基于物联网技术的智慧路灯系统设计

来源 :中国电气工程学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:whynot2009
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  摘要:路灯系统是重要的城市基础设备,关系到人们的夜间照明体验。城市路灯数量分布于多个区域,因此在设计过程中应该采用智慧路灯系统,强化路灯系统管理效果。在设计过程中,设计人员基于物联网技术,构建智慧路灯系统框架,能够强化智能终端设计,完善运行平台和管理平台,提升系统设计效果。故此,文章将详细分析物联网技术智慧路灯设计系统。
  关键词:智慧路灯系统;物联网技术;设计
  路灯系统是城市夜间照明的重要基础设施,对于人们的城市生活居住体验具有重要意义。路灯系统发展过程中经过了多个阶段,从最初简单的统一化系统设计模式,到如今的智慧路灯设计系统[1]。在智慧路灯系统设计过程中,物联网技术发挥了重要作用,能够提升其智慧管理能力,改变统一化、粗放式路灯系统管理模式,降低系统管理成本,实现精准控制,符合绿色、节能城市发展理念。
  一、智慧路灯系统框架
   智慧路灯系统具有智能化、便捷化管理特征,需要物联网技术给予支持。智慧路灯系统主要包括图像采集、信息采集、无线AP等模块,能够对路灯系统进行高效化管理,降低照明以及业务管理成本[2]。智慧路灯系统属于智慧城市的一部分,也是智慧城市功能的重要体现。系统管理平台主要包括两大部分,分别为管理云平台与智能终端两个部分,两个部分可以相互交流数据,云平台又可以进一步细分为业务与设备管理平台两个部分,如图一:智慧路灯系统框架。
  智慧路灯系统具备自我调节能力,能够根据自然环境光照、环境变化,调节照明强度,改变照明范围,甚至能够实现系统范围内的单体控制,改变了传统统一式系统控制方法,强化智慧路灯系统节能性。
  智慧路灯系统能够实现远程控制,管理员可以依靠平台数据记录、监控、故障报警等功能,准确掌握智慧路灯系统运行状况,不仅能够实现精准化管理,维修人员也可以通过故障报警信息,快速维修故障问题,减少故障率,降低智慧路灯系统维护成本[3]。
  二、智慧路灯系统智能终端
   智能终端部分主要承担了信息获取、感知角色,包括多个模块:(1)电源模块;(2)通信模块;(3)主控核心模块;(4)前端传感器;(5)报警模块;(6)LED控制模块;(7)其他等。如图二:智能终端拓扑结构。
  主要模块介绍:
  第一:主控核心板模块。能够对各个终端部分进行智能控制,具有良好的拓展性,可以配合前端设备使用。主控核心模板设计过程中,采用高性能核心板块作为材料,数据传输功能强大。
  第二:通信模块。目前智慧路灯系统主要采用4G网络运行,使用LTE多模通信模组,并使用MQTT协议完成通信过程。随着通信技术不断发展,智慧路灯系统通信模块,正在积极推进5G网络技术完成通信过程,系统能够传输更大容量的文件信息,如果配合系统其他模块,可以实现信息资源共享[4]。管理员也可以直接通过通信模块下载大量的数据,并及时进行数据分析,实现多功能控制。另外,通信模块也具备WIFI热点共享能力,在智慧城市发展过程中能够为市民提供WIFI。
  第三,电源模块。智慧路灯系统电源模块,是系统照明供应稳定性的重要基础,如果电源模块出现问题,将会导致系统瘫痪。在报警模块中,能够对电压、电流检测进行,如果发生电路中电流、电压运行异常,会立即进行故障预警,并将相关信息及时传送给主控核心模块,并由主控核心模块发布控制命令[5]。
  第四,前端传感器。主要用于采集环境信息,能够对路况、空气以及环境温湿度进行监测,并将相关信息及时传递给后台。
  三、智慧路灯系统云平台管理
   城市路灯数量众多,必须依赖于智能管理平台,才能够实现高效化、便捷化管理。智慧路灯系统平台设计中,需要考虑到设备管理与业务管理两大方面,能够全面覆盖日常管理内容。
  (一)设备管理平台
  设备管理平台,可以查询设备工作状态,执行、下达设备管理命令。具体内容如下:
  第一,设备接入。设备管理平台能够根据实际需求,接入不同的管理设备,满足设备管理信息交流。系统运行异常情况下,接入设备也可以与平台进行信息交流,保障基本业务交流内容。
  第二,状态查询。设备运行状态是管理员制定管理命令的重要依据,因此平台应该具备设备状态查询功能,了解设备运行位置、状态、鉴权信息等相关内容。
  第三,接收功能。管理员需要借助设备管理平台实现路灯系统设备管理,因此平台应该具备命令收发功能,可以将管理员命令迅速传输给各个设备,并及时回复终端设备命令执行信息。
  第四,日志查询。设备管理过程中,管理员需要了解设备命令执行情况、运行状况,因此设备管理平台应该具备日志查询功能,管理员可以通过翻看平台日志了解相关信息。
  第五,数据存储。设备管理平台应该具备数据存储能力,储备相关信息,为设备管理平台管理提供重要依据。
  (二)业务管理平台
  业务管理平台主要负责人员管理、监控、报表、系统等多种业务管理。
  第一,设备监控。业务管理平台具备设备监控功能,管理员能够及时获取照明设备所在地的运行情况,确定管理命令是否被有效执行,了解设备运行数据是否正常。
  第二,管理查询。管理员可以凭借管理权限,登陆业务管理平台系统,查询各项业务信息,并实现业务管理。
  第三,基础管理。管理员可以通过基础管理功能,对档案、库房进行详细管理,满足路灯系统基础管理需求。
  第四,报表管理。管理员可以通过平台报表管理功能,实现以下故障报表的综合管理:(1)耗能报表;(2)维保报表;(3)巡检报表;(4)环境参数报表;(5)其他报表等。
  第五,账号管理。业务管理平台中包含短信报警、权限管理、账号管理等多项功能,管理员可以通过平台实现系统账号的有效管理。
  第六,屏幕展示。业务管理平台应该具备信息展示功能,管理员可以直接通过屏幕展示功能获取热力图、故障情况、图像数据、大气数据以及其他各项指标等数据[6]。
  结语:
   智慧路灯系统是城市路灯系统智能化、信息化发展的必然方向,体现了信息化发展理念。因此在基于物联网技术设计过程中,设计人员要运用智能化管理思维,将各项现代化的物联网技术应用于其中,实现智慧路灯系统的多功能管理。文章从三个方面分析了如何设计智慧路灯系统,但在实际设计时,还需要考虑城市照明需求、设计成本等诸多因素,合理优化设计方案。
  参考文献:
  [1] 谭云月.一种基于物联网技術的智慧路灯系统设计[J].物联网技术,2020,10(3):112-113,117.
  [2] 皮小军.智慧路灯管理系统中的物联网技术应用研究[J].建筑工程技术与设计,2019,(2):3073.
  [3] 刘武.智慧路灯管理系统中的物联网技术应用研究[J].网络安全技术与应用,2018,(12):124,126.
  [4] 刘霁葳.以物联网技术为基础的智慧路灯系统设计探讨[J].智能建筑与智慧城市,2018,(10):127-128.
  [5] 李祥和.基于物联网技术的智慧路灯管理系统设计[J].自动化与仪器仪表,2018,(7):113-116.
  [6] 谭伟.基于物联网技术的智慧路灯系统设计[J].公路交通科技(应用技术版),2017,(006):306-307.
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