智能路灯控制系统设计与应用研究

随着中国城市和经济的迅速发展，城市照明交通安全和灯饰美化工程也越来越受到普遍关注，同时为了符合节约型、可持续性发展社会的标准，产生了对路灯、灯饰工程监管改革的需求。传统路灯的照明和管理存在浪费大，路灯使用寿命短，远程操控、巡查无法监控，人工作业量大，故障维修反应效率低，统计查询功能弱等现象。对于“全夜灯”照明造成的浪费和“半夜全灭或半灭灯”带来的交通安全问题，都是可以实现智能管理的。故如何通过智能控制系统对路灯进行科学和智能的监管，采用何种通讯网络技术和智能控制器，运用何种路灯控制模式都是值得关注和研究的。本文从智能控制型路灯实现的基本原理和优势着手，分析了它应具备的一般功能：遥控、遥测、遥信、遥监、遥视、自动反馈、自动报警、统计、查询和打印，同时通过通讯网络技术和控制模式阐明了智能路灯控制系统的设计和应用。

1. 智能控制型路灯实现基本理论和优势

智能控制型路灯是运用先进的通讯手段，计算机网络技术、自动控制技术、新型传感技术与自动检测技术等构成的无线监控系统，快速准确地对道路照明、城市灯饰工程、广场照明、桥梁和隧道照明等系统进行智能监控，实现对远程路灯和电源实施遥控、遥测、摇监、遥视、摇信等功能，便于了解路灯运行状况以及它的维修和保养，能提高路灯运行质量和效率，为能源节约和创造节约型社会打下基础。路灯智能控制系统一般由控制中心主站、各点测控分站、通讯系统三大部分组成。主站主要由电脑和网络构成，负责管理、控制整个系统的运行，其兼容性和容量大小可灵活配置；通讯一般采用无线或无线与有线相结合的方式，目前无线技术有GSM 短信息网、GPRS数传电台、CDPD公共无线数据网，或利用单片机实现路灯控制器的TCP／IP协议(实现自己数据的高速传输和实时控制)等技术；而各分站点通过安装单片机或新技术装备(如LONWORKS技术)构成其控制器，从而达到与主站通讯、接受命令、执行开关、控制电压、控制时间、反馈数据信息等功能。智能控制型路灯实现过程可以是多种多样，但无外乎都是：主站电脑控制中心+合适的通讯手段或方式+各分站集中智能控制器+路灯控制系统的模式，其一般实现原理如图1所示。随着科技和信息产业的发展，图中任一个环节实现起来都可以采用其他方式或方法，在此不赘述。



针对传统路灯使用缺陷，采用智能控制型路灯的优势如下：

(1)节约电力资源和保护路灯。减少了“全夜灯”、“后夜灯”、电灯在后半夜的高电压状态下工作的情况，这样不仅节约了电能资源，而且还保护了电灯，延长了其使用寿命。

(2)可实施远程监控和管理。智能控制路灯系统的采用将可对全部路灯进行实时、全程全天候地监控和管理，集中控制、监视和检查，大大减少了后期人力、物力、财力的投入，同时提高了巡查设备和路灯时的工作效率。

(3)及时反应和采取恰当措施保证低故障率。由于能实时对分站设备和路灯进行远程遥控、遥测和摇视，同时它们也能自己通过报警系统将数据反馈给主站系统，这样能及时发现故障和问题，并联系工人点对点地进行维修，避免逐站逐点巡查和发现问题、反应缓慢的情况。

(4)智能化、信息化、数据化程度高。由于主站和分站大量采用电脑和网络技术，路灯的整体控制智能化、信息化程度相当高，且从分站收集、反馈给主站的数据量也较大，这为智能系统开发决策和优化、维修和维护提供了基础。

2 智能控制型路灯实现基本功能

2．1 远程遥控功能

采用智能控制系统的路灯开关、亮度调节、时间控制等方式都能实现远程遥控，达到时控模式、光控模式、压控模式、声控模式、旁路模式的目的。下载开关灯时间表到分站控制器，根据经纬度、季节、节假日及不同的天气情况进行的“时控”，可实现路灯全夜灯和半夜灯自动定时控制，管理人员可针对具体的情况对某一个或多个终端随时进行开关控制(分组、分区、全市开关等方式)；还可根据季节和天气的变化进行的“光控”和“压控”，通过分站集中控制器调节特殊天气和时段条件下的电压，从而实现路灯的光照强度的改变，达到“光控”的目的，这样不仅节约电能，而且也保护了路灯，延长了它们的使用寿命；还可根据路灯上的传感器感应公路上行车和行人的声音、速度，将这些信息反馈给分站控制中心，由分站智能控制器决定是否打开灯，以及打开灯的数量和光照强度。上述设计遥控模式，可根据具体情况酌情考虑选用。

2．2 遥测、遥信功能

通过分站集中控制器对区域内路灯数据(如实时电压、电流、接触器状态、有功功率、无功功率、功率因数、用电量等)的检测和采集，再由无线或有限通讯手段，将数据反馈给主站控制中心，进而分析各区域内每盏路灯的工作情况，了解它们的实际使用功率，开关次数、关照强度、亮灯率、节约电能资源等方面。

2．3 遥监、遥视功能

对于现场检测的数据和信息，通过网络传输给控制中心，可由控制中心的电脑LCD进行图文显示，如配上GIS和GPS的相关硬件和软件，则可对这些数据和信息，进行实时监视和管理，真正意义上体现出管理无人化、系统服务高效化、反应维护快速化的特点。

2．4 自动检测、反馈、报警功能

通过中心控制主站对分站集中控制器的命令，集中控制中心对区域内各路灯进行实时监控和巡查，如果发现异常情况，如在不该亮灯和熄灯的时候发生“时控”失灵故障、电流和电压超过高低限造成“光控”失灵、还有导致电灯无法正常工作的其他设备和控制器故障等，就将这些数据通过通讯手段反馈给中心控制主站，主站通过声音报警来引起注意，如有GIS地理信息系统，则能迅速显示出故障点区域信息，再由中心职务人员或电脑、网络自动联系相关维修人员，这样不仅大大提高检测、巡查工作的效率，减少了人员工作强度，而且提高了整个路灯系统的反应机制和处理突发事件的能力。

2．5 统计、查询和打印功能

智能控制系统中心能对采集反馈的实时数据和信息进行存储、统计和分类，以表格、曲线、直方图等显示出来，可根据年、月、日统计数据进行查询，同时可通过本文打印出来作分析和研究。还可配上相关管理软件，对实测数据和信息进行管理和分类，以便更加直观地了解整体路灯运行情况，如每月故障类别分类统计，某区域内路灯开关、持续工作时间、亮灯率情况，电源点电量统计，电源过负荷故障分析情况，“时控和光控”条件下的电量节约情况等。

2．6 其他功能

可根据需要，进行卫星校时、信息存储管理、终端设置管理等功能。