基于物联网的智能路灯电源管控系统研究
- 格式:pdf
- 大小:438.75 KB
- 文档页数:2
基于物联网技术的智能路灯控制系统设计与优化智能路灯控制系统是物联网技术的一个应用领域,通过集成物联网传感器、无线通信技术以及数据分析算法,实现对路灯的远程监控和智能控制。
本文将详细介绍基于物联网技术的智能路灯控制系统的设计与优化,包括系统架构、传感器选择、通信技术、数据分析算法以及系统的优化方案等。
一、系统架构设计智能路灯控制系统的架构设计应包括传感器、数据采集单元、通信模块、数据分析单元和控制单元。
传感器负责感知环境信息,数据采集单元将传感器采集的信息进行处理和封装,通信模块实现路灯与服务器之间的远程通信,数据分析单元对采集的数据进行处理分析,控制单元实现对路灯的智能控制。
二、传感器选择为了实现智能控制,智能路灯控制系统需要选择合适的传感器进行环境信息的感知。
常见的传感器有光照传感器、温湿度传感器、空气质量传感器等。
光照传感器可以感知周围的光照强度,从而实现自动调节路灯亮度的功能;温湿度传感器可以感知环境的温度和湿度,为后续的能耗优化提供数据支持;空气质量传感器可以感知环境中的有害气体浓度,提供有关环境质量的数据。
三、通信技术智能路灯控制系统需要实现与服务器的远程通信,为此,需要选择适合的通信技术。
目前常用的通信技术包括无线局域网(Wi-Fi)、蜂窝网络(3G、4G)、低功耗广域网(NB-IoT、LoRa)等。
根据实际情况选择通信技术,并确保通信的稳定性和安全性。
四、数据分析算法采集到的环境信息需要经过数据分析算法的处理,以实现对路灯的智能控制。
常见的数据分析算法包括模糊控制算法、遗传算法、神经网络算法等。
模糊控制算法可以根据环境信息和设定的控制规则,实现对路灯亮度的自动调节;遗传算法可以通过优化算法实现对能耗的优化,提高能效;神经网络算法可以根据历史数据进行学习,提高路灯控制的准确性和效率。
五、系统优化方案为了提高智能路灯控制系统的性能,可以考虑以下优化方案。
首先,优化传感器的精度和敏感度,确保采集到的数据的准确性;其次,利用大数据分析技术对采集到的数据进行处理和分析,实现对能耗的优化和预测;另外,优化无线通信技术,提高系统的稳定性和响应速度;最后,通过机器学习技术,实现系统的自动学习和优化。
基于物联网的智能路灯控制系统设计与实现摘要:随着物联网技术的发展,智能路灯控制系统逐渐得到广泛应用。
本文将介绍基于物联网的智能路灯控制系统的设计与实现。
首先,对智能路灯控制系统的需求进行分析,然后介绍系统的整体架构和关键技术,包括传感器技术、无线通信技术、嵌入式技术等。
接着,详细介绍系统的硬件设计和软件开发过程,包括路灯控制器、传感器节点、监控中心等。
最后,对系统进行功能测试和性能评估,并讨论未来的研究方向。
关键词:物联网,智能路灯,控制系统,传感器技术,无线通信技术,嵌入式技术1. 引言随着城市化进程的不断加快,路灯成为城市夜晚亮丽的底色。
传统的路灯控制方式存在诸多问题,如能耗大、维护成本高、管理不便等。
基于物联网的智能路灯控制系统能够解决这些问题,实现路灯的智能化管理和精细化控制。
本文将介绍这一系统的设计与实现。
2. 智能路灯控制系统需求分析智能路灯控制系统的需求分析是系统设计的第一步。
主要需求包括以下几个方面:2.1 能源管理需求:节能环保是智能路灯控制系统的一大关键需求。
系统需要根据不同的外部环境和交通情况,智能地调节路灯的亮度和开关状态,以达到节能的目的。
2.2 环境监测需求:系统需要能够实时监测路灯周围的环境参数,如温度、湿度、大气质量等,以便及时采取措施保证路灯正常运行。
2.3 故障检测与报警需求:系统需要能够自动检测路灯的故障并及时报警,以减少维护人员的工作量,提高路灯的可靠性和稳定性。
3. 系统设计与关键技术基于物联网的智能路灯控制系统主要由传感器、路灯控制器和监控中心组成。
其中,传感器用于监测环境参数,路灯控制器用于通过无线通信控制路灯的亮度和开关状态,监控中心用于对整个系统进行集中监控和管理。
3.1 传感器技术智能路灯控制系统需要采集多种环境参数,如温度、湿度、大气质量等,因此需要使用多种传感器。
常用的传感器包括温湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器等。
这些传感器可以通过无线通信技术将采集到的数据传输给路灯控制器和监控中心。
基于物联网的智能路灯管理与控制系统设计随着物联网技术的发展和智能城市的兴起,智能路灯作为城市基础设施的重要组成部分,正逐渐吸引人们的关注。
基于物联网的智能路灯管理与控制系统的设计是为了提高路灯的能源利用效率、降低维护成本、提升城市的安全性和舒适度。
本文将探讨智能路灯管理与控制系统的设计原理和关键技术,并且深入讨论其在城市管理中的应用前景。
首先,智能路灯管理与控制系统的设计需要通过传感器技术实现对路灯运行状态的实时监测和数据采集。
传感器可以监测路灯的亮度、温度、湿度等环境参数,以及路灯灯泡的工作状态和寿命等信息。
通过将传感器与物联网技术相结合,可以实现对路灯系统的智能化管理和维护。
例如,当路灯的亮度达到一定阈值时,系统会自动调整灯光的亮度,以节约能源;当灯泡寿命接近尽头时,系统会自动发出警报,提示维修人员进行更换,从而降低了维护成本和人力投入。
其次,智能路灯管理与控制系统可以通过远程控制技术实现对路灯的远程监控和控制。
通过该系统,城市管理部门可以随时随地对路灯进行监测和控制,无需进行实地巡检。
例如,当路灯出现故障或短路时,系统会自动发送报警信息给相关部门,并且可以远程控制路灯的开关,进行灯光的调节。
这种远程控制的方式不仅提高了工作效率,还减少了人工巡检的工作量,提升了城市管理的智能化水平。
智能路灯管理与控制系统的设计还需要考虑数据的存储与分析。
由于智能路灯系统会产生大量的数据,因此需要建立合适的数据库来存储和管理这些数据。
在数据存储的基础上,还需要进行数据分析,以观察路灯系统的运行状况和预测可能出现的问题。
例如,通过分析数据,可以发现某些路段的路灯使用寿命较短,从而提前进行维护和更换,确保路灯系统的正常运行。
除了实现路灯的智能管理和控制,智能路灯管理与控制系统还可以与其他城市基础设施进行联动,共同构建智能城市。
例如,可以将路灯系统与交通信号灯系统进行集成,实现交通拥堵预警和优化路灯的亮度来适应交通流量的需求。
基于物联网技术的智能路灯系统设计智能路灯系统是一种基于物联网技术的新型智能系统,通过智能化的硬件与软件设备相结合,可以实现对路灯的远程管理和自动控制,减少了人工管理成本,提高了路灯能源利用率和服务水平,为城市建设和居民生活带来了极大的便利。
本文将对基于物联网技术的智能路灯系统的设计进行探讨。
一、智能路灯系统的基本构成智能路灯系统主要由以下几个硬件与软件构成:1.路灯控制器:路灯控制器是控制路灯供电的设备,同时具有无线通讯和数据处理等功能。
2.云平台:云平台是连接各个路灯控制器的中心,它可以管理路灯数据、分析统计路灯的使用情况以及做出优化调整。
3.传感器:传感器是安装在路灯上的探测设备,可以感知环境的光线、环境温度和行人车流等数据,从而自动调整光线强度和路灯运行参数。
4.应用软件:应用软件是用户与智能路灯系统进行交互的界面,它可以通过用户操作实现远程控制和数据查询等功能。
二、智能路灯系统的基本原理智能路灯系统的基本原理是使用物联网技术,将各个路灯控制器、传感器和云平台连接起来,通过数据采集、处理和分析,实现自动控制和管理。
具体而言,智能路灯系统可以分为以下几个步骤:1.数据采集:路灯传感器采集周围环境的光强、温度和空气质量等数据,并将这些数据上传到云平台。
2.数据处理:云平台接收到路灯传感器上传的数据后,进行数据处理和统计分析,根据数据分析结果,自动或人工调整路灯的运行参数。
3.自动控制:根据数据分析结果,云平台会自动控制路灯的开关和光线强度,并将调整结果反馈给用户。
4.远程管理:用户可以通过应用软件,远程控制路灯,实现人工调整和数据查询等功能。
三、智能路灯系统的优点智能路灯系统相比传统路灯系统具有以下几个优点:1.节能环保:智能路灯系统可以根据环境变化自动调节控制路灯的光线强度和运行时间,节省路灯能源和成本,并减少能源消耗对环境的污染。
2.自动控制:智能路灯系统可以自动调整路灯运行参数,不需要人工干预,并且可以实时反馈路灯运行状态。
基于物联网技术的智能路灯管理系统设计智能路灯管理系统是一种基于物联网技术的智能化管理系统,它通过物联网传感器和智能算法,实现对路灯的远程监控、自动调光、故障报警等功能,为城市提供更高效、更节能的路灯管理。
随着城市化进程的加快,城市道路日益增多,路灯的数量也大幅增加。
传统的路灯管理模式存在一些问题,比如维护成本高、能源消耗大、管理不便等。
而基于物联网技术的智能路灯管理系统,可以充分利用现代信息技术,提高路灯管理的效率和智能化水平。
首先,智能路灯管理系统通过安装在路灯上的物联网传感器获取路灯当前的亮度、温度、湿度等信息,并将这些数据传输到云端服务器进行分析和处理。
通过对数据的分析,可以实时监测路灯的工作状态,例如是否正常运行、是否需要维修等。
同时,系统还能自动根据环境光强度调节路灯的亮度,保证亮度在适宜范围内变化,有效节省能源。
其次,智能路灯管理系统可以实现远程监控和控制。
通过云服务器,路灯管理人员可以远程对路灯进行监控和控制。
当出现路灯故障或异常时,系统会自动发送报警信息给管理人员,并显示故障的具体位置,方便及时维修。
同时,管理人员可以通过手机、电脑等终端设备对路灯进行远程调光、开关等操作,大大提高了路灯的管理效率。
另外,智能路灯管理系统还具备数据分析和决策支持的功能。
系统可以对路灯的工作数据进行分析和统计,例如路灯的使用时长、能耗情况等,帮助管理人员了解路灯的工作情况和效果,并提供决策支持。
基于分析结果,管理人员可以优化路灯的管理策略,比如调整路灯的亮度范围,合理安排维护计划等,以实现更科学的路灯管理。
智能路灯管理系统设计的关键是物联网传感器的选用和云端服务器的搭建。
传感器需要具备高精度、高可靠性和低功耗等特点,以确保数据的准确性和稳定性。
同时,云端服务器需要具备强大的计算和存储能力,能够处理大量的数据,并提供实时的监控和控制功能。
在实际应用中,智能路灯管理系统可以帮助城市节约能源消耗,减少管理人员的工作负担,提高路灯管理的效率。
基于物联网的智能路灯控制系统设计智能路灯控制系统设计:实现安全、节能与环保在现代城市中,路灯是保障行人和车辆安全的重要设施。
然而,传统路灯系统存在诸多问题,如能耗高、维护困难、操作不便等。
为了解决这些问题并提升路灯的效率和可靠性,基于物联网的智能路灯控制系统应运而生。
一、智能路灯控制系统的概念和原理智能路灯控制系统是利用物联网技术将路灯与集中管理系统相连,实现对路灯的远程监控和控制。
该系统通过无线通信技术将路灯和管理系统连接起来,实现实时数据的传输和反馈。
通过集中管理系统,可以监控路灯的亮度、能耗、故障等数据,实现对路灯的远程调控和维护。
智能路灯控制系统的原理是基于物联网的技术架构。
路灯通过传感器和终端设备收集和传输数据,传输通道可以是无线网络或有线网络。
数据传输到集中管理系统后,系统可以进行数据分析和处理,从而实现对路灯的智能控制和管理。
二、智能路灯控制系统的功能与特点1. 远程监控和管理:智能路灯控制系统可以实时监控路灯的工作状态、亮度、温度等参数。
用户可以通过集中管理系统远程查看各个路灯的工作情况,并可根据需求进行调整和设定。
2. 节能与环保:智能路灯控制系统可以根据天气、时间、路况等外部条件智能调整路灯的亮度和开关状态。
可通过提前设定开关时间、调整亮度等措施,节约能源。
同时,路灯故障时可立即发送故障报警,提高故障检测和处理的效率,减少环境污染。
3. 数据分析与预警功能:通过智能路灯控制系统获取的实时数据,可以进行数据分析和挖掘,预测路灯的寿命、故障风险等。
当系统检测到异常情况时,可以发送预警信息,提醒维护人员及时修复故障,保证路灯的正常运行。
4. 智能报警与应急功能:智能路灯控制系统可以根据路灯附近的环境变化实时发出报警信号,例如检测到异常人群、火灾等情况。
同时,系统还可以根据交通流量实时调整路灯的亮度和时序,提供更好的路况指引和交通安全保障。
三、智能路灯控制系统的设计流程1. 硬件设计:智能路灯控制系统的硬件设计包括路灯节点设备、传感器、无线通信模块等。
基于物联网技术的智慧路灯系统设计研究目录一、内容概述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究意义 (3)1.3 国内外研究现状 (5)1.4 研究内容与方法 (5)二、物联网技术基础 (6)2.1 物联网定义与架构 (7)2.2 传感器技术与通信技术 (9)2.3 数据处理与云计算 (10)2.4 安全性与隐私保护 (12)三、智慧路灯系统架构 (13)3.1 系统组成 (15)3.2 功能模块划分 (16)3.3 系统交互流程 (17)四、智慧路灯系统设计 (19)4.1 传感器设计与选型 (20)4.2 控制策略与算法 (21)4.3 路灯控制与管理 (22)4.4 数据采集与传输 (24)4.5 安全性与故障处理 (25)五、系统实现与测试 (26)5.1 硬件实现 (28)5.2 软件开发 (29)5.3 系统集成与调试 (30)5.4 测试与验证 (31)六、系统应用案例分析 (33)6.1 城市道路照明优化 (34)6.2 智慧城市节能减排 (35)6.3 停车场智能管理 (36)6.4 其他应用场景探讨 (37)七、结论与展望 (39)7.1 研究成果总结 (40)7.2 存在问题与不足 (40)7.3 发展前景与建议 (42)一、内容概述随着信息技术的飞速发展和物联网技术的普及应用,智慧路灯系统设计研究已成为现代城市基础设施建设的重要组成部分。
本文档将围绕基于物联网技术的智慧路灯系统设计展开详细阐述。
概述智慧路灯系统的概念及其在现代城市建设中的意义,智慧路灯系统是一种集成了物联网技术、传感器技术、云计算技术等先进技术的智能化公共照明系统,其设计目的在于提高城市照明系统的智能化水平,实现节能减排,提升城市管理的效率和品质。
阐述智慧路灯系统设计的核心要素,这包括硬件设计、软件设计以及系统集成等方面的内容。
硬件设计涉及智能路灯的选择、布置以及所需的各种传感器和通信设备的选配。
软件设计则聚焦于照明控制算法、数据分析处理、云计算技术应用等方面。
基于物联网的智能路灯控制系统的设计的研究报告本报告旨在研究基于物联网的智能路灯控制系统的设计。
首先,路灯控制系统要支持远程控制和自动控制,以满足不同用户的需求。
此外,它还要有良好的安全性、稳定性及方便的维护保养,才能更有效地提升灯光质量并实现节能的目的。
其次,路灯控制系统要采用连接物联网的技术,以实现全天智能化控制。
采用连接物联网技术可以实现路灯的远程监控,以及根据实际情况实时调整灯光亮度和色温,实现智能控制。
因此,在设计路灯控制系统时要重视智能网络技术与灯光调节技术的结合,以实现智能化管理。
再者,路灯控制系统设计时,要综合考虑节能技术及经济性的考虑。
改进的LED灯泡的使用,可以提升灯光的质量,减少能耗,使节能效果得以实现;另外,采用低功耗传感器技术、低功耗控制技术,可以减少路灯控制系统的总体功耗,从而降低经济成本。
最后,路灯控制系统设计时,还要考虑系统的可靠性及安全性。
可靠性考虑应包括失电保护、连接故障检测等;另外,要严格按照国家相关规定,提供安全防护功能,防止人为操作及不可抗力的影响。
综上所述,要实现基于物联网的智能路灯控制系统,需要考虑远程控制与自动控制,结合智能网络技术与灯光调节技术,综合考虑节能技术及经济性,以及系统可靠性及安全性等方面。
本报告将分析基于物联网的智能路灯控制系统,以及其中的相关数据。
首先,智能路灯控制系统数据所反映出的总体节能效果非常明显。
相比传统的路灯控制系统,采用了智能化管理的路灯控制系统,从而实现了有效控制灯光的质量与能耗,在一定条件下可以降低路灯的三向或四向的功耗,以实现有效节约能源的目的。
其次,智能路灯控制系统的可靠性非常高。
智能控制系统可以根据实际情况实时调整灯光的亮度和色温,以及检测连接故障,可以有效保证灯光的正常使用率和安全性。
此外,智能路灯控制系统可以有效提高路灯的使用寿命。
采用了低功耗传感器技术、低功耗控制技术,以及优化的LED灯泡,可以减少灯具运行中的耗损,从而延长灯具的寿命,有效提高灯光质量。
基于物联网技术的智能路灯管理系统设计随着社会和经济的不断发展,城市建设也在不断升级。
而智能化路灯管理系统作为当前城市管理中越来越重要的一部分,对提高城市管理能力和市民生活质量都有着重要的意义。
本文将探讨基于物联网技术的智能路灯管理系统的设计。
一、智能路灯管理系统的现状传统的路灯管理系统主要依靠人力巡查和手动开关,无法实现灵活的调节和管理。
而基于物联网技术的智能路灯管理系统可以通过无线传感器等设备,将路灯、监控、环境等数据传输到云平台上进行分析和处理,实现对路灯亮度、颜色等参数的自动调控。
随着技术的发展,现今智能路灯管理系统逐渐发展成为具有智能化控制的城市照明系统。
例如,目前市场上有的路灯管理系统具备自动亮度调节、反向光控制、分组管理、故障报修及安全监控等诸多功能。
尽管目前市场上已经存在多种智能路灯管理系统,但仍有许多方面需要改进和创新。
二、基于物联网技术的智能路灯管理系统的设计(一)系统框架智能路灯管理系统是一个以物联网技术为基础的、具有智能化管理的城市照明系统,包括节点、传感器、通讯网、应用服务器和管理平台等多个部分。
具体来说,系统包括以下主要组件:1.节点:此部分主要是智能路灯节点,集成了灯具控制单元、通讯模块和环境感知单元等。
2.传感器:通过节点集成的多个环境感知单元收集路灯周围环境的数据,包括温度、湿度、CO2浓度、PM2.5浓度和光照强度等。
3.通讯网:通过传感器收集的数据通过无线信号传输到应用服务器进行处理。
4.应用服务器:负责数据的处理、分析和存储,提供各种数据查询、展示和处理功能,形成可视化界面对数据进行实时监测和反馈。
5.管理平台:实现人机交互,集成了路灯状态监测、参数配置、告警报警等功能。
(二)具体实现1.智能控制智能路灯管理系统是基于物联网技术和智能控制技术实现的。
在系统运行中,通过控制单元对节点进行控制,实现路灯的亮度调节、颜色调节、定时开关和自动检测等功能。
2.环境感知通过节点集成的多个环境感知单元,对温度、湿度、CO2浓度、PM2.5浓度和光照强度等环境数据进行实时检测,实现对环境的监测和合理调控。
基于物联网的智能路灯管理系统设计与实现智能路灯管理系统是基于物联网技术的一种创新应用。
它通过物联网网络,将路灯设备连接在一起,实现对路灯的智能管理和监控。
本文将探讨智能路灯管理系统的设计和实现。
一、需求分析智能路灯管理系统的设计和实现首先需要对需求进行分析。
从用户角度来看,智能路灯管理系统应该具备以下功能:1. 远程监控:可以通过云端平台远程监控路灯的状态,包括亮度、故障等。
2. 自动调节亮度:根据路灯周围光照情况和交通流量,自动调节路灯的亮度,提供合适的照明条件。
3. 故障检测与报警:及时检测路灯设备的故障并发送报警信息给维修人员。
4. 能耗监控与管理:对路灯的能耗进行统计、分析和管理,降低能耗成本。
二、系统架构设计智能路灯管理系统的设计需要考虑到系统的可扩展性和可靠性。
以下是一个基本的系统架构设计:1. 传感器层:通过安装光照传感器、温度传感器等传感器设备来获取路灯周围的环境信息。
2. 通信层:利用物联网技术,通过无线通信方式将传感器数据传输到云端平台。
3. 云端平台:接收来自路灯的传感器数据,并进行数据处理、存储和分析。
同时,提供对路灯状态的远程监控和控制功能。
4. 应用层:为路灯管理人员、维护人员和用户提供图形化的用户界面和功能操作。
三、系统实现1. 传感器设备安装:安装光照传感器、温度传感器等传感器设备,并利用适当的通信方式将数据传输到云端平台。
可以选择使用LoRa、NB-IoT等低功耗广域网技术。
2. 云端平台搭建:建立一个稳定的云端平台来接收和处理路灯传感器数据。
可以使用主流的云计算平台,如AWS、Azure等。
3. 数据处理与分析:对接收到的数据进行清洗、分析和存储。
通过数据分析算法,实现智能调节路灯亮度的功能,并对能耗进行统计和管理。
4. 远程监控和控制:通过云端平台提供远程监控和控制功能,可以实时查看路灯的状态、亮度等信息,并进行远程控制,如远程开关灯、调节亮度等。
5. 报警管理:实现路灯故障的实时检测和报警功能,并将报警信息发送给维护人员,以便及时处理故障。
2017.7Vol.41No.7收稿日期:2016-12-03基金项目:河北省高等学校科学技术研究项目(QN2016220);河北建筑工程学院校级科研基金项目(2016XJJQN15)作者简介:孙皓月(1980—),男,河北省人,硕士,副教授,主要研究方向为计算机网络和物联网技术。
1071基于物联网的智能路灯电源管控系统研究孙皓月1,张梁1,祁爱华1,董小庆2(1.河北建筑工程学院,河北张家口0750002;2.涿鹿县住房和城乡规划建设局,河北张家口075000)摘要:将物联网技术引入管控系统可以提高系统的智能化水平。
针对传统的城市路灯管控效率低下等问题以及城市路灯智能化建设的现实需求,对城市路灯电源的管控系统进行了基于物联网技术的研究分析。
着重研究了在物联网感知层下的基于ZigBee 无线自组网技术在现场设备有效控制以及信息可靠传输方面的应用。
最后提出了基于GIS 路灯定位信息库的设计方案,提高系统的管控水平。
关键词:物联网;智能路灯;管控系统;ZigBee 中图分类号:TM 7文献标识码:A文章编号:1002-087X(2017)07-1071-02Study on intelligent street lamp power supply management and controlsystem based on Internet of ThingsSUN Hao-yue 1,ZHANG Liang 1,QI Ai-hua 1,DONG Xiao-qing 2Abstract:Introducing the Internet of Things technology into management and control system can improve theintelligence level of the system.Aiming at the problem of low efficiency of urban street lamp control and the practical demand of urban street lamp intelligent construction,The research and analysis on the control system of city street lamp power based on Internet of Things technology was conducted.The efficient control of field equipment andinformation transmission was focused on under the sensing layer of Internet of Things based on ZigBee.Finally,the design scheme based on GIS streetlight location information base was put forward to improve the level of management and control of the system.Key words:Internet of Things;intelligent street lights;control system;ZigBee 随着城市化进程的进一步深化,越来越多的人选择了城市生活。
现在我国大多数城市路灯照明系统采用的是高压钠灯和金属卤化物灯,这种气体放电发光式的路灯虽然能耗较传统的白炽灯明显降低,但是据有关部门的统计显示,全国城市公共照明用电在我国照明耗电中占30%,占全国发电总量的10%~12%。
城市公共照明耗电成为了政府主要财政支出之一,在保障正常照明的前提下,降低城市路灯耗能成为城市建设的重要内容。
传统的路灯管理系统多是通过人工巡视,这些重复性的工作耗费了大量的人力物力并且效率低下,难以满足现代化城市建设的要求。
物联网的概念最早是1999年被提出,自提出之始便备受关注。
物联网是结合了计算机技术、通信技术以及控制技术等多种技术的交叉型领域,物联网技术的发展被称为第三次科技浪潮。
简单而言,物联网就是物物相连的网络,即网络的终端不仅仅是传统的计算机,而成为了一切可以连入网络的智能设备。
这种物物相连的网络为解决传统路灯电源管控系统控制力差、控制效率低等问题提出了新的思路。
1管控系统的整体结构城市的路灯系统是一个规模非常庞大而复杂的系统,并且分布于城市的每条道路上,实现实时性有效管理相对困难。
本研究的主要目的是将物联网技术应用于路灯电源的管控系统之中,从而赋予每个路灯智能化,实现每个路灯模块能够进行自我信息处理、自我调整、自我环境配置和相对独立的做出决策。
要实现每个路灯变成“有思想的路灯”,就要实现路灯与路灯之间,路灯与人之间的有效信息传输[1]。
针对路灯的实际特点以及物联网感知层、网络层和应用层三层架构提出了如图1所示的智能路灯电源管控系统的整体设计结构。
图1智能路灯电源整体设计结构2017.7Vol.41No.71072由图1所示可知,本系统主要由三个部分组成:单灯电源控制模块、路灯集中控制模块和远程监控中心。
单灯电源控制模块为系统的最底层,安装了系统必需的传感器以及开关设备。
每一个控制器均为一个ZigBee 无线自组网的接入点,分配唯一的物理地址。
路灯集中控制模块通过GPRS 协议实现与远端监控中心实现数据的交互,是整个系统的中枢环节。
远程监控中心则采用C/S 架构,路灯设备管理人员通过远程监控中心实现对路灯系统的监控、管理。
2基于物联网的系统设计感知层是物联网的最底层,感知层采集的信息是整个系统数据的来源,在三层体系结构中占有极其重要的地位。
在城市路灯实现智能化的过程中首先要完成的便是对设备工作状态的获取,即在物联网感知层实现信息采集获取。
2.1基于ZigBee 的感知层组网方案ZigBee 协议是以IEEE802.15.4协议为基础的无线通信协议。
笔者通过比较诸如Bluetooth 协议(蓝牙协议)、ZigBee 协议以及红外协议等无线传感网协议,决定选择低功耗、短距离、低速率的ZigBee 协议作为路灯基本模块的信息传输协议[2]。
本文基于ZigBee 协议设计的现场信息传输机制如图2所示。
采用的ZigBee 无线通信模块为CC2530,这是由TI 公司生产的具有8051内核的核心控制模块。
在路灯电源系统中对其进行的管控主要设计两个方面:其一为工作状态的采集,其二为实现路灯的定时关闭开启和远程人工干预。
本系统通过电压传感器与电流传感器实现对路灯设备工作状态的检测,同时为了在保障正常照明的前提下使智能路灯能够根据实时光照情况实现智能的开关操作,笔者还在现场布置了大量的光敏传感器感知实时光强。
这些布置在现场的传感器定时将数据通过ZigBee 协议传输到路由节点。
为了保障数据的实时性,本系统设计每3s 上传一次数据。
路由节点经由路由转发将数据汇聚到协调器节点,数据在协调器节点实现预处理,打包转发给路灯集中控制器,再经由GPRS 协议实现进一步的信息传输。
2.2路灯终端的设计方案由上文的数据传输方案可知在现场有3种不同类型的终端节点:普通终端、路由终端和协调器终端。
普通终端是采集信息的主要设备,由独立的电路模块以及相应的传感器组成,具体的终端设计方案如图3所示。
在路灯终端的硬件电路设计中,光敏电阻主要分为两种不同的功能:一种布置在灯柱上采集外界的光强,根据采集光强从而判断是否需要发出路灯打开的请求;另一种布置在路灯的发光源附近,通过采集路灯的光强判断路灯是否在正常工作以及是否需要调节路灯的亮度。
电流及电压检测电路是通过检测干路电流,判断电路的工作状态是否正常。
除此之外还设计了振动传感器与声音传感器,其主要在夜间,尤其是后半夜开始工作。
当夜间车流较少时,可以降低路灯的亮度以达到节能的目的,当检测到有车辆通过时则可以适当的调节路灯亮度。
故障检测模块则是现场的控制模块,当检测到现场故障时,根据预设的程序选择断电处理等操作,从而保护现场设备。
同时故障模块通过与路灯集中控制器通信,向远端的控制中心发出警报。
2.3基于地理信息系统(GIS)的路灯终端定位设计在城市路灯电源的管控系统中,有一个必不可少的问题:如何实现路灯定位。
关于路灯的定位本系统设计了两种定位方式:ZigBee 通信模块的物理地址定位和基于GIS 的定位。
其中基于GIS 的上位机设计可以有效地确定设备的精确地理位置信息。
实现智能路灯的自动化信息系统首先便是要构建路灯的资料信息库。
主要包括两个方面:路灯基本信息库和路灯实时工作状态信息库。
本系统中路灯基本信息库包括路灯ZigBee 终端编号,路灯地理位置,路灯的搭建日期,所使用的材料,功率等等。
路灯实时性的工作状态信息库包含信息为路灯的工作状态,电压、电流参数以及当下该路灯所处的外界天气情况等等。
3结语近年来随着物联网技术的发展,利用物联网技术进行城市智能化建设成为未来城市发展的主流。
本文针对物联网感知层的相关技术,提出了基于物联网的智能路灯电源管控系统。
该系统通过ZigBee 协议实现了底层感知数据的实时性感知与传输,提高了系统的智能化程度,实现了远程实时性控制。
笔者最后还对基于GIS 的路灯终端定位系统做了简要说明,设计了路灯的资料信息库,实现了路灯的精确定位。
参考文献:[1]丁亮.基于物联网的城市路灯监控系统架构及相关技术实现[D].杭州:杭州电子科技大学,2012:6-7.[2]董玉德.基于物联网的路灯可视化监控系统设计[J].高技术通讯,2015(5):515-523.图2系统网络拓扑结构图3路灯终端设计方案。