关键词:路灯;智能;控制系统;控制模式;设计与应用
中图分类号:tp273.5文献标识码:a
文章编号:1004-373x(2010)01-207-04
design and application of street lamp intelligent control system
he yiming,wang chonggui,liu jinyu
(chongqing municipal institute of design,chongqing,400020,china)
abstract:aiming at existed problems in traditional lamps use and monitoring system,basic theory and its application advantages of intelligent control type lamps are analyzed,basic functions are put forward:remote control,telemeter,remote monitoring,remote viewing,automatic feedback,automatic alarm,statistics,inquiry and print,through the two aspects of communication network and control mode,design and application of intelligent control system street lamp are ch confirms the design and basic principle of intelligent street lamp control system,and lays the foundation for its implementation and adoption.
keywords:street lamp;intelligence;control system;control mode;design and application
随着
对于现场检测的数据和信息,通过网络传输给控制中心,可由控制中心的电脑lcd进行图文显示,如配上gis和gps的相关硬件和软件,则可对这些数据和信息,进行实时监视和管理,真正意义上体现出管理无人化、系统服务高效化、反应维护快速化的特点。
2.4 自动检测、反馈、报警功能
通过中心控制主站对分站集中控制器的命令,集中控制中心对区域内各路灯进行实时监控和巡查,如果发现异常情况,如在不该亮灯和熄灯的时候发生“时控”失灵故障、电流和电压超过高低限造成“光控”失灵、还有导致电灯无法正常工作的其他设备和控制器故障等,就将这些数据通过通讯手段反馈给中心控制主站,主站通过声音报警来引起注意,如有gis地理信息系统,则能迅速显示出故障点区域信息,再由中心职务人员或电脑、网络自动联系相关维修人员,这样不仅大大提高检测、巡查工作的效率,减少了人员工作强度,而且提高了整个路灯系统的反应机制和处理突发事件的能力。
2.5 统计、查询和打印功能
智能控制系统中心能对采集反馈的实时数据和信息进行存储、统计和分类,以表格、曲线、直方图等显示出来,可根据年、月、日统计数据进行查询,同时可通过本文打印出来作分析和研究。还可配上相关管理软件,对实测数据和信息进行管理和分类,以便更加直观地了解整体路灯运行情况,如每月故障类别分类统计,某区域内路灯开关、持续工作时间、亮灯率情况,电源点电量统计,电源过负荷故障分析情况,“时控和光控”条件下的电量节约情况等。
2.6 其他功能
可根据需要,进行卫星校时、信息存储管理、终端设置管理等功能。
3 基于通讯网络的智能路灯控制系统设计与应用
无论是何种智能路灯控制系统,都需要进行远程监测和管理,这必然需要通讯网络,而通讯方式有很多种,如采用电信系统网络、internet、或其他网络等。其中属internet功能最强大、速度和效率最快,它可以通过各地域的分控制器或控制柜,嵌入计算机模块,实现它们的tcp/ip协议,从而能够使得分控制器能够接受主控制中心的远程命令和管理,同时它也能根据需要就信息数据给予中心及时的反馈,这种方式是值得提倡和推广的。现介绍几种其他通讯方式的应用。
3.1 基于gsm/gprs的智能路灯控制系统设计与应用
智能控制型路灯的远程通讯方法很多,采用电信系统中的gsm(global system for mobile communication,全球移动通信系统)或gprs(general packet radio service,通用分组无线业务)网络来实现智能控制路灯的远程管理和监控,利用gsm的成本低、频谱利用率高、系统容量大、保密性好、抗干扰能力强、自动漫游等优点,直接把要发的信息加上目的地址发送即可[5];而gprs是在gsm系统的基础上利用分组交换技术建立的,它在兼容gsm的同时能在网络上传输高速数据,利用gprs的资源利用率高、传输速度快、接入时间短、随时在线访问查询、支持tcp/ip协议等优点,故gprs网络特别适合于频发小数据量的实时传输[1],这正好符合智能控制路灯的遥控设计思路。
路灯智能监控系统是一个分布式、集散型、网络化、全开放的监控系统。监控中心对整体路灯系统控制,向分控点发出命令,对分控点的运行状态、电流、电压、电量等参数进行采集,并将信息反馈给监控中心,供显示屏显示、打印机打印及管理人员分析处理,同时对分站内路灯进行开/关控制,如图2所示[5]。
图2 基于gsm的智能路灯控制系统
随着计算机嵌入式技术的发展,通常可以利用gsm和gprs的技术模块嵌入到现场单片机控制器中,从而实现无线远程路灯的智能监控和管理,为交通运输工程提供高速、在线、透明的数据通讯网络,如图3所示[1]。
图3 基于gprs网络和模块的智能路灯控制系统[1]
3.2 基于zigbee网络的智能路灯控制系统设计与应用
zigbee是ieee 802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。简而言之,zigbee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。它是一个由可多到65 000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,在整个网络范围内,每一个zigbee网络数传模块之间可以相互通信,每个网络节点间的距离可根据需要从标准的75 m无限扩展。
正是利用zigbee网络的特点,将其应用到智能路灯无线控制系统中,这使得在路灯管理中非常适合使用zigbee技术。使用zigbee无线通信,可实现如下功能:无线控制、信号传递、传递一些辅助控制信号和监视信号、快速巡检、交通灯智能管理等[6]。
4 基于控制模式的智能路灯控制系统设计与应用
传统的智能路灯控制一般采用:时间控制[7]、光照控制[8]等,这类控制一般是根据季节、气候、时差等因素,由主要控制中心对某一区域内的交通路灯进行开关、时间、光照强度调控的方式。这类控制方式在特殊时段对交通熄灯、减少亮灯率、减少光照强度的做法,虽然节约了电资源,更加经济,但是也为交通安全增添了隐患。
很多研究机构发现,路灯一开始点亮时所需电压大于等于额定电压,在使用稳定以后仅需要较低一些的电压工作即可;据研究,照明亮度下降10%,人眼的感光度仅仅下降仅为1%;而道路在后半夜时,属于用电低峰时期,电灯的实际使用电压会渐渐升高,这不仅加强了路灯的亮度、造成电资源浪费,而且缩短了电灯的使用寿命。故基于上述观点,出现了很多电压控制的模式,即在特殊时段或根据具体需要,通过各分控制器调控路灯的实际使用电压,这有效地克服了上述缺点。
现在出现了更加智能、更加节能、且同时也不降低交通安全的控制方式:“随需而控”[9,10]。将无线通信技术、微机电mems系统和传感技术融合到一起的无线传感器网络技术,它通过安装在路灯上的光学、声学、电学、速度传感器(多普勒探测器),或采用上述光学、声学、电学、速度的探测器(监控自然条件的亮度、道路行人和行车的声音和速度、电灯的实际使用电压和功率等),然后配上智能单片机或plc控制器和无线通讯技术,实现对路灯的开关、亮度调节、电压调节以及亮电灯率的控制。应用该智能路灯控制系统(见图4),只有路上有人或车辆通过时路灯才点亮,且可根据行人和车辆通过的声音、速度智能地打开前方一定数量的路灯,同时熄灭经过路段的路灯,在提高路灯利用率、节约电资源的同时,又满足了在夜间行人、车辆出行时的道路照明,确保了交通安全。
图4 基于控制模式的智能控制系统
5 结 语
(1) 针对目前道路照明系统中存在的问题,分析了智能控制型路灯实现的基本理论和其优势:节约电力资源和保护路灯;可实施远程监控和管理;及时反应和采取恰当措施保证低故障率;智能化、信息化、数据化程度高。
(2) 通过系统研究发现,智能控制型路灯一般应该具备遥控、遥测、遥信、遥监、遥视、自动反馈、自动报警、统计、查询和打印的功能。
(3) 从通讯网络和控制模式的角度,分析了智能路灯控制系统的设计,为下一步智能系统的实施和采用打下基础。
编辑整理
参考文献
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