智慧路灯控制系统

郝孝帅 徐晓芳

（山东科技大学 山东 泰安 271000）

摘 要：伴随着微电子技术的发展和无线传输技术在各行各业中的应用，近几十年来，基于单片机的交通灯智能控制系统对城市路灯系统进行全面的升级，不仅实现了智能控制，而且降低了运行成本。因此，智能路灯控制系统的推广，可以改变城建系统企业传统的管理服务方式，提高服务效率，并对提高城市形象起到了极大的推动作用。

关键词：设计背景；研究目的；功能实现；

1 设计背景

随着物联网技术的发展，各种智能技术得到了快速普及应用，城市智能道路照明也应运而生。道路照明系统不再仅仅是照明，夜景照明成为城市的又一重要面孔和名片，它描绘出城市的无限活力和魅力，体现着城市的经济发展水平和社会文明程度。近几年来，我国的经济实力和其他综合能力发展迅速，特别是以前的能源强省，老工业区等等。同时，在经济的发展下，交通公路也得到了大力的发展，国家的几大纵横线路，也是公路交通的发展带动了公路设施的竞争--路灯。城市亮化作为形象工程的重要组成部分，越来越被政府所重视，大量的资金投入进行建设和改造，使得我们的城市夜晚变得灯火辉煌，绚丽多彩，但问题也随之而来，能耗的逐年攀升，由此产生的某些问题亦逐渐显露出来，如带给资源的挑战也越来越大，各个地区的能源剩余量逐年下降，并且城市路灯的维护量增大，维护人员不足，维护费用增加.....这些问题的产生无疑给当地的路灯管理部门的各方面工作带来很大的压力，急待解决。尤其是在当前环境条件每况愈下的形势下，低碳、节能、环保越来越收到人们的重视。

2 研究目的

2.1 高效节能

实现智慧公共照明管理系统的智能调控功能，可以根据道路车流量情况、光照情况自动调节公共照明的明亮程度，既保证照明亮度符合公共照明的标准，又可避免过渡照明。智能调节在一般情况下的节能率在40%以上，部分环境下可达80%。

2.2 延长灯具寿命

智慧公共照明管理系统的智能调控功能，实现按需照明，可以减少灯具的工作时间和负荷，延长灯具寿命。针对LED类灯具，可以延长工作寿命30%以上。

2.3 减少维护成本

智慧公共照明管理系统支持对公共照明灯具进行遥控、遥测、遥信、遥视、遥调，实时监控路灯运行情况。将传统的被动人工巡检方式转变为系统主动告警，提升路灯日常运维质量与效率，减少了巡查的人工成本和车辆运维成本50%以上。按照1万盏路灯计算，每年可节省路灯巡检费用100万左右。

2.4 提高管理水平

智慧公共照明管理系统支持单灯级能耗数据、资产设备的精细化管理。精确收集和科学分析公共照明的运行数据，可以辅助管理部门科学决策；照明故障告警功能，可以迅速通知维护人员并定位故障地点，缩短故障排除周期和提高公共照明的亮灯率。

2.5 维护交通安全

智慧公共照明管理系统，可以减少因照明故障引起的交通事故，以及各类社会治安事件。通过自动调节光照亮度，提高照明质量，避免光照盲区，降低交通事故可达15%。同时，可与智慧城市其他领域如智慧交通、智慧环保互联互通，实现应急调度等功能，营造平安和谐的社会环境。

2.6 提高生活质量

智慧公共照明管理系统，可以实现就近打车功能。改变传统打车格局，颠覆了路边拦车概念，节约司机与乘客沟通成本，降低空驶率，最大化节省司乘双方资源与实践，方便人们出行生活。同时还可以利用WIFI模块提供覆盖城市的无线网络，人流量密集的地方设置USB接口，实现快速充电，提供各种便民服务，提高人民的生活质量。

2.7 支撑物联网终端设备的扩展应用

智慧公共照明管理系统可针对不同应用环境及客户需求，在照明管理系统上灵活扩展多种物联网终端设备应用，提供能耗数据采集监管技术。整合搭建公共照明系统为智慧城市支撑的物联网基础平台。

3 基本功能实现方案

3.1 亮度调节的实现

路灯的亮度与驱动电源输出的电流成正比，本设计中，路灯亮度的调节主要是通过调节白光LED驱动电源输出电流实现的，而输出电流的大小与PWM信号占空比有关，占空比越大输出电流越大，占空比越小输出电流越小。

3.2 路灯电参数监测和故障报警的实现

路灯ZigBee模块通过采集路灯的电压、电流和功率因数等电参数实现对路灯故障的判断。220V交流输电线经过电流和电压互感器变成低压电信号，送到CC2530，CC2530对这电压和电流信号分别进行64点采样，采样的数据分别进行FFT运算，最后得到有功、无功、视在功率和功率因数，根据这几个电参数来判断路灯运行状态是否正常。

3.3 适应亮度调节功能的实现

目前各城市中所应用的路灯照明系统，并无智能调光措施，不管道路上是否有行人或车辆，都是彻夜点亮，造成能源极大的浪费。为此，本设计提出自适应调光方案。当ZigBee调光模块监测到有行人或车辆时，就会把行人或驾驶员视野范围内的路灯正常点亮，而视野外的路灯亮度降到10%～20%之间即可，以满足基本的照明需求。

4 结束语

智能照明调控系统为照明设备提供各种自动化控制功能，通过电脑控制和管理软件实现无故障智能化和无人值守，提高安全可靠性，全面优化的路灯智能控制功能，实现城市照明智能化管理。更深远意义在于，使路灯不仅仅是传统意义上的道路照明和夜景照明，高效的管理路灯系统可与智慧城市、智慧交通、智慧环保等领域互联互通，实现应急调度等功能，营造平安和谐的社会环境。

参考文献：

［1］ 资双飞 ，林炜岚.基于长链状传感网的智慧路灯控制系统 ［J］.照明工程学报，2015（05）.

［2］ 车都.城市路灯智慧照明系统的设计与实现 ［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2014.

中图分类号：B848.5

文献标识码：C

文章编号：2096-1995（2016）20-0031-01