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智慧城市

智能路燈方案設計開發


智慧城市的創建離不開智能路燈系統的運行。傳統路燈控制點使用的是路燈模擬控制器,一百余處控制點控制路燈的開關燈時間。由于管理設備的落后,有時還需人工進行時間調整,不但加大了工作量,還存在很多弊端。為了更好的改變現狀,路燈管理部門要積極引進新技術,對路燈控制系統進行完善,新系統控制范圍組網靈活,可以分層次設定管理,智能運行,可以對路燈遠程進行全自動監控,實時采集路燈遠程測量各項工作參數,形成報表,如路燈電流、電壓發生大的變化會自動報警,管理者通過控制中心數據了解路燈故障位置、數據,也可以隨時調整路燈的開關時間,原來如需調整路燈亮燈時間,工人們需要用一天時間,到一百余處控制點進行調整,現只需幾分鐘通過控制中心就能完成,還可以遠程通過節電器調整節電運行參數。

一、城市路燈智能控制的優勢

在城鎮系統中,城市路燈系統是比較重要的一個系統,在進行智能化控制過程中,經常采用半夜燈智能控制技術。在深夜城市道路上往往沒有較多的行人和車輛,系統中的一部分路燈就會自動關閉,從而更好得到實現設備節能。城市路燈智能控制能夠顯著降低工作人員的工作量,并且不會影響城市照明,路燈電力消耗和自身損耗也可以得到有效的控制,提高照明效率,降低照明密度。城市路燈智能控制具有多方面的優勢,首先,具有較強的節能性。城市一般在零點之后行人和車輛比較少,對路燈的照明需求不是很高,這時智能控制系統發揮作用,采用節能照明,避免能源浪費,同時還能夠延長設備使用壽命;其次,方便對城市路燈進行管理。城市路燈智能控制是自動化控制技術的應用,它不需要操作人員隨時在現場操作,實現對各個路段路燈的全方位管理和監控,并且應用智能化控制系統能夠對城市路燈工作狀況進行實時的監控,及時發現存在故障的路燈,及時采取措施進行維修,提高工作效率和工作質量;最后,控制系統的信息化和智能化程度提高。城市路燈智能控制摒棄了傳統的控制模式,采用比較先進的網絡化技術和數字化處理基礎,控制技術更加先進,并且能夠實現信息數據的分站收集,能夠收集大量的數據信息,并及時將信息反饋給主站,這就對路燈智能化控制提供了便利,對于提高路燈運行和維護也提供了較大的便利。

深圳智能路燈控制板開發

二、城市路燈智能控制系統的組成和應用

2.1主控系統的物理結構分析

主控系統的主要作用對整個城市的路燈的運行情況進行監察和控制,其組成結構主要包含了計算機系統、投影儀系統和打印機等,影響系統功能發揮的決定性因素是資金的投入力度以及系統的參與范圍。一般情況下,主控系統包含兩臺主控機,其功能分別是工作和等待,兩臺主控機可以借助電隔離途進行信息傳遞,如果當前處于運行的主控機出現關機或者出現其他故障情況,待命的主控機就可以自動運行投入控制系統中,這樣能夠確保主控監控始終在線。

2.2數據傳輸裝置

在城市路燈智能控制系統中,數據控制系統通常采用有線和無線兩種方式進行數據傳輸,無線數據傳輸的實現主要借助于無線GPRS程序,而電話線、公共電話網絡則是基于有線傳輸的基礎上實現的。城市路燈智能控制系統可以借助無線數據傳輸系統實現主控系統和本地系統之間的數據傳輸和數據關聯。

2.3本地控制系統

在本地控制系統中包含了配電柜、子站以及電臺等控制系統,每一個本地控制系統都是獨立存在的,如果城市路燈智能控制系統中的主控機系統運行出現故障,就可以借助本地控制系統實現獨立的控制城市路燈的開關。通常情況下,借助于無線數據傳輸系統,就可以實現主控機和本地控制系統之間的信息通信,但是信息傳輸過程中會受到一定因素的影響。如通信距離,電臺功率,有時在主控機對本地系統進行調控過程中還會出現延遲問題,主控機包含的范圍越廣,延遲現象出現的就會越嚴重。在城市路燈智能控制系統運行過程中為了很好的解決上述延遲問題,首要工作是要對其控制范圍進行劃分,然后將主控機站構建于各個區域之間,然后借助互聯網和計算機控制系統,有效收集和傳輸主控就的數據信息,最終促進城市路燈智能控制系統的實現。廣域網服務器可以儲存相關數據,實現對數據信息的管理和服務,對信息管理系統進行構建。由于系統設計的是開放性網絡服務器,可以將更多的管理工作站外接進來,促使城市路燈智能控制系統中更多的功能得以實現,如維護、管理、故障檢查和故障排除等功能。

三、城市路燈智能控制技術分析

3.1城市路燈開關時間的控制

根據地區所在的經度計算出一年四季日出日落中時間曲線,并將其嵌入到城市路燈智能控制系統中,并在此基礎上,通過對城市車輛和行人同行時間進行統計,獲取相應的城市路燈照度,根據照度調整好城市路燈的照明頻率。以此來確定城市路燈智能控制系統的控制程序,從某一個時間點開始,對路燈電壓進行平滑狀態調整,使得路燈的輸入輸出功率和實際照度要求達到最佳匹配狀態,針對不同的照度要求,配制不同照度的數學模型,這樣實現節約電能,達到雙重意義上的智能控制。

3.2擴頻電力載波通信以及遠程通信技術

城市路燈智能控制系統采用擴頻電力載波通訊和遠程通訊技術,利用現有的電力網絡雙向傳輸控制系統以及路燈狀態信號,不需要重新布線即可實現城市路燈智能控制系統的控制功能,降低了技術成本。在城市路燈智能控制系統中引入計算機控制技術,使得城市路燈控制更加方便,同時積極應用單片機技術,確保路燈智能控制器穩定可靠。城市路燈智能控制系統利用GPRS和互聯網為通道的通信模式,由于監測點十分分散,分布范圍廣泛,通過GPRS無線通訊系統可以將設備采集到的相應數據及時傳輸到管理中心的后臺服務器端進行實時處理。通訊服務器通常是由VB.NET編寫GPRS前置程序,和WEb服務器以及數據服務器共同存在于一臺計算機上,這個GPRS前置程序可以采集到與其相鏈接的GPRS模塊上所上傳的工作參數,并且將其寫入到數據服務器中,同時對數據庫中數據進行分析,檢查是否存在未發送的指令,并及時將相應指令發送到相應設備的客戶端中,實現控制中心對各個站點的控制。

四、智能路燈方案設計所需的技術

在可持續發展理念下,生態城市建設受到全社會的高度重視,旨在營造一個優良的社會環境,提升社會群體的生活質量,這就對照明設施管理提出了更高的要求。就城市化建設情況來看,傳統道路照明管理模式已經無法滿足現代化城市建設與發展需求,為改善道路照明管理成效,兼顧能源節約與人性化照明,探討LED路燈智能控制技術模式及其應用,是非常必要的。

4.1 PLC技術

PLC技術是電力線載波技術的簡稱,這一技術的原理在于,信息傳遞主要依靠電力線載波來實現,信號分離主要依靠電力線調制解調器所實現,最終將信號傳送至設備中,PLC技術是一種現代化的通信方式,在電線的支持下無需重新架設網絡就能夠滿足數據傳輸需求,在保證能源節約利用的同時,為后期運行維護帶來極大便利。電力載波LED路燈控制系統的組成,包括服務器、基站控制器、路燈控制器以及協議軟件等,當前科學技術條件下,在GPRS/CDMA和PLC的支持下,道路照明智能控制系統得以構建。

4.2 ZigBee技術

ZigBee技術同樣以GPRS/CDMA為支持,在結構上與PLC技術結構存在一致性,但其最鮮明特征在于自組織網形態,在網絡模塊通信范圍內,子網絡可實現互相尋找并構建ZigBee網絡,以滿足互相聯通的實際需求。ZigBee技術的應用過程中,通過網絡技術應用價值的發揮能夠促進控制系統遠程監控的實現。ZigBee技術的特點在于距離短且功耗低,在GPRS技術的支持下,能夠達到良好的智能化水平,在無線數傳模塊的支持下,無線數傳網絡平臺得以高效運轉,系統監控中心可對子網實現智能化無線控制,從而滿足城市道路照明的智能化控制需求,因此在路燈智能控制系統中可應用該項技術。

4.3 DALI協議技術

DALI協議是相對于照明控制而言的,是一個獨立性與開放性較強的智能化照明系統,能夠與建筑物管理系統進行有序連接,基于自身構成靈活、易于安裝以及經濟性良好等優勢,在樓宇智能照明控制系統中具有良好的應用價值,但在城市道路照明系統中的應用存在一定局限性。

五、智能道路照明與節能的關系

從宏觀層面來說,在城市現代化建設與發展過程中,城市道路照明與節能之間存在著密切聯系,在城市道路照明專項規劃的基礎上,構建節能化、高效化的道路照明管控系統,通過應用先進照明產品技術來滿足照明需求,并實現能源資源的科學化利用,推進整個社會的可持續發展。道路照明無線監控管理系統的出現和應用,能夠在節約能源的基礎上滿足城市道路人性化照明需求,不失為一種高效化的道路照明管理模式。

我國城市照明工作首個規范性文件即《關于加強城市照明管理促進節約用電工作的意見》(建城[2004]204號文件),其中對于城市照明做出明確規定,隨著社會不斷發展,經濟水平明顯提升,國家高度重視城市道路照明節能工作,并將其列入重點節能工程中,綠色照明設計也成為大勢所趨。在社會可持續發展理念下,LED路燈智能控制技術得以廣泛推廣,并試圖通過LED智能控制路燈來渠道傳統第3代光源,在滿足節能要求的同時獲得理想的城市道路照明效果,推進城市化建設的順利實現。

六、城市道路照明智能控制發展趨勢分析

(1)標準化:對于城市道路照明智能控制來說,未來將趨于標準化發展,尤其是當前市場環境中照明品牌多樣,照明控制系統具備各自協議與端口,此種情況下照明產品之間無法實現互通互聯,產品無法實現兼容控制的情況下,往往會造成資源浪費。若能夠推進城市道路照明智能控制的標準化發展,勢必能夠在一定程度上減少不必要的資源消耗,促進系統及內部設備彼此兼容,從整體上推動智能照明系統的穩定發展。

(2)網絡化:照明智能控制系統的運行,正是通過電力線載波通信PLC、現場總線以及光纖通信等介質作用的協調發揮,來保證控制的靈活性。隨著現代科學技術水平不斷提升,物聯網技術逐漸滲透于社會各個領域中,城市道路照明系統也不例外。在物聯網的作用下,多種感知技術、網絡技術以及人工智能技術等協調作用,構建了一個智能化世界,因而道路照明智能控制的通信介質也會迎來新的發展趨勢,數據傳遞將會更快,構架方便靈活,安全無干擾,兼容性好,更便于對照明系統的集中管理。

智能路燈控制系統設計

七、智能LED路燈控制技術的應用

本文以深圳某科技園區試驗項目為例,分別于兩條路段設置LED智能控制路燈,共計34盞。就該項目控制方案來看,所有LED路燈采用智能控制系統實現定時開關,依據季節實時調整定時開關時間,為達到節能效果,對開關控制采取分時段間隔的方式,并進行智能調光,確保亮度適宜,以減少不必要的能源消耗。LED路燈智能控制技術的應用,是一個特殊化的過程,尤其是智能調光控制并非簡單開關燈具,而是在保證夜間行駛需求的基礎上來合理節約能源,在色溫與顯色指數測試的基礎上進行智能化調光,滿足社會群體對于光的需求。LED路燈智能控制技術的應用過程中,通過服務器、記賬控制器、單燈控制器的協調配合,來促進LED路燈智能控制系統的構建。

該項目自投入運營后始終保持良好的運行狀態,無線通信穩定,控制功能優良且操作實時性強,在 LED 路燈智能控制系統的支持下,可以實現間隔開關與智能調光,能夠達到良好的節能效果,運行穩定程度高,

總結

通過以上研究可知,隨著城市快速發展,道路照明智能控制技術也不斷進步,在節約能源的同時,改善城市光環境,提升社會群體的生活質量。LED路燈智能控制技術的科學化應用,能夠保證道路照明智能控制系統的穩定高效運行,符合現代社會可持續發展的整體要求,具有良好的應用價值,對于城市優良形象的塑造也具有重要意義。

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