屈鵬

摘 要：結(jié)合城市道路照明存在的問題，本文對LED智能調(diào)光路燈設(shè)計問題展開了分析，對系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計系統(tǒng)進行了介紹。在此基礎(chǔ)上，則對LED智能調(diào)光路燈在智慧道路照明系統(tǒng)中的運用展開了分析，從通訊層和云控制中心兩個層面說明了路燈的運用效果，從而為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

關(guān)鍵詞：LED智能調(diào)光路燈；智慧道路照明系統(tǒng)；云控制中心

中圖分類號：TM923.5 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0032-01

在社會經(jīng)濟取得快速發(fā)展的同時，人們也越來越注重低碳、環(huán)保等理念。但是在道路建設(shè)方面，傳統(tǒng)路燈將產(chǎn)生較大的能耗，無法滿足智慧城市的建設(shè)要求。針對這一問題，LED智能調(diào)光路燈得以被設(shè)計，可以利用現(xiàn)代智慧照明技術(shù)提高道路照明效率，減少資源浪費。因此，還應(yīng)加強對LED智能調(diào)光路燈設(shè)計及其在智慧道路照明系統(tǒng)中的運用研究，從而更好的完成城市道路建設(shè)。

1 LED智能調(diào)光路燈設(shè)計分析

1.1 LED智能調(diào)光路燈硬件系統(tǒng)設(shè)計

從系統(tǒng)硬件設(shè)計上來看，系統(tǒng)由核心控制模塊、傳感器模塊、調(diào)光光源模塊和無線通信模塊構(gòu)成。

（1）核心控制模塊主要負責(zé)進行包含路燈照明控制終端和監(jiān)測終端的控制，使用的控制芯片為ARM處理器的STM32系列。采用該種微控制器，可以利用Cortex-M3內(nèi)核完成高速運算，同時內(nèi)部存在有高速存儲器，工作頻率為72MHz，能夠滿足對芯片性能要求較高的系統(tǒng)控制需求。該控制器外設(shè)和I/O端口較為豐富，同時配置有8個16bit定時器和3個12bit的ADC，通信接口標(biāo)準(zhǔn)且先進，不僅有USB、CAN接口，還包含多個12C和USART接口。此外，該種微控制器能耗較低，性價比較高，可以滿足路燈設(shè)計要求。（2）傳感器模塊負責(zé)進行環(huán)境照度和PM2.5等參數(shù)的檢測，從而為系統(tǒng)實現(xiàn)路燈調(diào)光提供數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用的照度傳感器為BH1750FVI，檢測范圍在0-65535xl之間?？梢詫崿F(xiàn)數(shù)字輸出。針對廣泛亮度，該傳感器可以實現(xiàn)1勒克斯高精度檢測。在PM2.5檢測方面，系統(tǒng)采用GP2Y1010AU0F粉塵傳感器，無需進行外圍電路搭建既能實現(xiàn)輸出，擁有標(biāo)準(zhǔn)窗口通信和較高的測量準(zhǔn)確率，可以保證窗口輸出穩(wěn)定。利用3根線就能實現(xiàn)裝置操作，并利用串口進行電壓的直接讀取，可以有效節(jié)省系統(tǒng)成本[1]。此外，系統(tǒng)還配備有溫濕度傳感器，以加強環(huán)境參數(shù)檢測。（3）采用調(diào)光光源模塊，可以在LED驅(qū)動電路上進行KHz級脈寬調(diào)制，以實現(xiàn)對路燈亮滅的占空比調(diào)節(jié)，消除路燈頻閃現(xiàn)象。該模塊中包含LED恒流驅(qū)動集成電路AP8801，可以進行脈寬調(diào)制的提供，并進行直流輸入調(diào)光控制選擇。其ADJ腳的輸入信號為PWM信號，可改變恒流輸出電流，實現(xiàn)模塊調(diào)光功能。采用PWM調(diào)節(jié)，可以使路面照度得到動態(tài)智能化管理，即在環(huán)境照度小時使路燈保持高亮度，并在環(huán)境照度大時自動調(diào)低路燈亮度。（4）LED智能調(diào)光路燈利用ZigBee無線通信模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，包含主模塊和副模塊，可以在統(tǒng)一頻率下進行數(shù)據(jù)通信。通信模塊不僅需要實現(xiàn)控制模塊、傳感模塊、調(diào)光模塊的實時數(shù)據(jù)通訊，還要對LED智能調(diào)光路燈進行實時監(jiān)控。配合采用電力載波技術(shù)和RS485技術(shù)，可以構(gòu)建系統(tǒng)下行通道，利用3G網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)可以進行上行通道構(gòu)建。因此在系統(tǒng)通信方面，可以結(jié)合現(xiàn)場情況進行合適通信技術(shù)的采用。

1.2 LED智能調(diào)光路燈軟件系統(tǒng)設(shè)計

從軟件設(shè)計上來看，LED智能調(diào)光路燈采用集中控制管理模式，利用基于LABVIEW虛擬儀器技術(shù)進行系統(tǒng)遠程控制中心監(jiān)控軟件的設(shè)計，以實現(xiàn)路燈調(diào)光和監(jiān)控功能。采用基于LABVIEW的虛擬儀器技術(shù)，可以完成低成本、高性能的自動化系統(tǒng)運載測試平臺的搭建。該平臺對傳統(tǒng)儀器硬件功能進行了集成，能夠使系統(tǒng)受到的數(shù)據(jù)采集、顯示、處理等硬件限制得到突破。通過硬件軟件化，可以利用高效靈活的軟件來進行各種系統(tǒng)測試、測量和自動調(diào)光功能的實現(xiàn)。采用該軟件，也能在監(jiān)控中心實現(xiàn)自定義用戶界面的創(chuàng)建，實現(xiàn)系統(tǒng)的全方位集成，滿足路燈調(diào)光和監(jiān)控的定時和同步需求。從軟件構(gòu)成上來看，其包含高效的軟件、模塊化I/O硬件和用于集成的軟硬件平臺三部分，可以使虛擬儀器技術(shù)的高性能和強擴展性得到充分體現(xiàn)，可以盡快完成系統(tǒng)軟件開發(fā)。

2 LED智能調(diào)光路燈在智慧道路照明系統(tǒng)中的運用

2.1 通信層的實踐應(yīng)用

在系統(tǒng)通信方面，已知能夠采用多種通信技術(shù)。為進一步了解通信層的實踐應(yīng)用情況，還要對幾種主要通信技術(shù)進行比較。如表1所示，不同技術(shù)之間存在較大差異。采用ZigBee技術(shù)，可以實現(xiàn)雙向無線通訊，同時距離較近、成本低、功耗低，傳輸?shù)膹?fù)雜度較低，同時數(shù)據(jù)速率也較低[2]。利用ZigBee的強聯(lián)網(wǎng)功能，可以增強系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?，實現(xiàn)路燈無線聯(lián)網(wǎng)。而ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也較為健壯，并且類型多樣，可以采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)和樹型結(jié)構(gòu)。作為電力系統(tǒng)特有通訊方式，PLC可以利用電力線和載波方式實現(xiàn)數(shù)字信號或模擬信號的高速傳輸。相較于其他通信方式，PLC無需進行網(wǎng)絡(luò)的重新架設(shè)，可以直接利用現(xiàn)有電力資源進行通信。但是，采用PLC需要面臨電力線對載波信號的削減租用，并且信號傳輸將受到配電變壓器的阻隔[3]。采用RS483通信技術(shù)，可以利用平衡驅(qū)動器和差分接收器較好的抵抗共模干擾，所以數(shù)據(jù)傳輸過程中具有較強的的抗干擾能力。RS485傳輸速率較高，能達到10Mbps，并在1200mm范圍內(nèi)實現(xiàn)傳輸，總線一般為32個節(jié)點提供支持，最大能夠為256個節(jié)點提供支持。但是采用該技術(shù)，需要完成屏蔽雙絞線的設(shè)置，因此網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和運營較為困難。

2.2 云控制中心的實踐應(yīng)用

在智慧道路照明系統(tǒng)中運用LED智能調(diào)光路燈，需要利用云控制中心進行道路照明自動化監(jiān)控、維護和管理，以加強系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息管理，應(yīng)對各種突發(fā)事件。利用計算機和服務(wù)器設(shè)備，可以完成計算機局域網(wǎng)構(gòu)建，并利用3G網(wǎng)和以太網(wǎng)連接，進行路燈現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息的采集和控制，并利用數(shù)據(jù)報表進行反映。利用.net平臺的C/S架構(gòu)，可實現(xiàn)中心用戶操作界面程序的調(diào)用，為云控制中心的操作提供便利。采用遠程和本地計算機等監(jiān)控終端，可以進行網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的實時監(jiān)控。從功能上來看，通過云控制中心可以對智慧道路上任意路燈進行開關(guān)和調(diào)光控制，并對路燈運行的參數(shù)進行實時顯示。結(jié)合數(shù)據(jù)，云控制中心將完成照明策略的制定，同時進行策略執(zhí)行和回滾時間設(shè)置，實現(xiàn)對路燈的動態(tài)智能化管理。結(jié)合瀘定的經(jīng)緯度坐標(biāo)，云控制中心可以在地圖上進行路燈狀態(tài)的動態(tài)顯示。針對道路監(jiān)控路燈，可以在云控制中心進行信息錄入、修改和刪除等操作，并完成系統(tǒng)各模塊參數(shù)的設(shè)置。在路燈出現(xiàn)故障時，云控制中心將進行短信預(yù)警或郵件預(yù)警，即時提醒管理人員進行故障處理。利用云控制中心，可以進行故障路燈位置信息查詢，為路燈維修提供便利。此外，利用云控制中心的用戶管理功能，可以進行用戶基本信息的新增、刪除或修改等操作，并對用戶各類操作的日志等信息進行查詢。

3 結(jié)語

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，在智慧道路建設(shè)的過程中，可以運用LED調(diào)光路燈進行道路照明系統(tǒng)的設(shè)計。而采用該種路燈，可以使LED節(jié)能效率得到提高，在道路車流少的時段通過時序控制等操作實現(xiàn)路燈的智能調(diào)光控制，使路燈節(jié)能效率達到78%以上。采用PLC等通信技術(shù)實現(xiàn)路燈實時狀態(tài)監(jiān)控，也能及時了解路燈狀態(tài)和道路照明情況，并利用系統(tǒng)進行路燈故障自動保修管理，保證路面光照度能夠滿足行車要求。

參考文獻

[1]余博.淺析LED智能調(diào)光路燈在道路照明中的應(yīng)用[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2017，（40）：61.

[2]羅江.基于單片機和模糊控制的LED智能調(diào)光系統(tǒng)設(shè)計[J].四川文理學(xué)院學(xué)報，2016，（05）：25-29.

[3]申中鴻，楊林，劉群興等.一種基于多傳感器融合的LED 燈具智能調(diào)光系統(tǒng)[J].照明工程學(xué)報，2014，（02）：32-34+42.