摘要：社会经济伴随着科技的进步而高速发展，人们对生活品质的要求也不断提高，信息化、智能化和自动化技术取得了新的突破和进展，高效率的新能源和智能照明系统相结合成为了一种发展的趋势。目前已有的城市路灯控制系统大多采用有线连接的方式，系统成本较高、功耗大、施工复杂，并且能源浪费，后期维护较为困难，而无线传感网络的发展是由在大量部署监测区域内的微型传感器节点组成，通过无线通信的方式组成一种组织网络系统，有效的提升了照明的控制速率与控制水平，在近年来得到了广泛的应用。笔者根据我国无线网络照明控制系统的发展状况，分析了当前存在的问题以及优化方法。
关键词：无线网络 ；城市照明 ；控制系统
随着人们生活水平的提高，人们对照明控制提出了更高的要求，同时电子、通信和计算机网络等技术的发展为智能照明控制系统提供了条件。智能照明控制系统能高效的管理设备，根据需要控制灯具避免造成能源的浪费，具有广阔的发展前景。基于无线传感网络的发展和节能环保、智能家居的需要，以 ZigBee 网络为核心，用路灯节点控制器，照明回路控制单元和照明管理中心，来为整个网络核心服务，LED 灯装于城市街道，采用实时采集路灯工作状态和工作数据的工作方式，将收集的数据通过 GPRS 传输给照明管理中心，而管理的软件通过数据分析来进行单灯的控制和路灯多策略的控制，对于故障进行有效的排除，结果显示这个系统具有成本低，性能稳定，节能效果好的特点，适用于各种公共场所，例如街道，城市公园，住宅小区等。如果在现实生活中进行推广应用，将会产生巨大的生态效益。
1 系统的总体设计
系统的设计包括路灯节电控制器、照明回路控制单元和照明管理中心，城市照明系统总体结构图，如下图图1所示。
图1 城市照明控制系统总体结构图
1.1 基础设计
路灯杆上安装 LCU 作为 WSN 的传感器节点，而 RTU 为网关节点，采用链树状形拓扑自组织结构，多个 LCU 和一个RTU 构成监控子网，通过节点间无线的多条式传输方式，与LCU 进行通信，来获取各个节点控制器的监测数据，同时通过选取固定的 IP 地址的方式，经由 GPRS 将数据传输到照明管理中心，照明管理中心收到的数据存储到数据库当中，并且能够在数据终端进行显示，对数理进行处理和分析之后，用户可以根据实际情况，对 LCU 进行手动或自动的控制。
1.2 LCU 设计
LCU 是整个系统网络当中的重要窗口，既作为节点控制着路灯的运行，还向 RTU 周期性的发送采集到的路灯环境的参数，通过无线通信模块和环境照度采集模块、路灯功率控制模块，LED 驱动模块和 LED 路灯模块，来进行整个照明系统的运转，其硬件结构如下图图2所示。
图2 LCU硬件结构图
为了提高数据采集的准确性和可靠性，环境照度采集模块采用了高度灵敏，高效率性的光敏电阻，可以在 -30度和+70 度的情况下，进行正常的工作，光敏电子将采集到的光照转化为电压，通过转换器将其变成数字信号，结合 U-E 的转换关系来得到光照的照度，这种传感器体积较小、光伏特性好，安装方面可以满足数据采集系统的需求。
LED 驱动模块采用了输出可调的恒流控制方法，选择了pt4115 作为恒流驱动器，用来接收路灯功率控制模块的型号，作为一款连续的电流导通模式的降压恒流源，pt4115可以驱动一颗或多颗串联的 LED 灯泡。通过设置 LED 平均电流来实现通过DIM引脚从满量程下降到零的PWM调光功能开关，功率开关可以进行有效的控制，当电压低于0.3V 时自动进入到极低电流工作的待机状态。
GPRS 通过无线分组来进行技术的交换，RTU 采用了这GTM900-c 和 CC2530，作为无线模块支持标准的命令和增强AT 命令，内置 TCP/IP 和 UDP/IP 的协议，支持语音短消息和GPRS 业务输出，通过 UART 接口和 CC2530 进行通信，实现无线电的发送与接收，来保证对整个传感电路系统的控制，加强信息的接收与采集，监测照明回路的工作状态。
2 节能照明智能控制方法
在节能照明智能控制系统当中，可以利用分时段照明控制、组群控制和环境参数控制，来进行节能设计，节约电能。
2.1 分时段照明控制
分时段照明控制系统在冬夏两个季节和白天夜间的不同时间段，对路灯采用不同的照明控制，由于一年当中冬季和夏季两季的日照时间变化长短明显，所以根据冬夏两季的光照强度的不同，而采用不同的照明控制，另外，对于晚间交通繁忙的时期、午夜时分和后半夜段，也可以采用不同的路灯控制方式，这种分时段的控制方式可以使得电能得到有效的利用，避免出现电能浪费的问题，提升电能的利用效率和使用效率。
2.2 组群控制
在电能系统控制过程当中，对于处于同一照明区域的不同路灯，由于所在的位置的不同，对其照明系统的控制要求也不同，通过指定路灯回路单元和路灯的节点地址，对不同位置的路灯进行合理的照度的控制，可以实现指定灯组的不同场景的控制，在实际的应用当中具有十分重要的意义，不仅能够节约电能，而且能够有效的提升电能的使用效率。
2.3 环境参数控制
根据道路环境的光线的强弱来不断调整路灯的照明度，可以通过环境的控制，获得更好的照明质量和照明效果，对于特殊的天气可以制定相应的调整战略，例如大风、雾霾等自然灾害天气时，需要加强照明，以方便交通的正常运转，避免交通事故的产生。
总之，在无线网络控制下，智能照明系统为我国照明水平的提升打下了很好的基础，这种设计方案组合成本较低，网络维护方便，便于路灯照明系统的现代化管理，能够起到很好的节电效果，实现绿色照明，促进我国路灯利用率和对故障检测效率的提升，实现了可持续发展，具有广泛的应用前景和推广价值。
参考文献:
[1] 杨得鸿 . 基于 wifi 无线网络的公路隧道照明控制系统设计 [J]. 科技视界，2017，（31）：155-156.
论文作者:蓝坛
论文发表刊物:《电力设备》2018年第24期
论文发表时间:2019/1/9
标签：路灯论文; 控制系统论文; 系统论文; 节点论文; 电能论文; 模块论文; 方式论文; 《电力设备》2018年第24期论文;