簡議城市路燈電氣系統(tǒng)的設計要點與自動化控制技術

孫樂

（濟南市路燈管理處 山東濟南 250000）

1 自動化路燈設計的必要性

1.1 自動化在自動化路燈設計需求較大

與國外的發(fā)展技術和手段相比，我國自動化路燈設計整個系統(tǒng)相對較為落后，但是不可否認的是，由于我們所生活的環(huán)境幾乎每天都在發(fā)生日新月異的變化，這就決定了城市發(fā)展水平也必須朝著前進的方向發(fā)展。在智慧城市背景下，自動化路燈設計尤為重要。

1.2 提高城市照明質量、節(jié)約資源的必然途徑

據可靠數據，我國當前每年發(fā)電量大概在三萬六千億千瓦時，而實際用電量的需求卻大于發(fā)電量，每年大約缺乏80億的電量，而且缺口正在隨著經濟社會不斷發(fā)展而迅速擴大。在這樣的條件下，自動化路燈設計不僅能夠有效緩解我國每年用電量的缺乏，而且有利于節(jié)約能源。

首先，自動化路燈設計的理念就是在智慧城市的背景下，以實現道路交通照明建設的有序性、合理性為根基，將滿足大部分城市居民的生活需要作為根本目的。對此國家建設部以及發(fā)展委員會也表示大力支持。

2 硬件設計

2.1 網關設計

智能網關主要的功能是實現ZigBee數據和GPRS數據的接收和發(fā)送，接收ZigBee數據采用CC2530處理器，接收GPRS數據采用STM32F103處理器與SIM900A一起組件控制模塊，兩個模塊一起實現數據傳輸。

2.2 ZigBee控制單元

ZigBee控制單元由CC2530射頻收發(fā)機以及轉換它的信號的巴倫匹配電路、天線組成。

2.3 光照采集單元

由于路燈需要根據光照強度作為一個因素來判斷路燈是否開啟，我們選擇的是一款耗能低、精確度好、響應快的光照傳感器，本系統(tǒng)中我們選擇的是TSL2561光照強度A/D轉換芯片。

2.4 軟件設計

2.4.1 智能網關軟件設計

本系統(tǒng)選擇實時操作系統(tǒng)UC/OS-II作為微內核操作系統(tǒng)，它的主要功能基本滿足，可以滿足通信功能、任務調度功能和數據的存儲與管理。關于智能網關的軟件的設計，我們可以根據它的具體功能的分塊來進行設計，第一個任務是對ZigBee數據進行分析，第二個是對某個具體的端口進行監(jiān)測，并且處理這個端口上面的一些任務請求等，第三個任務是實時檢查觸摸屏上面的按鈕的工作狀態(tài)。

2.4.2 ZigBee通信軟件設計

AODVjr路由算法是這個軟件設計采用的核心算法，算法有兩個過程，第一是路由的發(fā)現，第二是路由的維護。這些過程可以看作一個整體，整體分為兩個處理階段，第一是對路由表進行核查，看有沒有F存在，若存在則將數據發(fā)送，否則就重新尋找路由。第二是RREQ對協調器進行分組時，表中會自動添加多個備用的路徑。當協調器進行路由發(fā)現過程的時候若是沒有發(fā)現主要路由過程則采用備選路徑來傳輸RREP數據。

2.4.3 時鐘模塊設計

本系統(tǒng)需要時鐘作為時間軸，因此微處理器中需要一個RTC時鐘的時鐘模塊。

2.4.4 光照采集模塊設計

微控制器的讀寫是采用IIC總線的TSL2561。首先對TSL2561初始化，包括一些函數的初始化，以及CalculateLux，它是一個光照度計算函數等，然后進行數字曝光時間以及模擬增益等參數的設置，最終完成實時顯示數據和實時反饋數據。

3 自動化技術在路燈電氣系統(tǒng)實現的基本功能

3.1 遠程遙控功能

在進行路燈控制過程中，都可以實現遠程遙控操作，其中主要操作包含：亮度、開關、時間；最終達到幾種主要模式（光控、聲控等），同時根據我國經緯度、季節(jié)、天氣進行時控，并讓管理人員針對具體情況實現路燈全夜燈和半夜燈。并同時也可以根據分站幾種控制器調節(jié)每個時段電壓，目的可以改變光照強度，提高路燈使用壽命。

3.2 遙測、遙信功能

該功能主要通過分站控制器對區(qū)域內路燈相關數據進行采集，其中數據主要包括：電壓、電流、功率、用電量等），并采用無線手段將這些數據進行反饋到控制中心，通過數據顯示出每盞路燈運行狀況及壽命，從而進行路燈調節(jié)。

3.3 遙監(jiān)、遙視功能

主要針對檢測的數據及信息進行快速傳輸，使得這些數據傳輸到控制中心上，并采用控制中心電腦及軟件進行管理和監(jiān)測，最終實現無人化管理及服務，讓整個路燈維護比較迅速。

3.4 自動檢測、反饋、報警功能

通過分站數據傳輸到控制中心后，控制中心會集中發(fā)出命令，主要進行各個路段路燈巡查，一旦發(fā)現路燈熄滅、閃爍等異常狀況，需要通過通訊手段將其反饋到控制中心內，主控制室通過報警信息進行定位地理位置，迅速反映出故障點區(qū)域信息，然后讓專業(yè)人員、維修人員進行維修，在這種方式下不但提高工作效率，同時也減少人員工作強度。

3.5 統(tǒng)計、查詢和打印功能

智能控制系統(tǒng)主要針對反饋數據進行信息儲存和分類，然后通過表格、圖形進行顯示出來，每年、月狀況都可以快速查詢，與此同時增加管理軟件進行，讓所得數據進行分類管理，這樣可以更加直觀進行觀察整個路燈運行狀況。

4 結束語

隨著我國經濟逐漸快速發(fā)展，導致自動化控制技術對路燈智能技術存在多方面優(yōu)點，同時也存在很多復雜性，所以在進行路燈智能技術使用過程中需要將各個因素進行考量，保證路燈自動化技術大力發(fā)展。