智能路灯控制系统设计与应用研究

3 基于通讯网络的智能路灯控制系统设计与应用

无论是何种智能路灯控制系统，都需要进行远程监测和管理，这必然需要通讯网络，而通讯方式有很多种，如采用电信系统网络、Internet、或其他网络等。其中属Internel．功能最强大、速度和效率最快，它可以通过各地域的分控制器或控制柜，嵌人计算机模块，实现它们的TCP／IP协议，从而能够使得分控制器能够接受主控制中心的远程命令和管理，同时它也能根据需要就信息数据给予中心及时的反馈，这种方式是值得提倡和推广的。现介绍几种其他通讯方式的应用。

3．1 基于GSM／GPRS的智能路灯控制系统设计与应用

智能控制型路灯的远程通讯方法很多，采用电信系统中的GSM(Global System for Mobile Communieation，全球移动通信系统)或GPRS(General Packet RadioService，通用分组无线业务)网络来实现智能控制路灯的远程管理和监控，利用GSM的成本低、频谱利用率高、系统容量大、保密性好、抗干扰能力强、自动漫游等优点，直接把要发的信息加上目的地址发送即可；而GPRS是在GSM系统的基础上利用分组交换技术建立的，它在兼容GSM的同时能在网络上传输高速数据，利用GPRS的资源利用率高、传输速度快、接入时间短、随时在线访问查询、支持TCP／IP协议等优点，故GPRS网络特别适合于频发小数据量的实时传输，这正好符合智能控制路灯的遥控设计思路。

路灯智能监控系统是一个分布式、集散型、网络化、全开放的监控系统。监控中心对整体路灯系统控制，向分控点发出命令，对分控点的运行状态、电流、电压、电量等参数进行采集，并将信息反馈给监控中心，供显示屏显示、打印机打印及管理人员分析处理，同时对分站内路灯进行开／关控制，如图2所示。



随着计算机嵌入式技术的发展，通常可以利用GSM和GPRS的技术模块嵌入到现场单片机控制器中，从而实现无线远程路灯的智能监控和管理，为交通运输工程提供高速、在线、透明的数据通讯网络，如图3所示。



3．2 基于ZigBee网络的智能路灯控制系统设计与应用

ZigBee是IEEE 802．15．4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。它是一个由可多到65 000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可根据需要从标准的75 m无限扩展。

正是利用ZigBee网络的特点，将其应用到智能路灯无线控制系统中，这使得在路灯管理中非常适合使用ZigBee技术。使用ZigBee无线通信，可实现如下功能：无线控制、信号传递、传递一些辅助控制信号和监视信号、快速巡检、交通灯智能管理等。

4 基于控制模式的智能路灯控制系统设计与应用

传统的智能路灯控制一般采用：时问控制、光照控制等，这类控制一般是根据季节、气候、时差等因素，由主要控制中心对某一区域内的交通路灯进行开关、时间、光照强度调控的方式。这类控制方式在特殊时段对交通熄灯、减少亮灯率、减少光照强度的做法，虽然节约了电资源，更加经济，但是也为交通安全增添了隐患。

很多研究机构发现，路灯一开始点亮时所需电压大于等于额定电压，在使用稳定以后仅需要较低一些的电压工作即可；据研究，照明亮度下降10％，人眼的感光度仅仅下降仅为1％；而道路在后半夜时，属于用电低峰时期，电灯的实际使用电压会渐渐升高．这不仅加强了路灯的亮度、造成电资源浪费，而且缩短了电灯的使用寿命。故基于上述观点，出现了很多电压控制的模式，即在特殊时段或根据具体需要，通过各分控制器调控路灯的实际使用电压，这有效地克服了上述缺点。

现在出现了更加智能、更加节能、且同时也不降低交通安全的控制方式：“随需而控”。将无线通信技术、微机电MEMS系统和传感技术融合到一起的无线传感器网络技术，它通过安装在路灯上的光学、声学、电学、速度传感器(多普勒探测器)，或采用上述光学、声学、电学、速度的探测器(监控自然条件的亮度、道路行人和行车的声音和速度、电灯的实际使用电压和功率等)，然后配上智能单片机或PLC控制器和无线通讯技术，实现对路灯的开关、亮度调节、电压调节以及亮电灯率的控制。应用该智能路灯控制系统(见图4)，只有路上有人或车辆通过时路灯才点亮，且可根据行人和车辆通过的声音、速度智能地打开前方一定数量的路灯，同时熄灭经过路段的路灯，在提高路灯利用率、节约电资源的同时，又满足了在夜间行人、车辆出行时的道路照明，确保了交通安全。