由一个远程控制中心跟多个本地控制中心组成：远程控制中心通过营运商的网络统筹管理多个路灯子系统(一个自组网(ZigBee))，主要的功能是汇集各个自组网(ZigBee)子系统采集的路灯相关数据，并执行相应的控制指令。另外一个是本地控制中心(自组网(ZigBee))，主要是采集自组网(ZigBee)子系统的数据，并对数据进行分析及其控制。路由控制系统使用本地控制跟远程控制的方式。保证了通过一个远程控制中心对所有路灯进行统一管理及其统一控制，减少了人力物力的开支，达到路灯管理的高度集中化跟智能化。同时也可以根据现场的实际情况，进行特殊控制，双中心的两级控制保证了整个路由系统稳定可靠地运行。

　　路灯控制中心实现的功能是利用运营提供的网络和自组网(ZigBee)协调节点，对整个自组网(ZigBee)子网下的路灯控制器进行远程数据采集和控制，包括路灯参数配置、控制路灯开关、亮度调节、蓄电池充电、电流采集、电压采集、LED故障检测、LED故障报警、计算功率以及功率因数等。利用电压电流传感器连接自组网(ZigBee)的A/D脚和I/O脚，能够实时的显示路灯各种状态包括：亮度、电压、电流、功率、功率因数和路灯电路故障报警等信息。可以实现实时调度事件、读取数据记录、监视事件和报警应答等操作。

　　1、数据采集功能：利用自组网(ZigBee)的A/D采集脚连接电压或者电流传感器，实时采集太阳能电池板在充电和胶体蓄电池在放电时，路灯系统电流、电压、功率因素等数据变化，实时检测设备的运行状态。

　　2、电路过载保护：路灯控制系统提供了电路过载保护系统，通过实时采集到的数据进行分析处理，保证负载处于合理范围内，防止由于过高电压或者电流照成了整个路灯系统故障。

　　3、远程配置功能：可以通过自组网(ZigBee)连接路灯的智能控制器，通过本地控制中心或者远程控制中心修改智能控制器参数跟WBee参数。

　　4、自动控制功能：在本地路灯控制系统，通过智能控制器设置的参数，让路灯按预先设计好的时间计划自动调节路灯开关时间。

　　5、巡检功能：采集数据中心可以自动巡测每路路灯的开关状态，出现异常发送报警信息，并把异常信息进行记录。

　　6、控制功能：远程控制中心可以随意开关任何一盏路灯并可以支持全开或者全关路灯，可以设置定时开关路灯。

　　7、数据存储：强大的Oracle数据库，可以对路灯安装时间、地点(坐标)、运行参数、工作时间、功耗等用户关心的信息进行记录存储，对路灯的异常情况和路灯的处理信息进行保存。

　　8、数据查询：远程控制中心可以通过互联网(手机或者电脑)查询任意时间段每路路灯数据信息，及其运行状态，并可以对路灯路的历史数据查询。

　　9、远程维护：可以进行远程网络维护，模块具备远程参数设置和维护功能，可以对控制器、WBee等控制设备进行远程升级。

　　10、报警功能：通过自组网(ZigBee)的I/O脚实时监测路灯的电路工作情况，出现路灯故障后，远程控制中心可以准确获取故障灯的位置信息，并通过控制中心的短信服务器发送短信告诉相关工作人员。工作人员可以在最短时间内赶到现场进行维护。通过实时采集电力线的电流、电压状况，通知采集数据中心，从而可以进行防盗。

　　2.2 、节能策略系统

　　智能节能控制系统，在限定的时间段内和允许的调亮范围内实现对路灯功率的自动调节功能，通过单片机控制可控硅的导通脚，对路灯的功率进行自动调节。智能感应功能，当白天出现光线达到预期要求时路灯自动关灯;当晚上时有人或车辆经过(移动物体)时，自动打开路灯或者增强路灯的亮度;而在一段时间内没有人或车辆经过，自动延时后关闭路灯或者减弱路灯亮度。已到达到减少电力的功耗，对节能减排起到一定的作用，也可以减少市政财政支出。

　　3、冗余控制

　　2G/3G/4G无线流量的数据传输需要通过国内的电信运营商提供网络服务进行网络接入，本系统不对运营商对于信息传输的实时性不做承诺。虽然大多数情况下延时不会超过1秒，但是在网络使用高峰期期间无线数据使用量特别大的时候，延时数增大并不稀罕。

　　考虑到这个情况，本系统的路灯控制器提供可以自动转换的两种运行模式，当收到主站的命令时，立刻根据命令进行工作;当不存在来自主站的命令时，按照此前最后一天的开灯关灯时间进行工作。根据这样的原理，主站一个星期不开机，对系统的正常运行也不会造成能够察觉的影响，系统具备了良好的稳固性。

　　4、总结

　　现在比较常用的路灯控制系统是：时间控制、光照控制等比较传统的路灯照明控制系统。上述的两种控制方式存在着管理开销大、电能浪费、无法远程监控以及故障维修反应效率低等现象。如果使用布线的方式达到远程控制的目的，不仅设备和施工费用投入巨大，还存在布线麻烦，后期设备故障维护困难及费用极高等等问题。因此需要寻找一种在社会效益、经济效益上均有显著效果的管理监控系统是城市道路照明发展的必然方向。从路灯控制系统的成本、可靠性、信息化、应用前景等方面考虑。基于无线网络传输技术，利用自组网(ZigBee)/RTU无线通信技术特点设计一套无线自组织蜂窝型网络路灯远程控制系统，然后在结合传统路灯控制系统的时间控制、光照控制的优点，无疑是实现路灯节能控制系统智能化、信息化、可靠性、低成本的理想目标。