沈陽智能控?zé)粝到y(tǒng)研究分析

張光　楊太　張航碩　王迪

摘 要：傳統(tǒng)路燈的照明和管理存在浪費大， 路燈使用壽命短， 遠程操控、巡查無法監(jiān)控， 人工作業(yè)量大， 故障維修反應(yīng)效率低， 統(tǒng)計查詢功能弱等現(xiàn)象。本文通過八人團隊歷時兩年時間，結(jié)合沈陽城市學(xué)院對智能燈控系統(tǒng)進行研究分析。

關(guān)鍵詞：智能；燈控；綠色環(huán)保；沈陽城市學(xué)院

引言

照明設(shè)施作為學(xué)校夜間非常重要的基礎(chǔ)設(shè)施也是必不可少的。照明設(shè)施的發(fā)展與教職工及學(xué)生的日常生活息息相關(guān)，因此加強學(xué)校路燈照明系統(tǒng)的建設(shè)對學(xué)校的發(fā)展是十分重要的。

一、智能控制型路燈實現(xiàn)基本理論和優(yōu)勢

智能控制型路燈是運用先進的通訊手段，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)、新型傳感技術(shù)與自動檢測技術(shù)等構(gòu)成的無線監(jiān)控系統(tǒng)，快速準確地對道路照明系統(tǒng)進行智能監(jiān)控，實現(xiàn)對遠程路燈和電源實施遙控、遙測、搖監(jiān)、遙視、搖信等功能，現(xiàn)已有實物便于了解路燈運行狀況以及它的維修和保養(yǎng)，為能源節(jié)約和創(chuàng)造節(jié)約型社會打下基礎(chǔ)。

路燈智能控制系統(tǒng)一般由控制中心主站、各點測控分站、通訊系統(tǒng)三大部分組成。主站主要由電腦和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，負責(zé)管理、控制整個系統(tǒng)的運行，其兼容性和容量大小可靈活配置；通訊一般采用無線或無線與有線相結(jié)合的方式，目前無線技術(shù)有GSM短信息網(wǎng)、GPRS數(shù)傳電臺、CDPD公共無線數(shù)據(jù)網(wǎng)，或利用單片機實現(xiàn)路燈控制器的TCP/IP協(xié)議（實現(xiàn)自己數(shù)據(jù)的高速傳輸和實時控制）等技術(shù)；而各分站點通過安裝單片機或新技術(shù)裝備（如LONWORKS技術(shù)）構(gòu)成其控制器，從而達到與主站通訊、接受命令、執(zhí)行開關(guān)、控制電壓、控制時間、反饋數(shù)據(jù)信息等功能。智能控制型路燈實現(xiàn)過程可以是多種多樣，但無外乎都是：主站電腦控制中心+合適的通訊手段或方式+各分站集中智能控制器+路燈控制系統(tǒng)的模式。隨著科技和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，圖中任一個環(huán)節(jié)實現(xiàn)起來都可以采用其他方式或方法，在此不贅述。

針對傳統(tǒng)路燈使用缺陷，采用智能控制型路燈的優(yōu)勢如下：

（1）節(jié)約電力資源和保護路燈。可以利用太陽能、綠色環(huán)保，并減少了“全夜燈”、“后夜燈”、電燈在后半夜的高電壓狀態(tài)下工作的情況，這樣不僅節(jié)約了電能資源，而且還保護了電燈，延長了其使用壽命，建造成本低。

（2）可實施遠程監(jiān)控和管理。智能控制路燈系統(tǒng)的采用將可對全部路燈進行實時、具有人體感應(yīng)功能，集中控制、監(jiān)視和檢查，大大減少了后期人力、物力、財力的投入，同時提高了巡查設(shè)備和路燈時的工作效率。

（3）及時反應(yīng)和采取恰當措施保證低故障率。由于能實時對分站設(shè)備和路燈進行遠程遙控、遙測和搖視，同時它們也能自己通過報警系統(tǒng)將數(shù)據(jù)反饋給主站系統(tǒng)，這樣能及時發(fā)現(xiàn)故障和問題，并聯(lián)系工人點對點地進行維修，避免逐站逐點巡查和發(fā)現(xiàn)問題、反應(yīng)緩慢的情況。

（4）智能化、信息化、數(shù)據(jù)化程度高。由于主站和分站大量采用電腦和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，路燈的整體控制智能化、信息化程度相當高，且從分站收集、反饋給主站的數(shù)據(jù)量也較大，這為智能系統(tǒng)開發(fā)決策和優(yōu)化、維修和維護提供了基礎(chǔ)。

二、智能控制型路燈實現(xiàn)基本功能

2.1太陽能功能

太陽能路燈系統(tǒng)的電氣部分由4大部分組成：太陽能電池板、太陽能陽能路燈控制器、蓄電池和照明燈具。當外界光照條件符合要求時，太陽能電池板接收太陽光照射將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，經(jīng)過控制器給蓄電池充電；當光照條件變化，如黑夜或者自然照明條件差的情況下，路燈控制器將蓄電池存儲的電能經(jīng)過轉(zhuǎn)換提供給照明燈具進行照明。

2.2遠程遙控功能

采用智能控制系統(tǒng)的路燈開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)、時間控制等方式都能實現(xiàn)遠程遙控，達到時控模式、光控模式、壓控模式、聲控模式、旁路模式的目的。下載開關(guān)燈時間表到分站控制器，根據(jù)經(jīng)緯度、季節(jié)、節(jié)假日及不同的天氣情況進行的“時控”，可實現(xiàn)路燈全夜燈和半夜燈自動定時控制，管理人員可針對具體的情況對某一個或多個終端隨時進行開關(guān)控制（分組、分區(qū)、全校開關(guān)等方式）；還可根據(jù)季節(jié)和天氣的變化進行的“光控”和“壓控”，通過分站集中控制器調(diào)節(jié)特殊天氣和時段條件下的電壓，從而實現(xiàn)路燈的光照強度的改變，達到“光控”的目的，這樣不僅節(jié)約電能，而且也保護了路燈，延長了它們的使用壽命；還可根據(jù)路燈上的傳感器感應(yīng)路上行車和行人的聲音、速度，將這些信息反饋給分站控制中心，由分站智能控制器決定是否打開燈，以及打開燈的數(shù)量和光照強度。上述設(shè)計遙控模式，可根據(jù)具體情況酌情考慮選用。

2.3遙測、遙信功能

通過分站集中控制器對區(qū)域內(nèi)路燈數(shù)據(jù)（如實時電壓、電流、接觸器狀態(tài)、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、用電量等）的檢測和采集，再由無線或有限通訊手段，將數(shù)據(jù)反饋給主站控制中心，進而分析各區(qū)域內(nèi)每盞路燈的工作情況，了解它們的實際使用功率，開關(guān)次數(shù)、關(guān)照強度、亮燈率、節(jié)約電能資源等方面。

2.4遙監(jiān)、遙視功能

對于現(xiàn)場檢測的數(shù)據(jù)和信息，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給控制中心，可由控制中心的電腦LCD進行圖文顯示，如配上GIS和GPS的相關(guān)硬件和軟件，則可對這些數(shù)據(jù)和信息，進行實時監(jiān)視和管理，真正意義上體現(xiàn)出管理無人化、系統(tǒng)服務(wù)高效化、反應(yīng)維護快速化的特點。

2.5自動檢測、反饋、報警功能

通過中心控制主站對分站集中控制器的命令，集中控制中心對區(qū)域內(nèi)各路燈進行實時監(jiān)控和巡查，如果發(fā)現(xiàn)異常情況，如在不該亮燈和熄燈的時候發(fā)生“時控”失靈故障、電流和電壓超過高低限造成“光控”失靈、還有導(dǎo)致電燈無法正常工作的其他設(shè)備和控制器故障等，就將這些數(shù)據(jù)通過通訊手段反饋給中心控制主站，主站通過聲音報警來引起注意，如有GIS地理信息系統(tǒng)，則能迅速顯示出故障點區(qū)域信息，再由中心職務(wù)人員或電腦、網(wǎng)絡(luò)自動聯(lián)系相關(guān)維修人員，這樣不僅大大提高檢測、巡查工作的效率，減少了人員工作強度，而且提高了整個路燈系統(tǒng)的反應(yīng)機制和處理突發(fā)事件的能力。

三、基于控制模式的智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

傳統(tǒng)的智能路燈控制一般采用：時間控制、光照控制等， 這類控制一般是根據(jù)季節(jié)、氣候等因素， 由主要控制中心對某一區(qū)域內(nèi)路燈進行開關(guān)、時間、光照強度調(diào)控的方式。這類控制方式在特殊時段對交通熄燈、減少亮燈率、減少光照強度的做法， 雖然節(jié)約了電資源， 更加經(jīng)濟， 但是也為安全增添了隱患。很多研究機構(gòu)發(fā)現(xiàn)， 路燈一開始點亮?xí)r所需電壓大于等于額定電壓， 在使用穩(wěn)定以后僅需要較低一些的電壓工作即可；據(jù)研究， 照明亮度下降10 %， 人眼的感光度僅僅下降僅為1 %；而道路在后半夜時， 屬于用電低峰時期， 電燈的實際使用電壓會漸漸升高， 這不僅加強了路燈的亮度、造成電資源浪費， 而且縮短了電燈的使用壽命。故基于上述觀點， 出現(xiàn)了很多電壓控制的模式， 即在特殊時段或根據(jù)具體需要， 通過各分控制器調(diào)控路燈的實際使用電壓， 這有效地克服了上述缺點。現(xiàn)在出現(xiàn)了更加智能、更加節(jié)能、且同時也不降低安全的控制方式：“隨需而控”。將無線通信技術(shù)、微機電MEMS 系統(tǒng)和傳感技術(shù)融合到一起的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， 它通過安裝在路燈上的光學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)、速度傳感器（多普勒探測器）， 或采用上述光學(xué)、聲學(xué)、電學(xué)、速度的探測器（監(jiān)控自然條件的亮度、道路行人和行車的聲音和速度、電燈的實際使用電壓和功率等）， 然后配上智能單片機或PLC 控制器和無線通訊技術(shù)， 實現(xiàn)對路燈的開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)、電壓調(diào)節(jié)以及亮電燈率的控制。

四、結(jié)束語

針對目前照明系統(tǒng)分析了智能控制型路燈實現(xiàn)的基本理論和其優(yōu)勢：節(jié)約電力資源和保護路燈；可實施遠程監(jiān)控和管理；及時反應(yīng)和采取恰當措施保證低故障率；智能化、信息化、數(shù)據(jù)化程度高。

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