方菲菲

摘 要：將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到城市照明控制系統(tǒng)中，充分發(fā)揮了城市照明控制系統(tǒng)的重要作用，實現(xiàn)了有效的監(jiān)督管理，為城市照明系統(tǒng)的節(jié)能控制提供技術支持，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益。分析了物聯(lián)網(wǎng)技術和Zigbee通信協(xié)議，闡述了物聯(lián)網(wǎng)技術在城市照明控制系統(tǒng)中的應用。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術；城市；照明控制系統(tǒng)；Zigbee通信協(xié)議

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.137

隨著現(xiàn)代化科學技術的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術的應用優(yōu)勢受到了人們的廣泛關注。城市照明體現(xiàn)出了城市競爭力和科技實力，將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于城市照明控制系統(tǒng)中，可以遠程控制和管理城市照明系統(tǒng)，節(jié)省能源消耗。近年來，很多城市在照明工程中投入了大量的資金和技術，在給人們帶來便利的同時，城市照明的維護管理費用也在不斷增加。在城市照明控制系統(tǒng)中應用物聯(lián)網(wǎng)技術，能夠優(yōu)化和改進控制系統(tǒng)的結構，實現(xiàn)城市照明控制系統(tǒng)的節(jié)能性。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術和Zigbee通信協(xié)議

1.1 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是一種重要的信息技術，其名字有兩方面的含義，一方面，物聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎的，它是一種基于互聯(lián)網(wǎng)進行擴展和延伸的網(wǎng)絡；另一方面，物聯(lián)網(wǎng)任何節(jié)點都可以延伸或者加入其他模塊實現(xiàn)用戶端的擴展，數(shù)據(jù)信息通信的穩(wěn)定性比較高。在實際應用過程中，可以將物聯(lián)網(wǎng)應用于多個領域，主要包括射頻識別、紅外感應和激光掃描等。按照標準的通信協(xié)議，可以實時建立與其他網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)連接，全面智能化地監(jiān)控和管理網(wǎng)絡節(jié)點。

1.2 Zigbee通信協(xié)議

Zigbee無線連接技術相對比較簡單，能源消耗少、造價成本低，適用于近距離的無線網(wǎng)，特別對于物聯(lián)網(wǎng)中的各種電子設備，在傳輸間接性和周期性信息數(shù)據(jù)時，它具有良好的應用價值，雖然傳輸速率不高，但是，相對于其他無線接線，其功耗比較低。近年來，Zigbee聯(lián)盟和IEEE802.15.4工作組在多個領域積極推廣這種無線連接技術。Zigbee聯(lián)盟主要負責市場推廣和高層應用，IEEE802.15.4工作組負責制訂MAC層和Zigbee物理層通信協(xié)議，其他協(xié)議則采用當前的通信標準，便于不同生產(chǎn)廠家的通信設備之間進行互通互聯(lián)。Zigbee通信協(xié)議以IEEE802.15.4協(xié)議為基礎，具有完整的設備聯(lián)網(wǎng)性能，全面支持簇狀結構無線網(wǎng)絡、網(wǎng)狀結構無線網(wǎng)絡和星狀結構無線網(wǎng)絡。由于它是網(wǎng)狀結構的無線網(wǎng)絡，所以，具有較高的系統(tǒng)完整性和可靠性，非常適合應用在城市照明控制系統(tǒng)中。例如，城市路燈之間的距離一般都在50 m以內(nèi)，所以，可以將Zigbee無線傳感器安裝在每個路燈上，各個模塊之間相互連接，通過GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)城市照明控制系統(tǒng)與網(wǎng)絡集中協(xié)調器之間的信息交換和數(shù)據(jù)傳輸。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術的應用

2.1 系統(tǒng)結構

在城市照明控制系統(tǒng)中應用物聯(lián)網(wǎng)技術，不僅可以優(yōu)化照明控制系統(tǒng)結構，還可以設置路燈信息終端、網(wǎng)絡集中協(xié)調器和城市照明控制中心。城市照明控制中心利用GPRS無線通信網(wǎng)和Internet實現(xiàn)與網(wǎng)絡集中協(xié)調器之間的信息通訊，收集網(wǎng)絡集中協(xié)調器接收的信息數(shù)據(jù)，之后再發(fā)送給Zigbee無線傳感器。Zigbee無線傳感器基于2.4 G頻段，將信息數(shù)據(jù)發(fā)送給路燈信息終端，路燈信息終端根據(jù)專門的信息通訊協(xié)議和接收到的信息數(shù)據(jù)執(zhí)行命令，調整城市照明燈具的運行功率或者改變單燈的運行模式。

2.2 用戶管理軟件

城市照明控制系統(tǒng)主要包括網(wǎng)絡客戶端和控制中心，基于XML通信標準實現(xiàn)各個網(wǎng)絡接口的數(shù)據(jù)傳輸和交換以及網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫的共享和連接。物聯(lián)網(wǎng)技術在城市照明控制系統(tǒng)中的應用是基于.NET平臺架構，應用Windows XP軟件操作系統(tǒng)設計視窗化模塊，并結合城市照明燈具的GIS信息系統(tǒng)設計良好的人機交流界面。

2.3 單燈信息終端

將單燈信息終端安裝在各個照明燈具上，可以實時采集照明燈具的運行參數(shù)，比如溫度、電流和電壓等，以此分析照明燈具的運行狀態(tài)，網(wǎng)絡集中協(xié)調器接收路燈的相關信息數(shù)據(jù)，控制單個照明燈具的亮度和開關，還可實現(xiàn)報警功能。在單個照明燈具上設置Zigbee無線傳感器，可以實現(xiàn)與網(wǎng)絡集中協(xié)調器的數(shù)據(jù)交換。對于城市照明控制系統(tǒng)的硬件設計，采用單片機和Zigbee無線傳感器實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的通信。同時，在設計單燈信息模塊時，應用低功耗設計。

2.4 豐富城市照明控制系統(tǒng)的應用功能

在城市照明控制系統(tǒng)中應用物聯(lián)網(wǎng)，主要可以實現(xiàn)以下幾個功能：①集成控制或單點控制。結合不同季節(jié)對城市照明的需求，自動定時城市照明系統(tǒng)中的半夜燈和全夜燈，也可通過物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)對半夜燈和全夜燈的遙控，或者通過單點控制城市照明系統(tǒng)的各個路燈信息終端，以實現(xiàn)其特殊要求，并且利用GPRS模塊可以實時采集燈具的運行參數(shù)，實現(xiàn)單點監(jiān)測。②自動控制。自動實現(xiàn)城市照明系統(tǒng)的巡測，全面監(jiān)測城市各個區(qū)域的照明情況，根據(jù)預先設定的系統(tǒng)程序調光節(jié)能，實現(xiàn)開關燈操作。③遠程控制。對城市照明系統(tǒng)進行遠程控制，工作人員通過遙控實現(xiàn)足不出戶控制和管理城市照明系統(tǒng)，極大地減輕了工作人員的工作量，提高工作效率。例如，控制LED驅動器來適當調節(jié)城市照明的燈光亮度，在保障城市基本照明功能的基礎上，實現(xiàn)最大化的降耗節(jié)能。④精確定位。一旦城市照明系統(tǒng)發(fā)生故障，Zigbee無線傳感器會及時將信息數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡集中協(xié)調器，然后由網(wǎng)路集中協(xié)調器再將信息數(shù)據(jù)發(fā)送給城市照明控制中心，這時，工作人員就可以直接了解城市照明系統(tǒng)發(fā)生故障的具體位置，快速到達現(xiàn)場進行檢修維護。

3 結束語

隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入，城市照明控制系統(tǒng)的節(jié)能減排受到了人們的廣泛關注。物聯(lián)網(wǎng)技術作為一種現(xiàn)代化的信息技術，可以實現(xiàn)對城市照明系統(tǒng)的遠程控制和監(jiān)測，同時，還可以根據(jù)實際要求實時調整城市照明系統(tǒng)，節(jié)約城市照明系統(tǒng)的電能消耗。在未來的發(fā)展過程中，應進一步推廣物聯(lián)網(wǎng)技術在城市照明控制系統(tǒng)中的應用，充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術的優(yōu)勢，以推動我國現(xiàn)代化城市的快速發(fā)展。

參考文獻

[1]平青.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的城市照明控制系統(tǒng)[D].蘇州：蘇州大學，2010.

[2]于海成.物聯(lián)網(wǎng)在智能化城市照明節(jié)能監(jiān)控管理系統(tǒng)中的應用[J].自動化博覽，2013（04）：50-52.

[3]車都.城市路燈智慧照明系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2014.

〔編輯：白潔〕

Abstract： The Internet of Things technology to urban lighting control system， give full play to the important role of urban lighting control system to achieve an effective supervision and management， to provide technical support for the energy-efficient lighting system control of the city， with good social and economic benefits. Analysis of Internet of Things technology and Zigbee protocol， elaborated Internet of Things technology in urban lighting control system.

Key words： internet of things technology； urban； lighting control systems； Zigbee protocol