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      模擬智能路燈的設(shè)計與研究

      2021-09-10 23:09:03周明會張?zhí)K婷張平才申旭東羅小松
      南北橋 2021年4期
      關(guān)鍵詞:監(jiān)控技術(shù)節(jié)約用電

      周明會 張?zhí)K婷 張平才 申旭東 羅小松

      【摘? ? 要】伴隨著中國城市化發(fā)展進(jìn)程不斷加快,路燈給我們的生活帶來了便捷,由于它的耗電量相當(dāng)大,為了控制耗電量我們做的這款路燈主要是以節(jié)能為目標(biāo),用傳感器芯片和相關(guān)無線通信技術(shù)實現(xiàn)控制路燈的熄滅,主要是路燈在晚上或大霧天氣感應(yīng)到人或車經(jīng)過則亮,否則就熄滅,從而達(dá)到便民又節(jié)電的一種由通信網(wǎng)絡(luò)連接的路燈與監(jiān)控中心組成的智能路燈控制系統(tǒng),實現(xiàn)對路燈的智能監(jiān)控。

      【關(guān)鍵詞】智能化路燈? 節(jié)約用電? arduino單片機? 監(jiān)控技術(shù)

      中圖分類號:G4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2021.04.110

      一、系統(tǒng)概述

      在這個燈火通明的時代,城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村都是亮堂堂的,中國千千萬萬條馬路及城鎮(zhèn)路、鄉(xiāng)村路安裝的路燈每晚消耗掉的電量是驚人的,除了有人有車經(jīng)過的時候亮是不屬于浪費電量時期,其他時候路燈也是一如往常的在那里亮著,造成了無數(shù)的電量浪費,屬電量浪費期,那如何使浪費掉的電量得以節(jié)約呢,我們的智能模擬路燈項目就是圍繞“如何節(jié)約電量”這一問題來展開探討的。

      這個項目的確立是依據(jù)時代現(xiàn)狀衍生的,符合政府大力倡導(dǎo)的節(jié)能減排的政策。在中國,路燈的普及已經(jīng)是大勢所趨,每片地方都充滿光明,讓小偷的手無處安放。那必然需要一套節(jié)能減排的系統(tǒng),來節(jié)省政府及相關(guān)公司的開支,我們的項目就是為此產(chǎn)生的,是在形式及時代的支持下產(chǎn)生的。

      路燈給我們的生活帶來了便捷,最大的好處就是在黑夜提供照明工作。但它應(yīng)用的非常廣泛所以它的耗電量相當(dāng)大,全國基本每個城市都會存在到夜晚時人流量略大,之后人員密集度就慢慢的減小,直到凌晨時馬路上的寧靜。馬路沒人自然路燈的狀態(tài)就會尤其的重要,一直亮著就會有大量的資源浪費,但關(guān)掉的話會給那少許人的出行帶來許多的不便,比如我們的保潔人員就是凌晨時出動去為我們的城市“美容”,這時候的他們不可能頭頂著一盞燈去工作。故此,為了控制大面積路燈大量電量的損耗,我們團(tuán)隊相應(yīng)的做了這款只能路燈主要是以節(jié)能為目標(biāo),用傳感器芯片和相關(guān)無線通信技術(shù)實現(xiàn)控制路燈的熄滅,主要是路燈在晚上或大霧天氣感應(yīng)到人或車經(jīng)過則亮,否則就熄滅,從而達(dá)到便民又節(jié)電。

      二、硬件部分

      基于單片機的智能模擬路燈控制系統(tǒng)電路,基于對車輛通行時路燈的自動開啟與延遲關(guān)閉、亮度控制需求,該控制系統(tǒng)設(shè)計中需要有位置檢測方案。模擬智能路燈控制系統(tǒng),包括:LED路燈以及LED燈單片機控制器,通過電力載波模塊以及無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與LED路燈連接,后臺管理用于接收分組單元的分組指令;分組單元,用于對多個LED路燈進(jìn)行分組;檢測單元,所述檢測單元包括設(shè)置于LED路燈本體的定向拾音模塊,用于定向采集預(yù)先指定區(qū)域內(nèi)車的聲音信號,定向識人模塊,用人體紅外傳感器;定向識車模塊,用聲音傳感器,控制單元,用于根據(jù)采集的聲音信號對分組內(nèi)的LED路燈的工作狀態(tài)進(jìn)行控制。

      LED路燈設(shè)置有用于身份標(biāo)識的電子標(biāo)簽,分組單元還包括用于識別所述電子標(biāo)簽的讀寫器,分組單元根據(jù)電子標(biāo)簽識別待分組LED路燈的身份信息。LED燈控制器接收分組單元的分組指令后,控制與其連接的LED路燈以預(yù)先制定的編碼規(guī)則進(jìn)行頻閃,分組單元根據(jù)頻閃識別LED路燈的身份,并將其劃分到指定的分組。(如下文圖中所示)

      同樣該智能模擬路燈控制系統(tǒng)電路采用模塊化設(shè)計,執(zhí)行效率極高。軟件系統(tǒng)包括支路控制器與單元控制器部分。支路控制器包括顯示模塊程序、按鍵程序模分支控制模塊、自動光亮度調(diào)節(jié)模塊等,單元控制器由按鍵模塊、顯示模塊與調(diào)壓模塊組成。

      三、軟件部分

      本文設(shè)計一個接收處理并反饋數(shù)據(jù)的后臺控制系統(tǒng),遠(yuǎn)程路燈監(jiān)控系統(tǒng)利用電力載波技術(shù)通過已有電力線將路燈照明系統(tǒng)連成智能照明系統(tǒng),此系統(tǒng)能在保證道路安全的同時節(jié)省電能,并能延長燈具壽命以及降低運行維護(hù)成本。

      對于燈具自身的檢查與維護(hù),我們實現(xiàn)對路燈的控制,從后臺接收的數(shù)據(jù)了解到燈的狀況,比如:某處路燈出現(xiàn)故障,工作人員收到后臺推送到前端的故障信息后,根據(jù)信息(路燈的地址及編號)到實際現(xiàn)場檢查情況。同時后臺管理功能完善,實現(xiàn)對路燈數(shù)據(jù)的錄入、修改、刪除、查詢、分組,系統(tǒng)對任意一盞、一段路或自定義的一組路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程的開關(guān)控制及狀態(tài)展示在前端。

      四、監(jiān)控中心基本實現(xiàn)方式

      系統(tǒng)中心通過網(wǎng)絡(luò)無線通訊方式與遠(yuǎn)程的燈進(jìn)行連接,無線網(wǎng)絡(luò)采用的是移動網(wǎng)絡(luò),也就是GPRS數(shù)據(jù)的方式。路燈自動化遠(yuǎn)程化的監(jiān)控終端接收來自監(jiān)控中心的命令,也可以直接控制區(qū)域內(nèi)單個燈和多個燈進(jìn)行手動控制。我們可以通過監(jiān)控器傳來的信息來判斷是否需要進(jìn)行手動的控制,以及在單個部分發(fā)生故障或者天氣情況需要燈的時候,并不會影響其他燈進(jìn)行正常的監(jiān)控,檢測等。

      并且根據(jù)實地進(jìn)行更加合理的安放,考慮到成本等多方面因素,一般在監(jiān)控中心不能控制太多的路燈。而且相鄰兩個燈之間的距離不能太過于接近或者疏遠(yuǎn),一般相距不能超過100米,當(dāng)然,具體的距離還是會根據(jù)實地的情況進(jìn)行安放,爭取在成本最小的情況能達(dá)到相對完美的效果。關(guān)于傳感器的感應(yīng)問題,模塊自行進(jìn)行檢測,測試半徑不能小于5米,所以對傳感器的靈敏度和范圍有著比較高的要求。

      五、結(jié)束語

      為了順應(yīng)綠色城市地發(fā)展,響應(yīng)國家提倡的節(jié)能理念,我們組隊從路燈的角度進(jìn)行研究。因為大家都知道,夜晚路燈的耗電量不是一個小數(shù)目。主要從夜晚無人無車時路燈還持續(xù)亮著的角度出發(fā),我們做的是用傳感器芯片和相關(guān)無線通信技術(shù)實現(xiàn)控制路燈的熄滅,主要是路燈在晚上或大霧天氣感應(yīng)到人或車經(jīng)過則亮,否則就熄滅,從而達(dá)到便民又節(jié)電。我們的預(yù)計成果能達(dá)到:

      1.路燈控制,通過我們自己制作的管理控制系統(tǒng)設(shè)備,在操作界面對路燈進(jìn)行實時控制;2.人車檢測,智能調(diào)光,能自動檢測路段是否有人車經(jīng)過,根據(jù)車輛經(jīng)過情況自動調(diào)節(jié)路燈照明亮度,可以進(jìn)行來車數(shù)量統(tǒng)計,無人無車輛時路燈自動熄滅,熄滅時間由用戶自定義,以達(dá)到節(jié)能效果;3.主動警報,路燈遇到故障時即時自動將照明設(shè)備故障系統(tǒng)上報后臺業(yè)務(wù)系統(tǒng);4.設(shè)備信息維護(hù),后臺對多個燈、單個燈等設(shè)備的信息進(jìn)行管理;5.系統(tǒng)管理與查詢,對系統(tǒng)板塊、儲存信息進(jìn)行管理與查詢。

      我們目前在模擬階段,如果要做出來投入市場的話還需要大量人力、財力等,最后希望我們團(tuán)隊越來越默契,越來越強大,一起把項目做到更好。智能路燈主要就是使其能夠更好的服務(wù)社會,服務(wù)人民,促進(jìn)智慧城市地發(fā)展?!卷椖炕穑嘿F州省2020年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目《模擬智能路燈》,編號:2020XJYB028】

      【指導(dǎo)教師:田儒學(xué)】

      參考文獻(xiàn)

      [1]李戰(zhàn)明,劉寶.ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)在路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].微計算機應(yīng)用,2009(2):17-20.

      [2]平青.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市照明控制系統(tǒng)[D].蘇州:蘇州大學(xué),2010.

      [3]宋洪儒,王宜懷,楊凡.基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)的智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2019,42(02):172-176+182.

      [4]魏東.基于智能路燈系統(tǒng)的智慧街區(qū)和智慧城市建設(shè)[J].光源與照明,2018(04):43-48.

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