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摘要：城镇化进程的加快，人们对能源的需求量也越来越大。照明是现代城市的耗能大户之一，各国政府都开始积极寻求节能环保的绿色照明光源，绿色照明计划正在从一盏路灯开始，成为走向低碳经济的必经之路。LED具有体积小、耗能低、寿命长、环保、低电压驱动、反应快、无噪音、无频闪、电压可调等优点。因此，近年来LED灯越来越多地被城市道路照明所采用。LED路灯在降低灯具的能源消耗和节能减排上发挥了重要的作用，然而现有的路灯控制技术已经成为现在LED照明发展中的瓶颈。因此，设计出LED路灯智能控制系统具有十分重要的现实意义和实用价值。本文就LED路灯智能控制系统展开探讨。
关键词：路灯；LED；智能控制
引言
路灯智能控制系统。就是结合通信技术，利用大数据、物联网、计算机技术，对快速发展的道路照明系统实现自动化和智能化监控管理，从而达到预防事故的发生，提高照明质量及维护、检修效率；保证道路亮灯率和设备完好率、节约能源、减轻劳动强度，避免相关事故的发生。
1LED路灯智能控制系统的优越性
（1）实现实时监测功能。虽然传统的路灯系统操作简便，但其控制系统较为单一，其功能较少且无法实现对路灯系统的实时监测，容易造成大量的人力及物力浪费，采用智能化控制系统，不仅可以实现对LED路灯系统的实时监测，工作人员还能通过无线传输技术在管理后台掌握路灯的工作参数，如工作电压和电流、工作温度、LED亮度等，工作人员可以减少现场巡查次数，只需对数据分析即可判断哪部灯具、哪个位置的路灯出现了坏损，智能控制系统不仅能够实现实时监测功能，还能进一步提升LED路灯的使用效率。（2）采用占用空间小的传感技术。传统的路灯系统需要较长的供电线路网，这种形式主要分布于城市交通干线以及老式小区住宅中，这种传统的供电方式容易造成线路损耗过大，降低了整个路灯系统的工作效率；同时，传统的城市路灯系统工作在220V电压下，容易发生三相不平衡的问题，严重时会发生零点位移现象，不利于路灯系统的日常运转，更增加了路灯总体能耗。而采用LED路灯智能控制系统可解决上述问题，智能化控制系统采用无线传输技术，优化现有线路布局方式，将固定化的、单一化的线路布局变为开放化、灵活化的布置方式，只需要极小的环境空间就能实现基本控制功能，能够为路灯系统的其他建设节约空间。（3）创造更高的经济效益。智能化LED路灯控制系统的应用，不仅给社会民众的日常生活带来无限便捷，还能为各个城市创造更高的经济效益，在城市中不断推广LED智能化路灯控制系统，不仅能实现城市道路及小区照明系统的全自动化，还能达到节能减排的效果我认为，随着无线传输技术与智能控制技术的不断发展，城市的LED智能控制系统将会得到进一步升级，不仅能够实现对城市电力资源的有效整合，还能降低城市路灯系统的总体能耗，对延长路灯系统的寿命，降低后期维护成本都有着积极意义。
2基于智慧城市建设的LED路灯智能控制系统设计
2.1路灯智能控制系统方案
在每盏灯具电路前段安装单灯控制器，在路灯供电设施（配电箱、变压器）处安装集中控制器，依托电力载波技术，主动轮巡灯具、灯杆、电缆运行状态，并将灯具开关状态、电压、电流、灯杆倾斜度、电缆漏电电流等参数传回集中控制器，集中控制器通过运营商2G/3G/4G网络，以无线通信方式将数据传回云计算中心进行保存、清洗治理。
2.2系统组网结构设计
在现代化城市路灯建设中，路灯杆距为30-45米，若一条马路的总长为3km，道路两旁的路灯数量共计200盏，传统的控制系统无法实现如此长距离的路灯控制，只能加大后台管理硬件的数量，进而增加建设成本。而在单灯控制系统中采用LoRa无线传输技术，通过GPRS公共网络将信息传递至后台管理中心，并在组网中设置汇聚节点、中继节点以及开关节点，以此实现对整条马路的路灯控制，能够建立动态、可控的智能化路灯管理系统。在该组网中，路灯工作参数及相关数据会传递到汇聚节点上，并通过GPRS网络被传递至后台管理中心，组网中的中继节点和汇聚节点基于LoRa无线传输技术实现信息互联。
2.3路灯控制模块
路灯控制单元的结构如图1所示。路灯控制模块主要由继电器单元、光耦隔离单元和受控LED路灯组成。光电耦合器件可以将微控制器与外部电路隔离开。CC2530的路灯控制信号CRTL与光隔相连接，光隔的输出信息向继电器发送命令，进而实现控制路灯的开启和关闭。
2.4系统硬件设计
开关节点布设在路灯里，通过RS485与中继节点相连，本系统的开关节点采用MSP430系列微型控制系统。该控制系统成本低、能耗低且结构简单适用于智慧城市路灯系统，开关节点中的光敏电阻采用557系列，该电阻受到光照影响改变阻值，进而实現对LED灯亮度调节功能。中继点与开关节点的硬件连接基于Modus通信法则，同时单灯的控制采用LoRa无线信息传输技术实现长距离信息传输。该硬件系统的核心构件采用MSP430F247控制器，且内嵌32K存储卡能够轻松满足路灯存储的要求。汇聚节点的核心构件配备64k的存储器并与GPRS模块相连，与后台管理中心采用RS232形式连接，该节点的主要功能是接收后台管理中心指令，并通过LoRa无线传输技术将指令传递至中继节点，再由中继节点将指令传递至开关节点，最终形成一套完整的控制系统。
2.5软件设计
LED路灯智能控制系统的软件部分基于模块化设计思想设计，大体上分为基于ZigBee的控制设备的软件和上位机监控软件两个部分。ZigBee节点主要包括协调器和路由，其中，ZigBee路由节点主要控制路灯终端的现场设备，协调器节点为网络中心节点，通过串口与上位机进行通信。LED路灯智能控制系统中，主要有两种类型的ZigBee设备分别是协调器节点和路由节点。协调器节点主要涉及的主要任务有：（1）对协议栈进行初始化，并进行参数设置；（2）构建相应的网络；（3）维护网络拓扑，其他节点加入和离开网络时，分配网络地址；（4）定期对ZigBee监控节点的数据采集进行监测；（5）监控中心通过对无线传输的数据进行判断，根据路灯状态数学做相应处理。LED路灯智能控制终端采用路由节点进行数据采集和无线传输，具体任务主要包括：（1）搜索并加入相应的网络；（2）采集传感器传回的数据；（3）通过与相邻节点进行通信，实现路灯的提前点亮；（4）定期把路灯的工作状态发送给协调器；（5）接收协调器发来的状态数据，根据状态数据做相应的处理。
结语
综上所述，我国智慧城市LED路灯控系统的总体发展方向是标准化、智能化、网络化，路灯控制系统以“节能减排”为长远发展目标，确保城市路灯控制系统更加高效、便捷。采用LoRa单灯控制无线网络技术能够实现对传输数据的加密处理，保证信息传输环节的安全性和完整性；结合系统测试结果不难发现，采用该种通信协议再也不用担心通信距离，同时整套控制系统的运行能耗低、建设成本低且抗干扰能力强，能够满足我国智慧城市现代化LED路灯系统的各种设计要求。
参考文献
[1]张三.基于GPRS的城市LED路灯监控系统设计[J].电子技术与软件工程，2015（3）.
[2]经伟，许，余建波.基于GPRS和ZigBee的节能型LED路灯智能控制系统[J].计算机测量与控制，2015，28（5）.
（作者单位：大庆油田矿区服务事业部园林绿化公司）
关键词：路灯；LED；智能控制
引言
路灯智能控制系统。就是结合通信技术，利用大数据、物联网、计算机技术，对快速发展的道路照明系统实现自动化和智能化监控管理，从而达到预防事故的发生，提高照明质量及维护、检修效率；保证道路亮灯率和设备完好率、节约能源、减轻劳动强度，避免相关事故的发生。
1LED路灯智能控制系统的优越性
（1）实现实时监测功能。虽然传统的路灯系统操作简便，但其控制系统较为单一，其功能较少且无法实现对路灯系统的实时监测，容易造成大量的人力及物力浪费，采用智能化控制系统，不仅可以实现对LED路灯系统的实时监测，工作人员还能通过无线传输技术在管理后台掌握路灯的工作参数，如工作电压和电流、工作温度、LED亮度等，工作人员可以减少现场巡查次数，只需对数据分析即可判断哪部灯具、哪个位置的路灯出现了坏损，智能控制系统不仅能够实现实时监测功能，还能进一步提升LED路灯的使用效率。（2）采用占用空间小的传感技术。传统的路灯系统需要较长的供电线路网，这种形式主要分布于城市交通干线以及老式小区住宅中，这种传统的供电方式容易造成线路损耗过大，降低了整个路灯系统的工作效率；同时，传统的城市路灯系统工作在220V电压下，容易发生三相不平衡的问题，严重时会发生零点位移现象，不利于路灯系统的日常运转，更增加了路灯总体能耗。而采用LED路灯智能控制系统可解决上述问题，智能化控制系统采用无线传输技术，优化现有线路布局方式，将固定化的、单一化的线路布局变为开放化、灵活化的布置方式，只需要极小的环境空间就能实现基本控制功能，能够为路灯系统的其他建设节约空间。（3）创造更高的经济效益。智能化LED路灯控制系统的应用，不仅给社会民众的日常生活带来无限便捷，还能为各个城市创造更高的经济效益，在城市中不断推广LED智能化路灯控制系统，不仅能实现城市道路及小区照明系统的全自动化，还能达到节能减排的效果我认为，随着无线传输技术与智能控制技术的不断发展，城市的LED智能控制系统将会得到进一步升级，不仅能够实现对城市电力资源的有效整合，还能降低城市路灯系统的总体能耗，对延长路灯系统的寿命，降低后期维护成本都有着积极意义。
2基于智慧城市建设的LED路灯智能控制系统设计
2.1路灯智能控制系统方案
在每盏灯具电路前段安装单灯控制器，在路灯供电设施（配电箱、变压器）处安装集中控制器，依托电力载波技术，主动轮巡灯具、灯杆、电缆运行状态，并将灯具开关状态、电压、电流、灯杆倾斜度、电缆漏电电流等参数传回集中控制器，集中控制器通过运营商2G/3G/4G网络，以无线通信方式将数据传回云计算中心进行保存、清洗治理。
2.2系统组网结构设计
在现代化城市路灯建设中，路灯杆距为30-45米，若一条马路的总长为3km，道路两旁的路灯数量共计200盏，传统的控制系统无法实现如此长距离的路灯控制，只能加大后台管理硬件的数量，进而增加建设成本。而在单灯控制系统中采用LoRa无线传输技术，通过GPRS公共网络将信息传递至后台管理中心，并在组网中设置汇聚节点、中继节点以及开关节点，以此实现对整条马路的路灯控制，能够建立动态、可控的智能化路灯管理系统。在该组网中，路灯工作参数及相关数据会传递到汇聚节点上，并通过GPRS网络被传递至后台管理中心，组网中的中继节点和汇聚节点基于LoRa无线传输技术实现信息互联。
2.3路灯控制模块
路灯控制单元的结构如图1所示。路灯控制模块主要由继电器单元、光耦隔离单元和受控LED路灯组成。光电耦合器件可以将微控制器与外部电路隔离开。CC2530的路灯控制信号CRTL与光隔相连接，光隔的输出信息向继电器发送命令，进而实现控制路灯的开启和关闭。
2.4系统硬件设计
开关节点布设在路灯里，通过RS485与中继节点相连，本系统的开关节点采用MSP430系列微型控制系统。该控制系统成本低、能耗低且结构简单适用于智慧城市路灯系统，开关节点中的光敏电阻采用557系列，该电阻受到光照影响改变阻值，进而实現对LED灯亮度调节功能。中继点与开关节点的硬件连接基于Modus通信法则，同时单灯的控制采用LoRa无线信息传输技术实现长距离信息传输。该硬件系统的核心构件采用MSP430F247控制器，且内嵌32K存储卡能够轻松满足路灯存储的要求。汇聚节点的核心构件配备64k的存储器并与GPRS模块相连，与后台管理中心采用RS232形式连接，该节点的主要功能是接收后台管理中心指令，并通过LoRa无线传输技术将指令传递至中继节点，再由中继节点将指令传递至开关节点，最终形成一套完整的控制系统。
2.5软件设计
LED路灯智能控制系统的软件部分基于模块化设计思想设计，大体上分为基于ZigBee的控制设备的软件和上位机监控软件两个部分。ZigBee节点主要包括协调器和路由，其中，ZigBee路由节点主要控制路灯终端的现场设备，协调器节点为网络中心节点，通过串口与上位机进行通信。LED路灯智能控制系统中，主要有两种类型的ZigBee设备分别是协调器节点和路由节点。协调器节点主要涉及的主要任务有：（1）对协议栈进行初始化，并进行参数设置；（2）构建相应的网络；（3）维护网络拓扑，其他节点加入和离开网络时，分配网络地址；（4）定期对ZigBee监控节点的数据采集进行监测；（5）监控中心通过对无线传输的数据进行判断，根据路灯状态数学做相应处理。LED路灯智能控制终端采用路由节点进行数据采集和无线传输，具体任务主要包括：（1）搜索并加入相应的网络；（2）采集传感器传回的数据；（3）通过与相邻节点进行通信，实现路灯的提前点亮；（4）定期把路灯的工作状态发送给协调器；（5）接收协调器发来的状态数据，根据状态数据做相应的处理。
结语
综上所述，我国智慧城市LED路灯控系统的总体发展方向是标准化、智能化、网络化，路灯控制系统以“节能减排”为长远发展目标，确保城市路灯控制系统更加高效、便捷。采用LoRa单灯控制无线网络技术能够实现对传输数据的加密处理，保证信息传输环节的安全性和完整性；结合系统测试结果不难发现，采用该种通信协议再也不用担心通信距离，同时整套控制系统的运行能耗低、建设成本低且抗干扰能力强，能够满足我国智慧城市现代化LED路灯系统的各种设计要求。
参考文献
[1]张三.基于GPRS的城市LED路灯监控系统设计[J].电子技术与软件工程，2015（3）.
[2]经伟，许，余建波.基于GPRS和ZigBee的节能型LED路灯智能控制系统[J].计算机测量与控制，2015，28（5）.
（作者单位：大庆油田矿区服务事业部园林绿化公司）