周明会 张苏婷 张平才 申旭东 罗小松

【摘    要】伴随着中国城市化发展进程不断加快，路灯给我们的生活带来了便捷，由于它的耗电量相当大，为了控制耗电量我们做的这款路灯主要是以节能为目标，用传感器芯片和相关无线通信技术实现控制路灯的熄灭，主要是路灯在晚上或大雾天气感应到人或车经过则亮，否则就熄灭，从而达到便民又节电的一种由通信网络连接的路灯与监控中心组成的智能路灯控制系统，实现对路灯的智能监控。

【关键词】智能化路灯  节约用电  arduino单片机  监控技术

中图分类号：G4      文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2021.04.110

一、系统概述

在这个灯火通明的时代，城镇乡村都是亮堂堂的，中国千千万万条马路及城镇路、乡村路安装的路灯每晚消耗掉的电量是惊人的，除了有人有车经过的时候亮是不属于浪费电量时期，其他时候路灯也是一如往常的在那里亮着，造成了无数的电量浪费，属电量浪费期，那如何使浪费掉的电量得以节约呢，我们的智能模拟路灯项目就是围绕“如何节约电量”这一问题来展开探讨的。

这个项目的确立是依据时代现状衍生的，符合政府大力倡导的节能减排的政策。在中国，路灯的普及已经是大势所趋，每片地方都充满光明，让小偷的手无处安放。那必然需要一套节能减排的系统，来节省政府及相关公司的开支，我们的项目就是为此产生的，是在形式及时代的支持下产生的。

路灯给我们的生活带来了便捷，最大的好处就是在黑夜提供照明工作。但它应用的非常广泛所以它的耗电量相当大，全国基本每个城市都会存在到夜晚时人流量略大，之后人员密集度就慢慢的减小，直到凌晨时马路上的宁静。马路没人自然路灯的状态就会尤其的重要，一直亮着就会有大量的资源浪费，但关掉的话会给那少许人的出行带来许多的不便，比如我们的保洁人员就是凌晨时出动去为我们的城市“美容”，这时候的他们不可能头顶着一盏灯去工作。故此，为了控制大面积路灯大量电量的损耗，我们团队相应的做了这款只能路灯主要是以节能为目标，用传感器芯片和相关无线通信技术实现控制路灯的熄灭，主要是路灯在晚上或大雾天气感应到人或车经过则亮，否则就熄灭，从而达到便民又节电。

二、硬件部分

基于单片机的智能模拟路灯控制系统电路，基于对车辆通行时路灯的自动开启与延迟关闭、亮度控制需求，该控制系统设计中需要有位置检测方案。模拟智能路灯控制系统，包括：LED路灯以及LED灯单片机控制器，通过电力载波模块以及无线网络通信技术与LED路灯连接，后台管理用于接收分组单元的分组指令;分组单元，用于对多个LED路灯进行分组;检测单元，所述检测单元包括设置于LED路灯本体的定向拾音模块，用于定向采集预先指定区域内车的声音信号，定向识人模块，用人体红外传感器;定向识车模块，用声音传感器，控制单元，用于根据采集的声音信号对分组内的LED路灯的工作状态进行控制。

LED路灯设置有用于身份标识的电子标签，分组单元还包括用于识别所述电子标签的读写器，分组单元根据电子标签识别待分组LED路灯的身份信息。LED灯控制器接收分组单元的分组指令后，控制与其连接的LED路灯以预先制定的编码规则进行频闪，分组单元根据频闪识别LED路灯的身份，并将其划分到指定的分组。（如下文图中所示）

同样该智能模拟路灯控制系统电路采用模块化设计，执行效率极高。软件系统包括支路控制器与单元控制器部分。支路控制器包括显示模块程序、按键程序模分支控制模块、自动光亮度调节模块等，单元控制器由按键模块、显示模块与调压模块组成。

三、软件部分

本文设计一个接收处理并反馈数据的后台控制系统，远程路灯监控系统利用电力载波技术通过已有电力线将路灯照明系统连成智能照明系统，此系统能在保证道路安全的同时节省电能，并能延长灯具寿命以及降低运行维护成本。

对于灯具自身的检查与维护，我们实现对路灯的控制，从后台接收的数据了解到灯的状况，比如：某处路灯出现故障，工作人员收到后台推送到前端的故障信息后，根据信息（路灯的地址及编号）到实际现场检查情况。同时后台管理功能完善，实现对路灯数据的录入、修改、删除、查询、分组，系统对任意一盏、一段路或自定义的一组路灯进行远程的开关控制及状态展示在前端。

四、监控中心基本实现方式

系统中心通过网络无线通讯方式与远程的灯进行连接，无线网络采用的是移动网络，也就是GPRS数据的方式。路灯自动化远程化的监控终端接收来自监控中心的命令，也可以直接控制區域内单个灯和多个灯进行手动控制。我们可以通过监控器传来的信息来判断是否需要进行手动的控制，以及在单个部分发生故障或者天气情况需要灯的时候，并不会影响其他灯进行正常的监控，检测等。

并且根据实地进行更加合理的安放，考虑到成本等多方面因素，一般在监控中心不能控制太多的路灯。而且相邻两个灯之间的距离不能太过于接近或者疏远，一般相距不能超过100米，当然，具体的距离还是会根据实地的情况进行安放，争取在成本最小的情况能达到相对完美的效果。关于传感器的感应问题，模块自行进行检测，测试半径不能小于5米，所以对传感器的灵敏度和范围有着比较高的要求。

五、结束语

为了顺应绿色城市地发展，响应国家提倡的节能理念，我们组队从路灯的角度进行研究。因为大家都知道，夜晚路灯的耗电量不是一个小数目。主要从夜晚无人无车时路灯还持续亮着的角度出发，我们做的是用传感器芯片和相关无线通信技术实现控制路灯的熄灭，主要是路灯在晚上或大雾天气感应到人或车经过则亮，否则就熄灭，从而达到便民又节电。我们的预计成果能达到：

1.路灯控制，通过我们自己制作的管理控制系统设备，在操作界面对路灯进行实时控制;2.人车检测，智能调光，能自动检测路段是否有人车经过，根据车辆经过情况自动调节路灯照明亮度，可以进行来车数量统计，无人无车辆时路灯自动熄灭，熄灭时间由用户自定义，以达到节能效果;3.主动警报，路灯遇到故障时即时自动将照明设备故障系统上报后台业务系统;4.设备信息维护，后台对多个灯、单个灯等设备的信息进行管理;5.系统管理与查询，对系统板块、储存信息进行管理与查询。

我们目前在模拟阶段，如果要做出来投入市场的话还需要大量人力、财力等，最后希望我们团队越来越默契，越来越强大，一起把项目做到更好。智能路灯主要就是使其能够更好的服务社会，服务人民，促进智慧城市地发展。【项目基金：贵州省2020年大学生创新创业训练计划项目《模拟智能路灯》，编号：2020XJYB028】

【指导教师：田儒学】

参考文献

[1]李战明，刘宝.ZigBee传感器网络在路灯远程监控系统中的应用[J].微计算机应用，2009（2）：17-20.

[2]平青.基于物联网技术的城市照明控制系统[D].苏州：苏州大学，2010.

[3]宋洪儒，王宜怀，杨凡.基于窄带物联网的智能路灯控制系统设计与实现[J].现代电子技术，2019，42（02）：172-176+182.

[4]魏东.基于智能路灯系统的智慧街区和智慧城市建设[J].光源与照明，2018（04）：43-48.