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来源：《中国电气工程学报》2020年第09期

        摘要：在對城市路灯进行监控管理的过程中，传统的管理方法无法实现路灯电力参数的有效监控，同时也不能根据需求控制路灯的开关。路灯出现故障后，存在维修不及时、维修困难等问题。为了解决这一问题，本文提出了智能路灯系统，该智能监控系统可以利用人机交互界面实时监控区域中的路灯情况，提升了路灯管理的智能化水平。

        关键词：物联网技术;智能路灯系统;参数招测

        一、路灯监控系统原理

        智能路灯监控系统主要由ZigBee网络和GPRS远程数据传输模块组成。其中有一个协调器，若干个路由器节点和终端节点。在对路灯进行控制时，可以将路由器节点作为控制路灯的终端节点，并且可以将路由器节点作为中继控制器。利用终端节点可以接收控制信息，并对路灯进行控制。利用串口连接GPRS模块和协调器节点。然后使用GPRS模块将收集到的数据传送至远程控制终端。远程控制终端发送过来的控制命令可以通过协调器节点发送到GPRS模块，从而对路灯进行控制。

        二、基于物联网技术的智能路灯系统

        2.1用户管理软件

        智能路灯控制系统采用客户机/服务器模式，主要分为控制中心和客户端2个方面，数据的传输和交换主要是在XML标准数据的基础上实现的，可以实现数据的连接和共享。系统设计使用具有开放性的NET技术平台架构，使用视窗化的语言设计。中文人机交流界面、鼠标操作、命令查询和打印都非常便利，不需要进行培训即可以完成不同功能操作。智能路灯系统软件结构如图1所示。

        2.2单灯信息终端

        在各城市照明系统上安装单灯信息终端，然后使用信息终端手机单灯电压、电流、功率因素、温度信息，并进行判断和分析，发送报警信息。并根据接收到的指令调整路灯的亮度。此外，单灯信息终端还具有报警功能，可以和网络集中协调器实现无线数据交换。硬件使用反应速度快、功耗低的单片机作为主处理器，使用串口和无线传感器之间进行数据的交换。单灯信号单元采用低能耗设计，在待机情况下功率只有几毫瓦。改造既有灯具时，先安排灯具交流电源从该模块通过，然后和灯具连接，不需要重新进行布线，施工成本低，施工方便。单灯信息终端框架原理图如图2所示。

        2.3网络集中协调器

        网络集中协调器中会包括区域范围内的照明信息，并且可以达到通信管理、报警管理和数据缓存的目的。使用GPRS将数据信息发送到照明管理中心。另外，利用网络集中协调器可以对收到的城市照明指令进行分发。在实际使用时，为了防止产生意外的故障，在进行设计时增设了手动控制功能，并将无线传感模块安装到网络集中协调器上，可以和单灯信息终端进行通信，网络集中协调器重内置的GPRS无线模块可以实现各条线路网络集中协调器和城市照明管理中心计算机中间数据传输。

        2.4服务器监控软件

        使用Visualbasic语言进行编程，可以将PC机和20个移动设备加入到设备管理目录中，从而对路灯进行监控。上位机上会将路灯的各项参数、开关量、报警信息等显示出来。可以查询各节点设备的运行情况。利用上位机可以对光强参数进行设置，确定开启或关闭路灯的时间段，并且可以进行手动控制，然后对上次得到的运行参数进行自动保存，确定是否进行系统复位、是否在管理目录中加入其它设备、设备的优先等级等。

        光强划分成十个档位，如果光强值超过上限后关闭路灯，如果光强值低于下限值开启路灯。可以通过温度参数、电流参数和电压参数将路灯的实际运行情况反映出来。路灯出现异常情况时，会直接向控制台发送故障报警信息。当指示灯闪烁时，损坏设备的代号会在报警故障信息显示区显示出来，有助于管理人员及时对损坏设备进行维护。

        这种设计是利用协调器节点和GPRS模块共同组成的协制器，网络连通后就可以知道主机的IP，只要有访问密码就可以读取传感器节点、控制设备、访问GPRS等。在进行设计时，服务器管理目录中加入了安卓网络调试助手，利用安卓网络调试助手可以验证手持终端设备是否可以连入到系统中。

        2.5路灯管理中心系统以及监控终端

        路灯管理中心系统是一种基于物联网平台的管理系统，可以实现数据远程通信、远程遥控和监控、管理中心等体系组成的结构，可以高效快速地对数据信息进行管理，提高管理的便利性。路灯监控终端在进行操作时，可以实时监控路面路灯情况、车流情况及违法乱纪情况。

        三、系统的具体应用

        （1）系统的自动遥控和策略控制。利用该系统可以对全市的景观灯和路灯进行分组控制，并利用多种时控光控结合的方法对全市照明灯进行远程开/关，此外也可以手动进行开/关操作。

        （2）参数招测。调度段可以根据设定的时间周期定期进行巡检，管理人员可以对所有灯具的电流、电压、功率因素等运行参数进行检测，并统计、分析和查

        询巡测结果。

        （3）报警处理。当出现电流、电压过大等运行故障时，路灯监控系统可以进行实时报警，并进行推送。GIS地图上会显示出故障的类型及故障位置，并将报警信息第一时间通过短信发送到管理人员手机上。

        （4）自动统计亮灯率。系统可以监控城市亮灯率，将出现故障的灯显示出来，可以帮助管理人员及时检修。

        （5）断电运行。监控系统安装有蓄电池，当现场出现断电情况时，可以继续保持运行8h，持续监控照明供电线路。

        （6）远程实时查询。路灯监控系统有手机端APP和web等形态。用户可以在互联网环境下远程方位系统，实现控制设备、远程查看数据等功能。

        四、结语

        本文设计使用于GPRS网络和ZigBee的无线传感器构建智能路灯系统，可以实现对开关量和路灯各项参数的实时监控，可以进行时控、光控和手动控制，同时系统中可接入手持设备。系统运行过程可靠稳定，优化了路由算法，降低网络功耗。

        参考文献：

        [1]朱玲媛，等.基于ZigBee的城市路灯智能监控系统的设计.电子设计工程，2015，（1）：146-147+151.

        [2]李兴海，肖连.ZigBee技术的无线传感器系统研究.激光杂志，2016（7）：128-130.

        [3]陈勇，刘建平.无线传感器网络应用综述.安防科技，2009（5）：24-27.下载本文