物聯(lián)網(wǎng)照明系統(tǒng)用于工廠建筑

安科瑞 繆凱倫

摘要：隨著社會不斷地發(fā)展與進(jìn)步，城市化進(jìn)程加快，路燈照明控制系統(tǒng)也逐漸向著智能化的方向發(fā)展。本文介紹了城市路燈照明智能系統(tǒng)的作用，分析了系統(tǒng)的設(shè)計以及實際應(yīng)用，讓路燈在城市化基礎(chǔ)建設(shè)中作出更大貢獻(xiàn)，為人們提供良好的服務(wù)。

關(guān)鍵詞：城市路燈；路燈智能照明；智能照明控制系統(tǒng)

0.引言

自改革開放以來，我國經(jīng)濟發(fā)生了重大的改變，人們的生活水平日益提高。而城市路燈作為城市生活中的基礎(chǔ)設(shè)施之一，應(yīng)該認(rèn)識到其中的重要性。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，傳統(tǒng)的人工控制模式已經(jīng)很難適應(yīng)如今時代發(fā)展的腳步。因此，要正確認(rèn)識城市路燈照明系統(tǒng)的設(shè)計與實際應(yīng)用，從而促進(jìn)城市化發(fā)展。

1.城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的作用

城市路燈照明系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在三個方面:一是節(jié)能性。 由于考慮到燈具本身的光衰現(xiàn)象，設(shè)計使用初期路面照度肯定會有大量的余量，智能控制的路燈通過調(diào)光可以在滿足路面照度需求的前提下，降低線路功耗，節(jié)約能源，降低碳排放，同時還可以延長燈具壽命。二是便捷性，由于是智能化控制，可以通過遠(yuǎn)程的實時監(jiān)控，方便人們的管理。如果遇到故障時，也能通過即時的報警來安排快速的搶修，提高工作管理的效率，減少投入的資本。三是信息化與數(shù)據(jù)化的程度高，智能控制通過新的IoT技術(shù)對整個道路照明系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，從收集信息到數(shù)據(jù)分析，提供優(yōu)化的決策與服務(wù)。

2.城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的設(shè)計分析

2.1硬件系統(tǒng)設(shè)計

硬件的設(shè)計系統(tǒng)主要是包括節(jié)點控制器、GPRS模塊、傳感器模塊、電源模塊。在節(jié)點控制器中較為常見的是利用GPRS通信與Zigbee技術(shù)所組成的數(shù)據(jù)傳輸，對傳感器與路燈進(jìn)行信息的收集，并將數(shù)據(jù)信息傳遞給監(jiān)控中心（路燈監(jiān)控云平臺）。使用GPRS模板時，能夠利用移動運營商的網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)連接。而傳感器模塊的主要功能則是照度與運行狀態(tài)的監(jiān)測兩個部分。對于照明的強度可以使用TSL2550，是一種數(shù)字式的信號采集芯片，在電路上結(jié)合兩個光電二極管與數(shù)據(jù)壓縮的轉(zhuǎn)換器，就可以提供一個大動態(tài)范圍內(nèi)的光照度實時數(shù)據(jù)。

2.2軟件系統(tǒng)設(shè)計

針對城市路燈照明智能系統(tǒng)的控制，在設(shè)計完成主系統(tǒng)之后，要對模塊以及各項參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的計算，正確的處理好系統(tǒng)中對網(wǎng)絡(luò)傳感器所進(jìn)行的組網(wǎng)。在完成這些之后，對照明傳感器和運行傳感器進(jìn)行相應(yīng)的綁定，路由節(jié)點傳感器在經(jīng)過處理后，通過Zigbee技術(shù)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器上，再利用GPRS傳遞到上位機上。上位機處理相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，確保所有程序都能順利完成，從而實現(xiàn)正常的照明控制與監(jiān)測。在整個照明系統(tǒng)設(shè)計的過程中，還需要燈具完成上級的命令，實行終末的狀態(tài)。而針對沒有正常運行的燈具，在發(fā)生故障時會發(fā)送警報，并且由技術(shù)人員進(jìn)行檢查與維護(hù)，從而達(dá)到實時監(jiān)控的目的。

3.城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用

3.1系統(tǒng)組成的應(yīng)用

在系統(tǒng)控制中是由主控系統(tǒng)和本地系統(tǒng)組成的，根據(jù)系統(tǒng)參與的范圍來決定資金的投入。通常情況下主控系統(tǒng)是有多臺計算機所組成的。兩臺主控機的信息收集利于更好的接受數(shù)據(jù)，當(dāng)一臺系統(tǒng)進(jìn)行等待狀態(tài)時，另一臺系統(tǒng)就可以直接進(jìn)行操作。本地的控制系統(tǒng)是包括了配電柜、子站和電臺，要知道每一個本地的控制系統(tǒng)都是一個獨立的個體。例如當(dāng)主控機與與本地控制系統(tǒng)可以通過無線傳播的方式進(jìn)行信息通信，會受到基站覆蓋距離、網(wǎng)絡(luò)容量等因素的影響，出現(xiàn)延遲的現(xiàn)象。那么針對這方面的問題，想要有效的解決就可以通過主控機站來完成，將控制的范圍分成多個區(qū)域，通過互聯(lián)網(wǎng)，將主控機上的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的收集與處理，這樣就能實現(xiàn)整個城市路燈照明智能控制系統(tǒng)化。

3.2功能模板的應(yīng)用

對于功能模板的控制，在實際設(shè)計時要充分的考慮到各種因素，針對不同路段與電功率的合理配置，燈型以及節(jié)能方式的組合應(yīng)用。當(dāng)通信系統(tǒng)建設(shè)完成之后，根據(jù)不同區(qū)域?qū)τ谡彰鞯牟煌枨螅贫ǔ鲞m合各個區(qū)域照明強度的的開關(guān)時刻表。然后通過通訊系統(tǒng)發(fā)生到

各個子站中，改寫成存儲器的形式，終末子站作為本地系統(tǒng)與主控機之間信息傳遞的關(guān)鍵所在，會將收集到的電流與電壓通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞到每個主控系統(tǒng)中。計算機設(shè)備之間的相互聯(lián)系，是通過通訊模板的轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)計，將電源插座、串聯(lián)接口、發(fā)送指示燈等相

互連接。整個數(shù)據(jù)流的方向中，應(yīng)該先由數(shù)據(jù)PC機平臺控制軟件向串行接口傳輸?shù)酵ㄓ嵲O(shè)備中，將接受到的信息用信息數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化。

4.安科瑞為路燈物聯(lián)網(wǎng)照明系物聯(lián)網(wǎng)照明系統(tǒng)用于工廠建筑提供方案

4.1安科瑞智能照明監(jiān)控系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，即站控層，通訊層與間隔層； 如圖（1）所示：

圖（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

間隔設(shè)備層主要為：開關(guān)驅(qū)動器，這些裝置分別對應(yīng)相應(yīng)的一次設(shè)備安裝在電氣柜內(nèi)，這些裝置均通過現(xiàn)場KNX總線組網(wǎng)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集。

網(wǎng)絡(luò)通訊層主要為：智能照明網(wǎng)關(guān)，其主要功能為把分散在現(xiàn)場采集裝置集中控制，同時遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場層和站控層之間的數(shù)據(jù)交互。

站控管理層：設(shè)有高性能工業(yè)計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計算機上，集中采集顯示現(xiàn)場設(shè)備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。 以上開關(guān)模塊均采用KNX總線傳輸，一般都采用4根連線，接線簡單方便，傳輸距離可達(dá)1.2km。

4.2安科瑞智能照明系統(tǒng)組成

1.定時控制

通過時鐘管理器，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的有關(guān)區(qū)域照明的定時和自動管理功能，實現(xiàn)公共通道、景觀照明、泛光照明、車庫照明定時控制。如百葉窗定時升降、集中供熱定時調(diào)節(jié)、節(jié)假日照明定時關(guān)閉、定時通知等。

2.場景控制

物聯(lián)網(wǎng)照明系物聯(lián)網(wǎng)照明系統(tǒng)用于工廠建筑根據(jù)各個部門的需求，設(shè)定不同種類的場景模式，進(jìn)行各種照明燈光的組合，達(dá)到美化工作環(huán)境的效果；結(jié)合人體感應(yīng)傳感器，當(dāng)人員離開時，關(guān)閉所有該會議室照明。

3.實時監(jiān)控

中心控制室，配置一臺中控主機，所有照明控制設(shè)備，通過KNX網(wǎng)關(guān)，接入監(jiān)控系統(tǒng)，操作管理人員，可以通過中控電腦，實時監(jiān)視總線、區(qū)域、樓層、樓棟等照明狀態(tài)，并可根據(jù)需求進(jìn)行控制調(diào)整。系統(tǒng)繪圖工具支持向量圖和多層頁面，圖形頁面縮放方便，切換簡單，支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等圖形對象的嵌入、支持二維、三維圖元的繪制，增加可視化的空間效果。

4.報警處理

系統(tǒng)提供了警報處理能力，用戶可采用編程來完成不同的任務(wù)，當(dāng)某種警報條件出現(xiàn)時應(yīng)做什么，可由用戶自行確定。

5.事件通報 系統(tǒng)提供了事件通報功能，支持郵件通報、文本輸出以及事件驅(qū)動打印，可按照用戶預(yù)先設(shè)置的條件，觸發(fā)事件通報功能。

4.3設(shè)備選型

5.結(jié)束語

城市路燈照明控制系統(tǒng)是現(xiàn)代科技進(jìn)行的結(jié)果，符合當(dāng)今設(shè)計的發(fā)展趨勢。在對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計時，需要結(jié)合實際的情況，做好各個系統(tǒng)的研究，選擇合適的硬件與軟件，保障城市照明系統(tǒng)可以正常的運行。這樣才能提高城市路燈照明的科學(xué)化管理，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，促進(jìn)人們生活水平的提高。