基于物聯(lián)網(wǎng)的城市路燈模糊智能調(diào)控策略研究

摘 要：基于物聯(lián)網(wǎng)對(duì)城市路燈模糊智能調(diào)控進(jìn)行設(shè)計(jì)，有利于提升城市路燈的節(jié)能性能，有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。本文在對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)的城市路燈等效模型進(jìn)行綜合闡述的基礎(chǔ)上，介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)的城市路燈模糊智能控制器設(shè)計(jì)方法，以期為相關(guān)人士提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；城市路燈；智能調(diào)控

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.139

0 前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和社會(huì)生產(chǎn)力水平的進(jìn)一步提升，城市路燈管理的重要性日漸顯現(xiàn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)智能化的交通具有重要作用。然而，現(xiàn)階段，我國在對(duì)城市路燈的管理過程中，還存在自我調(diào)節(jié)能力差和靈活性較低的弊端，浪費(fèi)了大量的能耗，不符合經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)對(duì)城市路燈模糊智能調(diào)控進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的發(fā)展目標(biāo)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的城市路燈等效模型

伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，城市路燈在智能交通中扮演者越來越重要的角色，但城市路燈的靈活性較低，一旦發(fā)生故障難以及時(shí)維修，不利于提升車輛和行人出行的安全性。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市路燈領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市路燈的模糊智能控制已經(jīng)成為可能。物聯(lián)網(wǎng)注重設(shè)計(jì)對(duì)象的可控性，通過建立基于物聯(lián)網(wǎng)的城市路燈等效模型實(shí)現(xiàn)對(duì)城市路燈模糊智能調(diào)控的分析。基于物聯(lián)網(wǎng)對(duì)城市路燈模糊智能調(diào)控，通過對(duì)無線通信軟件的充分利用，能夠有效實(shí)現(xiàn)智能化控制。在一定區(qū)域內(nèi)，通過為路燈設(shè)置相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)，能夠利用無線路由器將各個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)系在一起，同時(shí)，在固定的區(qū)域內(nèi)，通過對(duì)路況信息采集系統(tǒng)的充分利用，能夠?qū)o線路由器采集到的路況和路燈信息傳遞給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過使用模糊控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市路燈的模糊智能調(diào)節(jié)。在設(shè)計(jì)城市路燈模糊智能控制系統(tǒng)的過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）應(yīng)建立完善的無線通信以及協(xié)議規(guī)范，受城市路燈較為分散的影響，需要充分利用無線通信實(shí)現(xiàn)對(duì)城市路燈的智能模糊控制。在建立完善的無線通信以及協(xié)議規(guī)范的過程中，應(yīng)充分考慮到無線通信的傳輸速度、數(shù)據(jù)安全性和設(shè)計(jì)成本，采用GPRS+ZigBee的無線通信方式。利用GPRS由某個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)向計(jì)算機(jī)發(fā)送路況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和路燈的電壓電流信息，計(jì)算機(jī)利用模糊控制算法對(duì)接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深入分析，并向各個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)發(fā)送指令，經(jīng)由ZigBee實(shí)現(xiàn)對(duì)年城市路燈亮度的智能調(diào)節(jié)。（2）建立路況信息采集裝置和模糊知識(shí)庫。在設(shè)計(jì)城市路燈模糊智能控制系統(tǒng)的過程中，應(yīng)通過對(duì)監(jiān)控?cái)z像頭的充分利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)某路段通行量的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)，結(jié)合該區(qū)域的季節(jié)變化特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市路燈開啟和關(guān)閉時(shí)間的合理控制，并建立模糊知識(shí)庫，為城市路燈的迷糊智能控制提供科學(xué)的參考依據(jù)。將路燈的光照強(qiáng)度和電壓以及電流信息利用GPRS+ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)控計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)建立模糊知識(shí)庫，采用模糊控制算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)城市路燈的亮度進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。例如，天津市某區(qū)通過對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的充分運(yùn)用，設(shè)計(jì)了完善的城市路燈系統(tǒng)，其路燈桿能夠?qū)崿F(xiàn)LED節(jié)能燈、Wi-Fi、智能攝像頭、通訊微基站、LED顯示屏、報(bào)警系統(tǒng)、語音播報(bào)等功能，還能檢測(cè)空氣質(zhì)量、噪聲、風(fēng)力、風(fēng)向以及給交通導(dǎo)行，此外，該城市路燈通過采用靈活的照明策略，自動(dòng)對(duì)每盞路燈的開關(guān)狀態(tài)、照明亮度進(jìn)行精準(zhǔn)控制，節(jié)能率高達(dá)80%，可減少90%以上的維護(hù)成本，符合經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，得到了廣大研究人員的青睞。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的城市路燈模糊智能控制器設(shè)計(jì)

2.1 合理選取目標(biāo)特征量

目標(biāo)特征量主要是指城市路燈的光照強(qiáng)度和路段通行量。其中，應(yīng)將光照強(qiáng)度作為優(yōu)先量，如果某特定路段城市路燈的光照強(qiáng)度大于20lx，則可將該路段的通行量作為智能調(diào)控城市路燈開關(guān)狀態(tài)的合理依據(jù)。（1）獲取城市路燈的光照強(qiáng)度信息：通過對(duì)專用光照強(qiáng)度傳感器的充分利用，能夠有效獲取某路段路燈的光照強(qiáng)度，由于路由器能夠根據(jù)覆蓋面積對(duì)測(cè)量節(jié)點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行合理選擇，一旦某個(gè)節(jié)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可立即去除該節(jié)點(diǎn)的測(cè)量值，利用其它節(jié)點(diǎn)對(duì)城市路燈進(jìn)行智能調(diào)控。（2）獲取路段通行量：一旦某特定路段城市路燈的光照強(qiáng)度大于20lx，則可將該路段的通行量作為智能調(diào)控城市路燈開關(guān)狀態(tài)的合理依據(jù)，通過對(duì)高清卡口和監(jiān)控?cái)z像頭的充分利用，獲得該路段車輛和行人的通行信息，采用組合算法，獲得該路段通行量。

2.2 設(shè)計(jì)城市路燈模糊智能控制器

經(jīng)過對(duì)城市路燈模糊智能控制的等效模型進(jìn)行深入分析可知，城市路燈通過對(duì)光照強(qiáng)度和路段通行量的精確分析，實(shí)現(xiàn)模糊智能控制功能。根據(jù)模糊控制原則，設(shè)計(jì)出城市路燈模糊控制器[1]。

2.3 城市路燈模糊智能控制流程

城市路燈模糊智能控制的根本目的在于通過對(duì)計(jì)算機(jī)語言的充分運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈端電壓的有效控制。城市路燈模糊智能控制流程如下：第一，通過對(duì)無線路由器的充分利用，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)初始化，采用逐一試探的方式，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接至ZigBee。第二，對(duì)城市路燈的光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，在確保城市路燈的夜間光照強(qiáng)度不低于20lx的情況下，對(duì)各個(gè)路段的通行量進(jìn)行檢測(cè)。第三，由城市路燈模糊控制器對(duì)控制端的電壓進(jìn)行輸出，路燈端根據(jù)城市路燈模糊智能控制器發(fā)出的指令，對(duì)城市路燈的電壓值進(jìn)行智能調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能控制的目標(biāo)[2]。

3 結(jié)論

通過以上研究發(fā)現(xiàn)，通過合理選取目標(biāo)特征量，有利于為城市路燈模糊智能控制器的設(shè)計(jì)奠定良好基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，做好城市路燈模糊智能控制器的設(shè)計(jì)工作，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)城市路燈的智能控制。此外，明確城市路燈模糊智能控制流程，也能夠有提升城市路燈控制的科學(xué)性和合理性。因此，基于物聯(lián)網(wǎng)對(duì)城市路燈模糊智能調(diào)控進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，可以借鑒上述方法。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王飛文，王忠華.基于DAG-SVM算法的城市路燈照明系統(tǒng)的研究[J].江西師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，41（06）：656-660.

作者簡介：桑君（1985-），男，江西九江人，本科，技術(shù)員，助理，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。