陳侃松,楊 威,張 丹,蘭智高,馮 杰
(1.湖北大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程研究所,湖北 武漢 430062;2.黃岡師范學(xué)院 電子信息學(xué)院,湖北 黃岡 438000)
具有壽命預(yù)測(cè)的LED路燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
陳侃松1,2,楊 威1,張 丹1,蘭智高2,馮 杰2
(1.湖北大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程研究所,湖北 武漢 430062;2.黃岡師范學(xué)院 電子信息學(xué)院,湖北 黃岡 438000)
針對(duì)目前城市路燈的用電總量大、燈具壽命短且無(wú)法提前預(yù)知等缺點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有壽命預(yù)測(cè)功能的LED路燈監(jiān)控系統(tǒng);該系統(tǒng)由ZigBee通信模塊、LED驅(qū)動(dòng)電路及數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成,可實(shí)現(xiàn)對(duì)照明設(shè)備的集中遠(yuǎn)程管理,提高道路照明質(zhì)量;而且該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的路燈控制器具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能,在不同環(huán)境亮度下自動(dòng)調(diào)光以達(dá)到節(jié)能目的;該系統(tǒng)還可對(duì)LED燈的各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),判斷路燈控制器工作狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)LED燈珠老化程度;通過對(duì)光通量維持率和時(shí)間的關(guān)系進(jìn)行擬合得到特征公式,并采用阿侖尼烏斯老化模型來(lái)建立LED燈珠多結(jié)溫下的壽命預(yù)測(cè)模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)LED燈珠壽命預(yù)測(cè)并提前預(yù)警。
LED路燈;ZigBee;遠(yuǎn)程監(jiān)控;壽命預(yù)測(cè)
隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展,道路照明設(shè)施的不斷完善,路燈數(shù)量大量增加使城市用電量迅速增長(zhǎng),并且有些燈源的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生大量的污染氣體,所以實(shí)施綠色照明、加快節(jié)能改造的需求就越迫切[1]。路燈照明是城市公共用電的重要部分之一,國(guó)內(nèi)很多城市目前仍然采用的是配電箱分散管理,人工巡視的檢測(cè)與維護(hù)方式,從而效率很低、成本較高。目前,高壓鈉燈由于價(jià)格低、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)仍然是道路照明主流光源,但是鈉燈的顯色和配光性能較差,光效低,實(shí)際消耗功率高,不利于照明節(jié)能[2]。非LED燈種(白熾燈/鹵素?zé)?節(jié)能燈等)都是將電能轉(zhuǎn)換為熱能之后激發(fā)成光能,浪費(fèi)了大部分能源,而LED燈則是將電能直接轉(zhuǎn)換成光能,從而減少能源的浪費(fèi),并且LED燈功率相對(duì)較小,流明相對(duì)較大,壽命極長(zhǎng)[3]。在路燈光照強(qiáng)度的控制上,LED相對(duì)簡(jiǎn)單方便,所以LED燈有望取代現(xiàn)有路燈,根據(jù)LED燈的驅(qū)動(dòng)特性,設(shè)計(jì)一種基于ZigBee的無(wú)線智能路燈控制系統(tǒng)符合智慧城市的發(fā)展需要。
本系統(tǒng)利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線自組網(wǎng)等功能,對(duì)傳統(tǒng)路燈控制系統(tǒng)[4]進(jìn)行完善,設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee的LED路燈監(jiān)控系統(tǒng)。其控制系統(tǒng)不僅能集中或分組控制LED的開關(guān)及亮度,而且各組內(nèi)部可根據(jù)環(huán)境的不同而改變組內(nèi)LED的亮度;其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅能監(jiān)測(cè)LED的光照度而且可以監(jiān)測(cè)LED工作時(shí)的電壓電流,然后上傳到協(xié)調(diào)器,最后存入云端,作為以后數(shù)據(jù)分析和各種預(yù)測(cè)曲線校正的依據(jù)。
為了讓LED燈及其燈具的壽命能最大限度地延長(zhǎng)[5],減小LED結(jié)溫對(duì)燈使用壽命的影響,本設(shè)計(jì)加入了單燈的自控功能,如果燈具內(nèi)的溫度高于正常溫度范圍,則減小LED亮度或直接關(guān)閉,直到燈具內(nèi)部溫度達(dá)到正常水平。
作為節(jié)約電能的手段,在一些偏遠(yuǎn)地段,本設(shè)計(jì)采用讀取汽車電子標(biāo)簽的方法來(lái)檢測(cè)是否有車輛通過該區(qū)域路段,從而來(lái)控制該區(qū)域路段的LED路燈的亮度,做到“車來(lái)燈亮,車走燈暗”的效果。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)如圖1,系統(tǒng)布局如圖2。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
圖2 系統(tǒng)布局
1.1 路燈控制器設(shè)計(jì)
路燈控制器是由加載了ZigBee協(xié)議棧的CC2530主控芯片、LED驅(qū)動(dòng)電路及相關(guān)傳感器電路組成的,其作為一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的路由設(shè)備而加入ZigBee網(wǎng)絡(luò),如圖3。
圖3 路燈控制器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框圖
其功能包括兩個(gè)方面:一方面接收Z(yǔ)igBee網(wǎng)絡(luò)的控制數(shù)據(jù),根據(jù)控制命令而輸出一路PWM波作為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)模塊的輸入;另一方面采集LED工作時(shí)的一些電氣數(shù)據(jù)及LED光強(qiáng)照度、溫度等,然后經(jīng)過ZigBee網(wǎng)絡(luò)上傳至多模網(wǎng)關(guān)。
LED燈是電流驅(qū)動(dòng)型的,本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一種數(shù)控恒流驅(qū)動(dòng)電路,可根據(jù)外加輸入的PWM波形占空比的大小線性改變驅(qū)動(dòng)電流大小。LED驅(qū)動(dòng)模塊如圖4所示。
圖4 LED驅(qū)動(dòng)模塊框架圖
1.2 特別監(jiān)控節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
特別監(jiān)控節(jié)點(diǎn)是以ZigBee終端設(shè)備而加入網(wǎng)絡(luò)的,其根據(jù)功能不同分為兩種:一種是是監(jiān)測(cè)路面上的光照強(qiáng)度,然后根據(jù)多個(gè)節(jié)點(diǎn)采集的光照強(qiáng)度進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合處理后,控制該節(jié)點(diǎn)所在組內(nèi)的LED路燈的亮度;另一種是讀取汽車的電子標(biāo)簽,每組LED路燈放置一對(duì)這種功能的特別監(jiān)控節(jié)點(diǎn),用來(lái)監(jiān)測(cè)它們中間的電子標(biāo)簽的數(shù)量,然后根據(jù)數(shù)量大于零的與否來(lái)控制該組內(nèi)LED路燈的亮滅或明亮程度,以此節(jié)能。設(shè)計(jì)框圖如圖5。
圖5 特別監(jiān)控節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)框圖
1.3 多模網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)
多模網(wǎng)關(guān)是由ZigBee協(xié)調(diào)器和ARM板組成的,兩者功能相互獨(dú)立,通信方式為串口通信。ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立與維護(hù),負(fù)責(zé)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的路由或終端節(jié)點(diǎn)通信,并且將所有接收的數(shù)據(jù)經(jīng)過串口全部傳送到ARM模塊,同時(shí)也通過串口將ARM模塊傳送的命令數(shù)據(jù)送到ZigBee網(wǎng)內(nèi)。ARM模塊接收并處理ZigBee網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù),并將處理好的數(shù)據(jù)上傳到云端,以建立LED路燈的大數(shù)據(jù)庫(kù),便于以后數(shù)據(jù)分析和各種預(yù)測(cè)曲線的校正。網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)如圖6所示。
圖6 網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)框圖
2.1 路燈控制器軟件設(shè)計(jì)
路燈控制器作為ZigBee路由設(shè)備啟動(dòng)后加入ZigBee網(wǎng)絡(luò),輸出默認(rèn)占空比的PWM波,初始化各個(gè)傳感器,然后輪循實(shí)行以下任務(wù):1)等候調(diào)光命令并執(zhí)行;2)檢測(cè)燈具內(nèi)溫度值并上傳,若溫度高于預(yù)設(shè)最高溫度,則關(guān)閉或減小LED燈的亮度并且將此情況報(bào)告給網(wǎng)關(guān);3)采集LED工作時(shí)的光照強(qiáng)度、電壓、電流及功率打包上傳,此任務(wù)為定時(shí)任務(wù);4)同任務(wù)三的采集,但只在LED工作在額定電流時(shí)采集數(shù)據(jù),這類數(shù)據(jù)用于分析LED燈剩余壽命及校正LED燈壽命預(yù)測(cè)曲線。功能流程如圖7所示。
圖7 路燈控制器軟件流程圖
2.2 特別監(jiān)控節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)
特別監(jiān)控節(jié)點(diǎn)作為ZigBee終端節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)后加入ZigBee網(wǎng)絡(luò),初始化電子標(biāo)簽閱讀器,然后輪循實(shí)行以下任務(wù):任務(wù)一,采集光照度并與默認(rèn)光照度(區(qū)間為[L_MIN,L_MAX])比較,若大于L_MAX則此節(jié)點(diǎn)向同組路燈控制器發(fā)送調(diào)暗LED命令,若小于L_MIN則發(fā)送調(diào)亮LED命令,直到采集值在范圍之內(nèi);任務(wù)二,電子標(biāo)簽閱讀器檢測(cè)路上車輛,每個(gè)區(qū)域配合兩個(gè)閱讀器來(lái)記錄該路段車輛數(shù),然后實(shí)施控制。軟件流程如圖8所示。
圖8 特別監(jiān)控節(jié)點(diǎn)軟件流程圖
2.3 多模網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)
網(wǎng)關(guān)的協(xié)調(diào)器建立并維護(hù)ZigBee網(wǎng)絡(luò),監(jiān)聽串口,作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)與ARM板通信的橋梁。協(xié)調(diào)器的流程如圖9所示 。
網(wǎng)關(guān)的ARM部分則加載了Linux操作系統(tǒng),并搭建了嵌入式BOA服務(wù)器以用于遠(yuǎn)程訪問,同時(shí)也建立了mysqlite3數(shù)據(jù)庫(kù),用于存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)。并實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)和云端,作為路燈大數(shù)據(jù)的積累數(shù)據(jù)。軟件流程如圖10 。
圖9 ZigBee協(xié)調(diào)器
3.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能
整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行后,數(shù)據(jù)采集模塊在LED燈穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并傳輸,主要采集LED燈兩端電壓,通過的電流及LED的光照強(qiáng)度,然后反饋給上位機(jī)進(jìn)行LED壽命的預(yù)測(cè)。所需要的數(shù)據(jù)主要通過傳感器取得,只有LED結(jié)溫需要推算,本系統(tǒng)應(yīng)用測(cè)量相對(duì)簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確的正向壓降法[6],該方法主要是測(cè)量出在額定電流下LED初始的兩端電壓、LED工作穩(wěn)定后的兩端電壓及環(huán)境溫度,然后代入公式計(jì)算結(jié)果。
3.2 壽命預(yù)測(cè)模型的建立
現(xiàn)在越來(lái)越多LED制造企業(yè)開始采用L70(流明維持率達(dá)到70%所耗費(fèi)的時(shí)間)標(biāo)準(zhǔn)作為L(zhǎng)ED壽命截止時(shí)間[7]。
依據(jù)LED燈芯元件供應(yīng)商對(duì)其LED產(chǎn)品進(jìn)行了3個(gè)溫度(55℃/85℃/105℃)持續(xù)6000小時(shí)的測(cè)量實(shí)驗(yàn),每隔1000小時(shí)取得測(cè)試LED的光照度數(shù)據(jù),根據(jù)該光照度數(shù)據(jù)與LED平均初始照度,歸一化處理后得到測(cè)試LED燈的光衰。測(cè)試分別在3個(gè)恒定溫度的環(huán)境中進(jìn)行,每個(gè)環(huán)境中一共是25個(gè)LED燈,每5個(gè)為一組。
實(shí)驗(yàn)采用的是電流為150 mA驅(qū)動(dòng)的正向電壓降為6 V規(guī)格的LED。所有測(cè)試數(shù)據(jù)按照每組數(shù)據(jù)采集時(shí)間點(diǎn)上的數(shù)據(jù)平均值重新組成特征如表1所示。
表1 55℃測(cè)試數(shù)據(jù)
表2 85℃測(cè)試數(shù)據(jù)
表3 105℃測(cè)試數(shù)據(jù)
3.2.1 最小二乘法指數(shù)擬合方法
對(duì)各數(shù)據(jù)采集時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)的平均值A(chǔ)ve數(shù)據(jù)按照指數(shù)最小二乘法進(jìn)行曲線擬合,從而得到LED光通量比例隨時(shí)間的指數(shù)關(guān)系函數(shù)φ(t)=Be-at,φ(t)為歸一化的光通量維持率,t為持續(xù)測(cè)試的時(shí)間,B為最小二乘法曲線擬合派生出的初始化常數(shù),a為最小二乘法曲線擬合派生出的衰退系數(shù)。
根據(jù)φ(t)=Be-at函數(shù)關(guān)系,左右同時(shí)取e為底的對(duì)數(shù)可得到該函數(shù)的反函數(shù)為:
(1)
當(dāng)LED流明維持率為70%時(shí)的使用時(shí)間定義為L(zhǎng)70,用此值來(lái)表示預(yù)測(cè)的壽命值[8],根據(jù)公式(1)且代入φ(t)=0.7可知,該測(cè)試規(guī)格的LED燈在三種環(huán)境下的壽命如表4所示。
表4 三種結(jié)溫的LED壽命預(yù)測(cè)表
3.2.2 指數(shù)擬合雙項(xiàng)改進(jìn)
LED燈在工作后的一段時(shí)間內(nèi)光通量會(huì)開始變大,逐漸達(dá)到最高亮度后才開始出現(xiàn)衰減情況[9],在最小二乘法指數(shù)擬合方法中,未能準(zhǔn)確地表達(dá)LED燈前期的光通量變化,本系統(tǒng)不僅要預(yù)測(cè)LED的壽命而且要能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出在t時(shí)刻光通量的大小,在最小二乘法指數(shù)擬合的基礎(chǔ)上,添加一組校正指數(shù),將函數(shù)改為φ(t)=Ae-at+Be-bt,根據(jù)Matlab的擬合結(jié)果,得出三個(gè)環(huán)境下的參數(shù)如表2所示。
令φ(t)=0.7,代入函數(shù)參數(shù)利用Matlab可解得t的值,即為L(zhǎng)70,得到的值如表5。
表5 改進(jìn)方案的函數(shù)參數(shù)及壽命預(yù)測(cè)
3.2.3 擬合方式對(duì)比分析
根據(jù)確定系數(shù)R-square可知,雙項(xiàng)指數(shù)擬合比單項(xiàng)指數(shù)擬合更接近測(cè)試數(shù)據(jù),兩種擬合曲線如圖11~13,分別表示55℃/85℃/105℃時(shí)的單項(xiàng)與雙項(xiàng)指數(shù)擬合情況圖。圖中的散點(diǎn)分別是表1~3的6組平均數(shù)據(jù),根據(jù)Ave的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合。
圖11 55℃擬合情況對(duì)比圖
圖12 85℃擬合情況對(duì)比圖
圖13 105℃擬合情況對(duì)比圖
由于數(shù)據(jù)是從1000~6000每1000才測(cè)量一次數(shù)據(jù),一組數(shù)據(jù)只有6個(gè)值,且結(jié)合壽命預(yù)測(cè)結(jié)果,可知雙項(xiàng)擬合在壽命預(yù)測(cè)時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤(結(jié)溫越高壽命應(yīng)該越短)。所以雙項(xiàng)指數(shù)擬合不適用于預(yù)測(cè)壽命,但結(jié)合大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及曲線擬合對(duì)比圖可知,在LED工作的前6000個(gè)小時(shí)內(nèi)雙向擬合更能反映歸一化的光通量維持率φ(t)的變化情況。
3.3 壽命實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)
LED的壽命取決于多個(gè)變量,主要有運(yùn)行溫度、驅(qū)動(dòng)電流、散熱情況好壞等[10],本系統(tǒng)分別采用測(cè)量電氣參數(shù)的芯片及測(cè)量電路、溫度采集電路來(lái)取得這些環(huán)境數(shù)據(jù),使用光通量傳感器直接采集光照度。在LED工作時(shí),不一定會(huì)在55℃/85℃/105℃這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溫度,所以不能夠直接應(yīng)用擬合曲線來(lái)預(yù)測(cè)壽命。
設(shè)采集到的LED結(jié)溫為T,且T1(55℃) 公式(2)是表示光通量隨時(shí)間的函數(shù),P0為初始光通量,P為當(dāng)前光通量,β為某一溫度下的衰退系數(shù)。此公式可由最小二乘法指數(shù)擬合公式φ(t)=Be-at變換后得到,兩者的關(guān)系是φ(t)=P/P0,B為校正系數(shù)故B接近于1,所以可知衰退系數(shù)β=a,即在一定溫度下,β為一個(gè)已知值。 公式(3)中,β為衰減系數(shù),β0為衰減常數(shù),If為驅(qū)動(dòng)電流,Ea為材料激活能,K為波爾茲曼常數(shù),T為實(shí)際結(jié)溫。 設(shè)T1、T2、T對(duì)應(yīng)的衰減系數(shù)分別為β1、β2、β,所以有: (4) 根據(jù)式(3)可知,代入T1時(shí)的值,算得: 綜上所述,得到T溫度下的衰減系數(shù)為: (5) 為了減小誤差,將溫度T進(jìn)行階梯式分組[55,85],[85,105]或更多組(需要數(shù)據(jù)支持)作為推測(cè)壽命的方案。 3.4 LED路燈大數(shù)據(jù)的建立 本系統(tǒng)會(huì)將所有采集的LED燈電氣參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、LED實(shí)際工作時(shí)間和設(shè)備更換的具體記錄,建立LED路燈大數(shù)據(jù)庫(kù),并將這些海量數(shù)據(jù)存至云端組成專用數(shù)據(jù)庫(kù),并利用專用軟件及算法對(duì)這些大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,不斷來(lái)校正壽命預(yù)測(cè)曲線,這樣不僅可預(yù)測(cè)LED燈珠的使用壽命,而且還能通過電壓電流及老化更換時(shí)間等數(shù)據(jù)來(lái)建立LED控制板及LED驅(qū)動(dòng)板的老化函數(shù),從而可以預(yù)測(cè)這些設(shè)備的老化情況,提前預(yù)防加以更換而避免事故的發(fā)生。 為建立LED壽命預(yù)測(cè)機(jī)制,本文通過對(duì)兩種擬合方案的分析,發(fā)現(xiàn)最小二乘法單項(xiàng)指數(shù)擬合函數(shù)更能反映出在6000 h后LED壽命隨時(shí)間的變化規(guī)律,而雙項(xiàng)指數(shù)擬合函數(shù)雖然在前6000 h內(nèi)擬合優(yōu)度更好,但是考慮到數(shù)據(jù)間隔過大及數(shù)據(jù)不足的影響,曲線在6000 h后的適應(yīng)度就會(huì)降低。綜合兩者的優(yōu)缺點(diǎn),本系統(tǒng)最終選擇最小二乘法單項(xiàng)指數(shù)擬合函數(shù)作為L(zhǎng)ED壽命預(yù)測(cè)函數(shù),并選擇雙項(xiàng)指數(shù)擬合函數(shù)作為前6000 h的光通量維持率的變化情況函數(shù)。 本系統(tǒng)不僅解決了遠(yuǎn)程及自動(dòng)控制和在線監(jiān)測(cè)的問題,還建立了LED壽命預(yù)測(cè)機(jī)制及擬建立LED驅(qū)動(dòng)器和LED控制器的老化情況預(yù)測(cè)機(jī)制,這樣既實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)及控制又能節(jié)省維修人員的時(shí)間和精力。同時(shí),本系統(tǒng)在LED運(yùn)行過程中將采集的大量數(shù)據(jù)建立成強(qiáng)大的專用數(shù)據(jù)庫(kù),這將對(duì)LED產(chǎn)品的大量應(yīng)用與推廣具有及其重要的意義。 [1] 劉 虹,高 飛. 近年國(guó)內(nèi)外綠色照明新進(jìn)展[J]. 照明工程學(xué)報(bào),2006(2):6-10. [2] 林振剛. 高壓鈉燈在城市道路照明節(jié)電的應(yīng)用[J]. 照明工程學(xué)報(bào),2009(4):74-77. [3] 石聽安.LED燈功能性照明中的一些現(xiàn)實(shí)問題[J].中國(guó)照明電器,2015,11:28-31. [4] 彭 可,馮 準(zhǔn),鄭懷鵬,等.城市LED照明系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制,2016,24(9):103-106. [5] 錢敏華,林燕丹,孫耀杰. 基于光-電-熱-壽命理論的LED壽命預(yù)測(cè)模型[J]. 光學(xué)學(xué)報(bào),2012(8):185-190. [6] Hong E, Narendran N. A method for projecting useful life of LED lighting systems[A]. Third International Conference on Solid State Lighting, Proceedings of SPIE 5187[C].2004,93-99. [7] 樊 星. 功率白光LED壽命評(píng)價(jià)技術(shù)研究[D].北京:北京工業(yè)大學(xué),2014. [8] 程 曄. LED的壽命,你真正理解了嗎?[J]. 照明工程學(xué)報(bào),2011,S1:56-65. [9] 莊榕榕,陳家鈺,魏婷婷. LED光學(xué)特性的測(cè)量與研究[J]. 物理實(shí)驗(yàn),2008,11:9-11. [10] 鄒 琳. LED 照明燈具壽命影響因素及測(cè)試方法的研究[D].大連:大連工業(yè)大學(xué),2013. [11] 遲 嘉,孫語(yǔ)澤,胡 亮. 基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)輸電線路熱老化預(yù)測(cè)研究[J]. 東北師大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014(3):64-68. Design of LED Street Light Monitoring System with Life Prediction Chen Kansong1,2,Yang Wei1, Zhang Dan1, Lan Zhigao2, Feng Jie2 (1.Institute of Internet of Things, School of Computer Science and Information Engineering, Hubei University,Wuhan 430062, China; 2.School of Electronic Information, Huanggang Normal University, Huanggang 438000, China) Aiming at the shortcomings such as the large amount of electricity and the short life span of the street lamp, a LED streetlight monitoring system with life prediction function based on ZigBee network is designed. The system consists of ZigBee communication module, LED drive circuit and data acquisition module and it can achieve the centralized remote management of lighting equipment to improve the quality of road lighting. The street lamp controller designed by this system has adaptive adjustment function, automatically adjusts the light in different environment brightness to achieve the energy saving purpose. The system can also be on-line monitoring of the key parameters of the LED lights to determine the working status of the street light controller, and real-time monitoring of LED lamp beads aging. The relationship between luminous flux maintenance rate and time was fitted to obtain the characteristic formula. The life prediction model of LED lamp bead in multi-junction temperature was established by using Arrhenius aging model, and the life prediction of LED lamp beads was predicted and early warning was realized. LED;ZigBee;Remote monitoring;Life prediction 2016-12-02; 2016-12-19。 國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2015BAK03B02)。 陳侃松(1972-),男,湖北荊州人,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用方向的研究。 蘭智高(1968-),男,湖北黃岡人,教授,主要從事信息科學(xué)與技術(shù)方向的研究。 張 丹(1976-),男,湖北武漢人,講師,主要從事無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用方向的研究。 1671-4598(2017)01-0102-05 10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.02.028 TM923 A4 總結(jié)