崔泰倫

遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

基于plc的智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計

崔泰倫

遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

本文針對路燈資源的浪費(fèi)情況研究，設(shè)計了基于PLC的智能路燈控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中應(yīng)用的技術(shù)結(jié)合了電力載波與無線通信網(wǎng)絡(luò)。由三層架構(gòu)組成，其中集中控制器的控制是后臺服務(wù)器通過核心網(wǎng)實現(xiàn)。所有路燈都是由集中控制器控制。物聯(lián)網(wǎng)的終端接入點是路燈節(jié)點，從而控制路燈的顯示情況。系統(tǒng)中主要設(shè)涉及到了PWM，電力載波以及LED顯示等技術(shù)。

智能 路燈控制 PLC

1智能燈控制系統(tǒng)實現(xiàn)原理概述

運(yùn)用智能路燈控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)路燈工作效率的提高，而且還能保證路燈的工作質(zhì)量，在能源節(jié)約方面起到了很大的作用。并且奠定了重要的基礎(chǔ)。智能路燈控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 智能路燈控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

總結(jié)智能路燈控制的優(yōu)點如下所示。

（1）在電力資源方面得到了很大的節(jié)約，而且還能實現(xiàn)路燈的保護(hù)。避免了后半夜路燈在高電壓的情況下進(jìn)行工作，這對于電能資源的節(jié)約起到了十分大的作用，如果路燈長時間性處于高電壓的情況下進(jìn)行工作的話，這會損耗路燈的使用壽命，會讓路燈的使用壽命大大地折扣。

（2）實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理與管理。通過智能路燈控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)實時控制路燈，并且不分時間不分氣候?qū)β窡魧嵤┲悄鼙O(jiān)控與智能管理，將路燈集中起來進(jìn)行控制，并且給予監(jiān)視與相關(guān)的檢查，從而減少后期人力以及物力的投入，另外一方面使得路燈的故障發(fā)生率得到了很大程度的降低。

（3）數(shù)據(jù)的實現(xiàn)更加地智能化，也充分體現(xiàn)了數(shù)據(jù)化以及信息化。因為主站與分站通常采用的技術(shù)是計算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)技術(shù)，而且智能路燈控制系統(tǒng)的信息化實現(xiàn)比較高，同時，還可以通過收集的手段，將數(shù)據(jù)量回饋給主站。從某一種程度上而言，對優(yōu)化智能路燈系統(tǒng)以及維護(hù)起到了很大的推動作用。

2 智慧路燈控制系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)

2.1 節(jié)點控制器的硬件設(shè)計

路燈燈頭的控制是通過節(jié)點控制器實現(xiàn)的，通過節(jié)點控制器能夠采集燈光的亮度以及電流電壓值，還可以對開關(guān)進(jìn)行智能地控制等。節(jié)點控制器功能的通信是根據(jù)電力線以及集中控制器實現(xiàn)的，而且該集中控制器是來自同一個邏輯子網(wǎng)，并且支持集中控制中的相關(guān)命令，把集中控制器中會收到采集到的大部分信息。通過節(jié)點控制器的功能以及相關(guān)的性能需求，運(yùn)用模塊化的思想從而控制節(jié)點。節(jié)點控制器組成如圖2所示。

圖2 節(jié)點控制器組成

系統(tǒng)中的工作電壓是通過電源部分提供的，LED獲得相應(yīng)的恒定電壓進(jìn)行工作，其中的AC/DC確保了交流電的輸入向輸出恒壓的直流之間的過渡轉(zhuǎn)換，根據(jù)DC//DC從而將固定的電壓值輸出來，確保路燈可以正常的工作。電表功能的作用主要有是對路燈的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，將路燈總共所用的電量進(jìn)行統(tǒng)計，此外還統(tǒng)計實時的電流以及電壓值。節(jié)點控制器中的電力載波模塊的作用是通過PLC和集中控制器之間建立起通信，將采集到的節(jié)點信息進(jìn)行發(fā)送，將發(fā)送的控制信息進(jìn)行接收。路燈的燈光調(diào)節(jié)是通過PWM輸出的占空比的值改變實現(xiàn)的。

3 智能控制型路燈實現(xiàn)基本功能

3.1 遠(yuǎn)程遙控功能

遠(yuǎn)程遙控的方式的實現(xiàn)是通過智能控制系統(tǒng)中的多個子模塊實現(xiàn)的，其中的子模塊主要包括了調(diào)節(jié)路燈的亮度模塊、開關(guān)控制以及路燈點亮的時間控制等。通過這些模塊路燈的工作模式能夠?qū)崿F(xiàn)聲控、音控、以及光控等。按照季度以及經(jīng)緯度的改變，通過當(dāng)天的天氣從而進(jìn)行路燈的控制。而且對路燈的控制可以實現(xiàn)定時操作，通過定時操作決定路燈是全夜燈點亮還是半夜點亮。根據(jù)具體的情況進(jìn)行具體的分析，管理人員通過開關(guān)控制終端，終端的控制還可以通過分區(qū)以及分組的方式實現(xiàn)。

此外還能夠按照當(dāng)季節(jié)以及天氣發(fā)生變化之后該如何實現(xiàn)壓控以及光控，當(dāng)天氣或者是時段發(fā)生變化的時候通過分站集中控制器進(jìn)行路燈的亮度以及強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，這就是所謂的光控，如此一來在電能方面取得了節(jié)約，同時也確保了路燈的使用壽命，大大地方便了路人以及行車。分站控制中心會接收回饋的信息，路燈的開關(guān)以及應(yīng)該打開多少盞路燈的控制都是通過分站智能控制器實現(xiàn)的。根據(jù)不同的情況，選擇合理的遙控模式進(jìn)行路燈的控制。根據(jù)季節(jié)的不通過從而將燈點亮與熄滅，具體如表1所示。

表1 不同的季節(jié)點亮和熄滅時間表

4 基于控制模式的智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

傳統(tǒng)意義上的智能路燈控制的路燈控制是通過光照以及時間實現(xiàn)的。通過這種控制需要按照氣候的變化以及季節(jié)的變化等從而對路燈進(jìn)行控制，控制中心管理著開關(guān)的以及光照的強(qiáng)度。通常情況下根據(jù)時間段的不同從而控制燈光的亮度，以及燈光的強(qiáng)度等，在一定的程度上電資源得到了大大地減少，而且更加地經(jīng)濟(jì)與實惠，從而為交通安全做出了貢獻(xiàn)。

在路燈的智能控制系統(tǒng)中運(yùn)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，接著再結(jié)合PLC控制器以及無線的通訊技術(shù)，從而實現(xiàn)開關(guān)的控制和路燈的亮度的調(diào)節(jié)以及電壓的調(diào)節(jié)等，在本文設(shè)計的智能路燈控制系統(tǒng)中，當(dāng)路上出現(xiàn)了行人，或者是出現(xiàn)了車輛以后可以實現(xiàn)路燈的自行點亮，并且路燈數(shù)量的顯示也是通過智能的方式進(jìn)行自動控制的額。此外當(dāng)車輛通過有路燈的地方時候，可以將沒車輛的地方的燈熄滅，從而最終達(dá)到電資源的節(jié)約。此外還大大地方便了行人，以及車輛的運(yùn)行，最終確保車輛的安全駕駛?；诳刂颇Ｊ降闹悄芸刂葡到y(tǒng)如圖3所示。

圖3 基于控制模式的智能控制系統(tǒng)

5 智慧路燈控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

智能路燈控制系統(tǒng)的具體流程總結(jié)如下所示：智能路燈的網(wǎng)絡(luò)通信模塊一共是由2個部分組成的，分別是核心網(wǎng)以及接入網(wǎng)。每一個路燈的終端節(jié)點是加入到接入網(wǎng)中，然后集中控制器中再接收這些信息。智能路燈的控制系統(tǒng)是選擇電力線作為接入網(wǎng)，根據(jù)PLC實現(xiàn)控制與通信。其中的核心網(wǎng)的含義是通過GPRS網(wǎng)絡(luò)從而連接集中控制器與后臺服務(wù)器。通過GPRS網(wǎng)絡(luò)從而實現(xiàn)進(jìn)行命令數(shù)據(jù)包的傳送，這個傳送的過程主要是通過后臺服務(wù)器實現(xiàn)的。集中控制器中的目的地址的查找是通過路由表實現(xiàn)的，通過USB進(jìn)行集中控制器的接收，其中數(shù)據(jù)包的解析式通過COrtexM3實現(xiàn)的，通過UART接口向電力線發(fā)送封裝好的數(shù)據(jù)包。對動態(tài)子路由表進(jìn)行查找，將路由表發(fā)給到目的地址中對應(yīng)處的節(jié)點，這個過程需要借用PLC通信，接收過程的實現(xiàn)是通過節(jié)點確認(rèn)的。距離最近的路燈上的節(jié)點控制器中存儲的是不能夠直接發(fā)送的數(shù)據(jù)包，目的地址的查找是通過循環(huán)的方式實現(xiàn)的。路燈節(jié)點中存儲的就是數(shù)據(jù)包。

結(jié)語：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展以及自動控制技術(shù)的實現(xiàn)，智能路燈控制系統(tǒng)的發(fā)展日益成熟。作為無線監(jiān)控系統(tǒng)中的一種，智能路燈控制是的實現(xiàn)結(jié)合了新型的通訊方式，采用計算機(jī)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)知識和傳感技術(shù)知識等，通過智能路燈控制能夠?qū)崿F(xiàn)對道路，橋梁以及項目工程進(jìn)行智能監(jiān)測，能夠更加深入地了解路燈的工作原理和路燈該如何進(jìn)行維護(hù)處理等。

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