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(huì)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(jì)以及實(shí)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(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(shí)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(shí)代發(fā)展的腳步。因此，要正確認(rèn)識(shí)城市路燈照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)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(gè)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(jì)使用初期路面照度肯定會(huì)有大量的余量，智能控制的路燈通過(guò)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(shí)還可以延長(zhǎng)燈具壽命。二是便捷性，由于是智能化控制，可以通過(guò)遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，方便人們的管理。如果遇到故障時(shí)，也能通過(guò)即時(shí)的報(bào)警來(lái)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(guò)新的IoT技術(shù)對(duì)整個(gè)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(jì)分析

2.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要是包括節(jié)點(diǎn)控制器、GPRS模塊、傳感器模塊、電源模塊。在節(jié)點(diǎn)控制器中較為常見(jiàn)的是利用GPRS通信與Zigbee技術(shù)所組成的數(shù)據(jù)傳輸，對(duì)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(tái)）。使用GPRS模板時(shí)，能夠利用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)實(shí)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(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)兩個(gè)部分。對(duì)于照明的強(qiáng)度可以使用TSL2550，是一種數(shù)字式的信號(hào)采集芯片，在電路上結(jié)合兩個(gè)光電二極管與數(shù)據(jù)壓縮的轉(zhuǎn)換器，就可以提供一個(gè)大動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的光照度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

2.2軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)城市路燈照明智能系統(tǒng)的控制，在設(shè)計(jì)完成主系統(tǒng)之后，要對(duì)模塊以及各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，正確的處理好系統(tǒng)中對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳感器所進(jìn)行的組網(wǎng)。在完成這些之后，對(duì)照明傳感器和運(yùn)行傳感器進(jìn)行相應(yīng)的綁定，路由節(jié)點(diǎn)傳感器在經(jīng)過(guò)處理后，通過(guò)Zigbee技術(shù)傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器上，再利用GPRS傳遞到上位機(jī)上。上位機(jī)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(shí)現(xiàn)正常的照明控制與監(jiān)測(cè)。在整個(gè)照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還需要燈具完成上級(jí)的命令，實(shí)行終末的狀態(tài)。而針對(duì)沒(méi)有正常運(yùn)行的燈具，在發(fā)生故障時(shí)會(huì)發(fā)送警報(bào)，并且由技術(shù)人員進(jìn)行檢查與維護(hù)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。

3.城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的實(shí)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(lái)決定資金的投入。通常情況下主控系統(tǒng)是有多臺(tái)計(jì)算機(jī)所組成的。兩臺(tái)主控機(jī)的信息收集利于更好的接受數(shù)據(jù)，當(dāng)一臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行等待狀態(tài)時(shí)，另一臺(tái)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(tái)，要知道每一個(gè)本地的控制系統(tǒng)都是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體。例如當(dāng)主控機(jī)與與本地控制系統(tǒng)可以通過(guò)無(wú)線傳播的方式進(jìn)行信息通信，會(huì)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(duì)這方面的問(wèn)題，想要有效的解決就可以通過(guò)主控機(jī)站來(lái)完成，將控制的范圍分成多個(gè)區(qū)域，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，將主控機(jī)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的收集與處理，這樣就能實(shí)現(xiàn)整個(gè)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(duì)于功能模板的控制，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)要充分的考慮到各種因素，針對(duì)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(gè)區(qū)域照明強(qiáng)度的的開(kāi)關(guān)時(shí)刻表。然后通過(guò)通訊系統(tǒng)發(fā)生到

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

互連接。整個(gè)數(shù)據(jù)流的方向中，應(yīng)該先由數(shù)據(jù)PC機(jī)平臺(tái)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(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器，這些裝置分別對(duì)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)KNX總線組網(wǎng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)采集裝置集中控制，同時(shí)遠(yuǎn)傳至站控層，完成現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算機(jī)、顯示器、UPS電源、打印機(jī)等設(shè)備。監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)上，集中采集顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，以人機(jī)交互的形式顯示給用戶(hù)。 以上開(kāi)關(guān)模塊均采用KNX總線傳輸，一般都采用4根連線，接線簡(jiǎn)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(shí)控制

通過(guò)時(shí)鐘管理器，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的有關(guān)區(qū)域照明的定時(shí)和自動(dòng)管理功能，實(shí)現(xiàn)公共通道、景觀照明、泛光照明、車(chē)庫(kù)照明定時(shí)控制。如百葉窗定時(shí)升降、集中供熱定時(shí)調(diào)節(jié)、節(jié)假日照明定時(shí)關(guān)閉、定時(shí)通知等。

2.場(chǎng)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(gè)部門(mén)的需求，設(shè)定不同種類(lèi)的場(chǎng)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(kāi)時(shí)，關(guān)閉所有該會(huì)議室照明。

3.實(shí)時(shí)監(jiān)控

中心控制室，配置一臺(tái)中控主機(jī)，所有照明控制設(shè)備，通過(guò)KNX網(wǎng)關(guān)，接入監(jiān)控系統(tǒng)，操作管理人員，可以通過(guò)中控電腦，實(shí)時(shí)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(yè)面，圖形頁(yè)面縮放方便，切換簡(jiǎn)單，支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等圖形對(duì)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(bào)警處理

系統(tǒng)提供了警報(bào)處理能力，用戶(hù)可采用編程來(lái)完成不同的任務(wù)，當(dāng)某種警報(bào)條件出現(xiàn)時(shí)應(yīng)做什么，可由用戶(hù)自行確定。

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

4.3設(shè)備選型

5.結(jié)束語(yǔ)

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(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際的情況，做好各個(gè)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(yùn)行。這樣才能提高城市路燈照明的科學(xué)化管理，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，促進(jìn)人們生活水平的提高。