基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能路燈監(jiān)控系統(tǒng)

劉慧

（濟(jì)南市路燈管理處 山東濟(jì)南 250033）

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)定義

物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種新興智能感應(yīng)系統(tǒng)。在進(jìn)行信息交換的過(guò)程中需要借助一定的感應(yīng)裝置完成信息的收集和處理。同時(shí)借助網(wǎng)絡(luò)的功能完成信息的傳送和處理，但在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，為保證信息的安全性以及傳輸效率，需要制定一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成

對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可以分為三個(gè)層次：第一層是數(shù)據(jù)感知層次。這一層次主要是借助感應(yīng)設(shè)備完成對(duì)數(shù)據(jù)的收集和整理。目前，隨著感應(yīng)裝置的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)量以及數(shù)據(jù)類(lèi)型不斷增加；第二層次是數(shù)據(jù)的傳輸層次，主要是對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并將處理完成后的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞；第三層是數(shù)據(jù)傳輸層和內(nèi)容應(yīng)用層次。這一層次會(huì)涉及到一定的復(fù)雜技術(shù)，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，從而將分析后的信息應(yīng)用到對(duì)應(yīng)的行業(yè)中，促進(jìn)我國(guó)智能化、信息化的發(fā)展。

2 監(jiān)控系統(tǒng)工作原理

智能路燈控制系統(tǒng)由ZigBee網(wǎng)絡(luò)和GPRS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸模塊兩部分組成，共同監(jiān)控路燈工作。

控制路燈工作的ZigBee節(jié)點(diǎn)包括協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)三種類(lèi)型。其中只有一個(gè)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，有若干個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)建立與GPRS模塊的網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)交互。路由器節(jié)點(diǎn)可以作為無(wú)線節(jié)點(diǎn)的中繼控制器，作為終端節(jié)點(diǎn)來(lái)控制路燈。終端節(jié)點(diǎn)只能接收控制信號(hào)并相應(yīng)地控制路燈。

GPRS模塊通過(guò)串口連接到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。GPRS模塊通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)將ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集到各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到遠(yuǎn)程控制終端，同時(shí)通過(guò)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)通過(guò)控制命令將遠(yuǎn)程控制終端發(fā)送到ZigBee網(wǎng)絡(luò)。

系統(tǒng)工作原理：通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)向GPRS模塊發(fā)送遠(yuǎn)程控制終端控制命令，GPRS模塊通過(guò)協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)向終端發(fā)送命令，實(shí)現(xiàn)路燈的控制。同時(shí)，終端節(jié)點(diǎn)也可以通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)將自己的狀態(tài)發(fā)送到遠(yuǎn)程控制終端，實(shí)現(xiàn)路燈的遠(yuǎn)程監(jiān)控。其系統(tǒng)的工作原理圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能路燈監(jiān)控系統(tǒng)，是利用上層GPRS通信，下位ZigBee通信結(jié)合一種新型的混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，服務(wù)器利用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的圖形顯示。系統(tǒng)由3部分組成：城市照明管理控制中心管理、協(xié)調(diào)器所管理的專(zhuān)用前端路燈監(jiān)控器和網(wǎng)絡(luò)集中協(xié)調(diào)器。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

除查詢客戶端外，該系統(tǒng)可分為控制中心、集中協(xié)調(diào)器和路燈監(jiān)控器3個(gè)部分：

控制中心具有子網(wǎng)協(xié)調(diào)和路燈監(jiān)控的管理功能，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理，并進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度和評(píng)價(jià)?？刂浦行脑O(shè)有至少一臺(tái)計(jì)算機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)和專(zhuān)用服務(wù)器通信，用于監(jiān)控路燈狀態(tài)，控制單燈，一套或多套路燈開(kāi)關(guān)或電源調(diào)節(jié)。控制模式可以是手動(dòng)操作，也可以設(shè)置一定的規(guī)則，系統(tǒng)可以自動(dòng)執(zhí)行。路燈監(jiān)控系統(tǒng)采用GIS技術(shù)，直接在地圖上顯示路燈的工作狀態(tài)（全稱(chēng)，半明三關(guān)狀態(tài)），提高照明控制的精度，節(jié)約能源消耗；監(jiān)控人員可以同時(shí)在地圖上可視化任何線的所有信息和路燈，電氣控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控以及異常事件發(fā)生（路燈故障或被盜）立即通知護(hù)理人員趕到現(xiàn)場(chǎng)處理，路燈監(jiān)控效率和質(zhì)量，降低24小時(shí)街旅游成本。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人性化、智能化管理，為客戶端提供網(wǎng)頁(yè)瀏覽、智能手機(jī)查詢和控制設(shè)備狀態(tài)。

集中協(xié)調(diào)器內(nèi)嵌ZigBee、GPRS和智能芯片，是路燈監(jiān)控器與計(jì)算機(jī)控制中心之間的通信橋梁。一般安裝在街燈控制盒內(nèi)。負(fù)責(zé)監(jiān)控子網(wǎng)內(nèi)所有路燈的狀態(tài)，從控制中心向路燈發(fā)出指令，及時(shí)準(zhǔn)確地向監(jiān)控中心報(bào)告路燈和電路信息。一套集中協(xié)調(diào)器擁有一個(gè)獨(dú)特的系統(tǒng)編號(hào)，可以將它與其他同類(lèi)路燈區(qū)分開(kāi)來(lái)，并且可以管理多達(dá)250個(gè)路燈。

路燈監(jiān)控嵌入式ZigBee和智能芯片，帶有開(kāi)關(guān)，具有亮度調(diào)節(jié)、電流電壓采集、燈具整體集成等功能，也可安裝在燈具外面或燈柱上。根據(jù)應(yīng)用需要，可安裝溫度傳感器、防盜報(bào)警器等。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的設(shè)計(jì)方案智能路燈監(jiān)控系統(tǒng)，該方案應(yīng)用于路燈監(jiān)控系統(tǒng)，路燈按需亮燈和自動(dòng)調(diào)光將提供適宜的照明服務(wù)，在使用節(jié)能燈具的節(jié)能基礎(chǔ)上仍有一定的節(jié)能率。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能路燈監(jiān)控系統(tǒng)具有良好經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益以及廣闊的市場(chǎng)前景。