李穩(wěn)

摘 要 隨著節(jié)約型和可持續(xù)性發(fā)展社會(huì)建設(shè)進(jìn)程的逐漸推進(jìn)，對(duì)城市照明系統(tǒng)的性能要求和技能要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)路燈管理和照明浪費(fèi)比較大，使用壽命較短，難以進(jìn)行遠(yuǎn)程的操縱和查詢(xún)，需要消耗大量的人力、物力，人力成本和能源成本較高。智能路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用能夠解決傳統(tǒng)路燈控制存在的問(wèn)題和不足，提高路燈運(yùn)營(yíng)效率以及運(yùn)營(yíng)質(zhì)量，促進(jìn)智能化城市的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。本文針對(duì)智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的相關(guān)策略進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞 智能路燈;遠(yuǎn)程遙控;網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)

引言

路燈作為城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，遍布城市所有的交通網(wǎng)絡(luò)，一方面為夜間出行的車(chē)輛和行人的提供交通安全保障，另一方面也在城市形象美化中發(fā)揮著很大的作用。路燈在為我們出行帶來(lái)便利同時(shí)，其巨大電能消耗產(chǎn)生的費(fèi)用支出，占據(jù)運(yùn)營(yíng)成本比例較大，能源消耗的同時(shí)造成的二氧化碳高排放直接影響我們的生活環(huán)境。此外城市照明的維護(hù)工作和高昂的維護(hù)成本（人工控制、路燈巡查等），給城市管理造成了巨大的成本，為了推進(jìn)城市照明的科學(xué)管理和綠色節(jié)能，設(shè)計(jì)一種新型的智能路燈控制系統(tǒng)有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值[1]。

1智能路燈中使用NB-IoT技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

智能路燈照明系統(tǒng)需要采用端到端的連接方式，倘若采用傳統(tǒng)的LTE技術(shù)連接，則需要運(yùn)營(yíng)商端進(jìn)行增加部署，部署的成本相對(duì)更高;此外，LTE網(wǎng)絡(luò)雖然帶寬更大，但其受影響也較大，容易出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)導(dǎo)致的丟包問(wèn)題。LTE主要滿(mǎn)足寬帶、高速率、大功耗、小連接的通信，而智能路燈對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求則是極低的延遲，對(duì)帶寬則并不敏感，而NB-IoT網(wǎng)絡(luò)可以利用運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)搭建，并且其具備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的抗干擾、低延遲和安全等優(yōu)勢(shì)。因此非常適合用于智能路燈的部署中。對(duì)于路燈數(shù)量非常多的大型城市來(lái)說(shuō)，NB-IoT具備部署范圍廣和可靠性更強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，適合用于大量路燈的端對(duì)端連接。同時(shí)，NB-IoT技術(shù)借助運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行搭建，可以有效解決大規(guī)模部署的問(wèn)題，在降低部署成本的同時(shí)提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

2智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

2.1 基于GSM/GPRS的智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通過(guò)多種遠(yuǎn)程通信方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能控制路燈的有效控制，利用GSM或者GPRS技術(shù)可以在電信系統(tǒng)當(dāng)中實(shí)現(xiàn)智能控制路燈的遠(yuǎn)程控制。GSM技術(shù)成本較低，利用率較高，相對(duì)來(lái)說(shuō)系統(tǒng)自身的容量較大，而且具有抗感染性和保密性能的優(yōu)勢(shì)，在遠(yuǎn)程路燈控制系統(tǒng)中有十分廣泛的應(yīng)用。GPRS技術(shù)能夠運(yùn)用最短的時(shí)間實(shí)現(xiàn)高效速率的傳輸資源，使用效率非常高，可以在線(xiàn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢(xún)與訪(fǎng)問(wèn)，而且可以支持TCP/IP協(xié)議的運(yùn)行。GPRS技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)在需要較高時(shí)速傳輸要求以及數(shù)據(jù)量較小的情況下比較適合，智能路燈控制系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的分布始于網(wǎng)絡(luò)化，是完全開(kāi)放的，可以向子控制點(diǎn)發(fā)送指令，以采集子控制點(diǎn)的電壓功率電流以及運(yùn)行狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，并將收集到的信息內(nèi)容反饋給監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能路燈系統(tǒng)的可靠控制[2]。

2.2 基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)的智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

ZigBee技術(shù)是一種新型的短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，廣泛應(yīng)用于短距離無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中。ZigBee技術(shù)采用自組織網(wǎng)絡(luò)，可以任意改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該特點(diǎn)對(duì)實(shí)現(xiàn)路燈智能監(jiān)控系統(tǒng)的智能化、高可靠性和低成本具有很好的作用。ZigBee技術(shù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇煞譃?種類(lèi)型：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)和樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。考慮樹(shù)結(jié)構(gòu)可以提高通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性。ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)建立和信息的接收和發(fā)送。協(xié)調(diào)器連續(xù)收集來(lái)自主機(jī)的開(kāi)關(guān)路燈和調(diào)光命令，并將不同的字符發(fā)送到終端進(jìn)行相應(yīng)的操作，也會(huì)顯示故障地址，并清除故障信息。當(dāng)接收到來(lái)自終端和路由的故障地址時(shí)，在維護(hù)人員終端軟件上顯示。維護(hù)人員記錄并檢查故障信息。維修完成后，需要清除原來(lái)的故障信息。此時(shí)，只需通過(guò)終端軟件消除故障信息。

2.3 數(shù)據(jù)采集模塊

①數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采集是對(duì)路燈所在環(huán)境的亮度、照度、溫度、濕度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的模塊，由光敏電阻和溫度傳感器以及濕度傳感器等構(gòu)成。這些指標(biāo)是決定路燈亮度的關(guān)鍵指標(biāo)，監(jiān)控終端將這些數(shù)據(jù)返回到服務(wù)器后，由服務(wù)器按照特定的程序?qū)β窡舻牧炼冗M(jìn)行計(jì)算后向?qū)?yīng)的監(jiān)控終端發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)根據(jù)環(huán)境實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)路燈的亮度。同時(shí)，GPS定位模塊可以在路燈出現(xiàn)故障時(shí)將路燈的具體位置發(fā)送到維修人員處，方便維修人員迅速前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行維修。②臨時(shí)存儲(chǔ)：監(jiān)控終端需要將收集到的數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器中，發(fā)送的速率為230bit/s。但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定時(shí)，監(jiān)控終端可臨時(shí)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SD卡或FLASH閃存中，等到網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)再次嘗試傳輸數(shù)據(jù)，防止因傳輸不及時(shí)造成數(shù)據(jù)丟失。通過(guò)本地存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的另一個(gè)點(diǎn)優(yōu)勢(shì)在于當(dāng)維修人員需要獲取路燈的狀態(tài)數(shù)據(jù)時(shí)，僅需要將路燈監(jiān)控終端中的數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)出即可，更加方便快捷[3]。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的發(fā)展人們對(duì)智能化越來(lái)越依賴(lài)，對(duì)智能化的要求也越來(lái)越高，所以遠(yuǎn)程監(jiān)控也存在著廣闊的發(fā)展前景。該系統(tǒng)主要是基于模型車(chē)研究的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，由DHT11溫濕度傳感器、壓力傳感器、編碼器、攝像頭等信息采集原件，STC89C52單片機(jī)，GPRS無(wú)線(xiàn)模塊，用戶(hù)終端等構(gòu)成。DHT11溫濕度傳感器與其他同類(lèi)型溫度傳感器相比優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在其價(jià)格和體積上，如與同類(lèi)型的HRTMS02等相比價(jià)格都有優(yōu)勢(shì)，同時(shí)該傳感器還具有卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性;STC89C52單片機(jī)雖然使用的還是經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但是做了很多的改進(jìn)使得芯片與傳統(tǒng)51單片機(jī)相比具有很多傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能，同時(shí)STC89C52單片機(jī)的價(jià)格也非常便宜;GPRS具有資源利用率高、接入范圍廣、高速傳輸、快捷登錄、永遠(yuǎn)在線(xiàn)、切換自如等優(yōu)點(diǎn)，GPRS用戶(hù)的計(jì)費(fèi)以通信的數(shù)據(jù)量為依據(jù)，與3G、4G等相比通信費(fèi)用會(huì)便宜很多。綜上所述該系統(tǒng)具有成本低，體積小，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張少夫.一種智能路燈照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].智能建筑與智慧城市，2018（6）：85-86.

[2] 戴明.一種智能無(wú)線(xiàn)路燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].湖南郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，17（1）：9-11，17.

[3] 張晟昱，段金英.智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2019（Z1）： 27-28，33.