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基于物联网的远程智能路灯控制系统设计

2021-09-10符红霞

红豆教育 2021年13期
关键词:控制系统物联网

【摘要】我国的社会经济高速发展,很多城市电力资源在城市路灯照明上进行运用,而且一个城市的现代化发展水平,可以通过城市路灯的智能化程度体现出来,以往的传统路灯控制系统,已经不能达到现代城市发展的需求了,所以科学的设计基于物联网的远程智能路灯控制系统,属于未来城市照明控制方面的重要发展方向。

【关键词】物联网;远程智能路灯;控制系统

传统有线连接的路灯照明系统具有比较错综复杂的线路,不容易进行扩展移动,而且需要支出大量的资金,缺少较高的智能化程度,因此已经不能良好的满足国民经济的发展需求了。为了改善传统路灯的不足,相关从业者开始把物联网技术有效的与路灯系统联系起来,以无线的控制方式,使得路灯建设更具备智能化的特点[1]。此物联技术有效的结合起路灯照明系统,是发展的重要趋势[2]。另外,为遵循现代的可持续发展原则,基于节能减排的角度采取的LED路灯照明,是建立在Zigbee技术基础上的物联网路灯控制系统,其优越性就是安全稳定、高效智能等。

1物联网技术发展及其在智能路灯控制系统应用的意义分析

1.1物联网技术发展

物联网技术是基于互联网技术的前提下展开的一种扩展的网络技术。物联网的信息承载体中,比较重要的构成部分就是通信网、电网,发挥出的主要功效就是独立寻址功能,交换信息,达到信息的互通效果。中国在1999年就开始加强研究物联网技术的传感网,目前这项技术发展的速度不断加快,在很多方面构建起了完善的产业链,例如材料、加工、系统控制等,而且中国物联网技术的应用以及发展,在世界上也占据了重要地位。物联网技术可以在很多领域进行运用,主要体现在智能电网、智能物流、智能家居等,而物联网技术应用于智能路灯控制系统中,是近年来的重要研究内容。

1.2物理网技术在智能路灯控制系统应用的意义分析

在城市建设中,路灯属于重要的基础设施,对于城市的发展水平具有直观的影响。对传统的路灯控制系统而言,主要的不足就是,不能将路灯能耗等数据信息,向控制中心进行及时的反馈,一旦路灯产生了故障问题就束手无策,不利于维修人员尽快的维修故障。在城市规模相继扩大的情况下,传统路灯照明系统在管理路灯上凸显出诸多不足,而且其缺少节能功能、大量消耗电能、路灯故障随机性较大等局限,使得加强研究设计更先进的智能路灯控制系统成为主要的内容[3-4]。

通过将物联网技术加入到路灯控制系统中,以智能化控制模式,不管是在管理方面还是维护方面,均可明显的提升质量和效率,物理网技术的智能路灯控制系统,能够将电能损耗问题有效的降低,最大限度的减小环境污染的程度,所以可明显减少资金投入[5]。而且,若路灯系统中采取先进的物联网技术,也可以达到路灯控制系统智能化管理的效果,从而提升路灯系统管理效率,可以及时的进行路灯系统报警。建立在物理网技术基础上的智能路灯控制系统,其通信介质以交直流电线,将替代传统的铺设电缆模式,具备可靠的有线通信方式,不会因为外界因素而产生严重的负面影响。而且分组管理照明路灯,可自行的智能化设置路灯的照明时间,远程控制路灯照明系统,全天候的得到重要数据信息,灵活调整亮度,减少用电损耗问题,并能够增加应用路灯灯具的时间。

2基于Zigbee的物联网技术远程智能路灯控制系统设计探究

基于Zigbee的物联网技术,其重要基础就是Zigbee技术,通讯要求跟IEEE802.15.4标准有所契合,可以将两千米物联网范围之内的,以及在无较高的数据传输速率的很多电子设备之间实现通信。即使在数千个微小传感器之间,也能达到通信的目标。基于Zigbee的物联网技术,可以让全部的系统实现物物的相连、相通以及从而达到通信的目标管理。

2.1远程智能路灯控制系统组成

此系统的构成,主要涵盖了两个内容,硬件系统和软件系统。硬件系统的构成涵盖以下几方面:Zigbee单灯控制器、服务器、路由器、集中控制器等(如下图1);软件系统包括了三个层次:数据采集层、业务处理层、数据呈现层(如下图2)。

2.2远程智能路灯控制系统的单灯控制器

此单灯控制器采取的技术就是无线Zigbee方式,发挥出传输数据、控制网络等作用,同时具备了控制开关、PWM调光、采集功率数据和电压、电流数据等作用,另外可以进行检测故障[6]。其工作的重要原理就是,经Zigbee 物联网络,形成与感知汇集节点的通信。经物联网络,把所收集LED路灯、关灯工作状态以及功率因数等等指标向控制器提交。接收控制器的控制指令,进行开、关照明设施,同时实施调整照度等。同时其具有自动组网功能,能够把一個通信节点,向着路由或普通节点进行动态配置,其所拥有的物理层性能、自动路由特点,提供给用户安稳的网络通信服务。在Zigbee单灯控制器中,具备无线Zigbee技术,不用加设通信线路,采取原有电力线就能进行监测远程单灯,在监管好全部设定的控制区域的同时,也能够以路段或片区为单位编组,监管某几个部分。

2.3远程智能路灯控制系统集中控制器

集中控制器运用CPU(AT91RM9000系列,生产企业是ATMEL公司)。对于此CUP所具备的强大硬件功能充分的利用,包含的部分就是10/100M 以太网接口、RS485接口、USB 接口以及RS232本地通讯接口等。采取GPRS通信举措,拥有本地以太网接口,支持以太网远程通讯方式。在稳定运行状态中,集中控制器经各种渠道,促使程序进行升级,其中包括了网络以及串行通信口等途径。同时经GPRS,达到了远程升级程序的目标。其主要的优越性就是,外科是全密封防护的,具备较强的抗干扰能力,在恶劣的环境下,可以防范干扰到信号。

2.4远程智能路灯控制系统的软件设计

监控系统管理中,涉及到了数据采集层、业务处理层、数据呈现层,并且底层逐级向上的布设。在数据采集层中,涵盖的主要部分就是前端集中控制器和企业客户端。其发挥出的功效就是,进行各种运行数据的采集,同时及时的执行用户下发的指令;在业务处理层中,涵盖了各种服务器,主要具有Web 集中管理服务器以及通讯服务器、数据处理服务器等,对于各前端集中控制器进行管理,同时处理相关数据业务等;在数据呈现层中,经B/S方式,把监控管理系统控制模式展示给用户,让其按照自身的财力、需求等,进行合理的投入,科学的配置[7-8]。在监控管理软件中,主要的核心基础就是路灯管理计划模块、报警信息分析和提示模块,结构为超强直观的图形结构,精准的判断以及分析,同时定位故障,对故障进行标注,可以实时的进行这些内容,在不同层次的工作者中均适用。另外,管理软件最有效的优势就是,能够对故障问题尽早的预示,确保灯亮。

2.5远程智能路灯控制系统软件设计

在基于物联网技术的智能路灯控制系统软件设计中,涵盖了终端监测软件、通信模块两种构成。设计终端监测软件,在远端服务器上进行安装,控制的途径就是功能模块。通信模块是属于遵循传输功能特点设计的。

3结语

本文探究了基于物联网的远程智能路灯控制系统,此种采取Zigbee物联网技术的远程智能LED路灯控制系统,最大的优越性就是可以及时发现故障点的问题,预知严重故障,有效减少巡灯周期,解放工作者的劳动力,在一定程度上节约了人力资源、物力资源。另外,对于各种包括短路、失电以及电流突变等在内的故障现象,系统可以将有价值的信息,及时的传达给值班者,让工作人员迅速的针对性处理,降低因设备故障而产生的大量经济损失。此外,在此系统应用期间,可精准的开关灯,让各盏灯具备最佳的亮灯时间,促使增加灯具应用年限,降低更换率,节约换灯成本。综上所述,此种路灯控制方式具备先进化、智能化、舒适化的特点,未来前景广阔,是一种适合当今社会的、重要的发展模式。

参考文献:

[1]石英春,雷道仲.基于窄带物联网路灯控制系统的设计与实现[J].计算机测量与控制,2020,28(9):127-130.

[2]姚畅,张李元,左少华.基于NB-IoT的路灯物联网控制系统[J].物联网技术,2019,9(12):94-97.

[3]耿波.基于物联网技术的智能LED路灯控制系统研究[J].现代制造技术与装备,2019(7):120-121.

[4]林剑萍.基于窄带物联网的智能路灯监控系统设计[J].绵阳师范学院学报,2019,38(5):39-43.

[5]郑良仁,刘亮辉,乔鑫阳.基于RFID物联网技术的校园路灯智能控制系统[J].电子制作,2019(3):33-34.

[6]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(2):172-176.

[7]张琴,刘忠富,田维香,等.基于远程监控的多功能小区智能路灯系统[J].智能计算机与应用,2018,8(5):164-166.

[8]朱宝华.基于物联网技术的智能路灯控制系统设计[J].无线互联科技,2017(8):48-49.

[9]李艳娇.基NB--IoT的小区智能路灯监控系统的设计与实现[D].上海:上海师范大学,2019.

[10]蘇航,肖雪.LED路灯的智能控制技术模式及应用前景研究[J].中国管理信息化,2018,21(18):165-167.

基金项目:本文系阿坝师范学院校级项目,基于物联网的一种智能LED灯控制系统研究(编号:ASB17-03)。

作者简介:符红霞(1978—),女,本科,副教授,研究方向:计算机应用。

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