基于物联网技术的景观照明控制系统

邓蓼花

[摘 要]本文就物联网技术和城市照明控制系统的发展进行了概述，对基于物联网技术的城市照明控制系统的设计进行了分析，最后提出把物聯网的概念引入到城市照明的监控管理中，以实现对城市照明系统的高效监控。

[关键词]物联网，ZigBee，GPRS，城市照明

中图分类号：TM451 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0394-01

一、前言

物联网的概念1999年由IBM提出，2005年国际电信联盟发布《ITu互联网报告2005：物联网》，正式确定物联网概念，同时报告认为物联网将带来一场通信革命，世界上的任何物体都可以通过物联网技术的应用实现互联互通[1]。

传统的城市照明控制系统，由于大多使用独立的微电脑时控器、光控器、经纬度时控器等实现照明控制，在高耗能的同时不能实现照明的智能控制，分散的控制方式越来越难满足日益发展的城市照明需求。在当前城市路灯控制系统的背景下，如何充分利用现有的嵌入式微控制器技术、物联网技术以及自动控制技术等[2]研究成果来解决当前城市路灯管理所存在的缺陷，也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。

本文就物联网技术和城市照明控制系统的发展现状，以及物联网在城市照明控制系统中的应用及其发展前景进行概述。

二、物联网技术的发展

目前，国际上在物联网领域的竞争愈演愈烈。物联网已经上升为美国国家创新战略重点之一；欧盟的14项行动计划、日本的U-Japan计划、韩国的IT839战略已将物联网作为三大基础建设重点之一。发达国家为了谋求将来的物联网大规模发展和国际竞争中占据更加有利的位置，一方面加大力度发展传感器节点核心芯片、嵌入式操作系统、智能计算等核心技术，另一方面加快推进物联网标准制定和产业化的进程[3]。

我国物联网发展与全球同处于起步阶段，在无线射频识别（RFID）等产业的发展已经有了一定的基础，在芯片、通信协议、网络管理、协同处理、智能计算等领域的技术研发和标准研制取得了许多的突破[4]。

物联网的应用推广在我国已经有了相当的成效[5]，不仅在安防领域、视频监控、周界防入侵等应用方面获得不错的效果，而且应用模式也逐步的成熟化。在电力行业交通领域，路网车辆的监测、管理、调度等应用正在发挥积极的作用；在物流领域，物品仓储、运输、监测应用广泛推广。除此之外，物联网在环境监测、市政设施监控、楼宇节能、食品药品溯源等方面也开展了广泛的应用。

三、城市照明控制系统的发展

国际上的各国政府都非常重视城市照明控制系统。近年来，国际节电研究界提出了一种科学，合理的概念，即“在保证照明效果下点着灯节电”，它已经成为了发达国家在城市道路照明系统的设计中重要指导思想[6]，核心理念都是利用先进的照明控制系统来合理的分配照明时间，在不牺牲道路照明的条件下实现节能，实现自然光与人工照明的完美的配合。

在我国，“路灯智能监控系统”早已经不是一个陌生的词语了，对它的研究开始于上世纪80年代末。近年来，随着计算机技术、网络技术的飞速发展，尤其是移动通信技术的快速发展并被应用到城市路灯监控系统之中。当前国内外城市路灯监控系统的现状特点[7]为：

（1）控制监测的精确化。由原来的仅仅是一片或者一条线路的路灯控制变为了现在的要求能够控制到每一盏路灯，不仅能控制一条路上的路灯的状态，而且要求能了解到具体某一盏路灯的工作状态。

（2）监控系统的实时和动态化。路灯系统能够智能监控路灯，在需要开灯时，自动的使路灯发光照明需要关灯时，能准确的关闭路灯，做到按需开关灯。

（3）管理控制更加智能化。将计算机技术和网络技术应用到照明系统的控制和管理，提高照明系统的可靠性和灵活性，改善照明效果，提高能源利用率，

（4）更加重视节能控制。大力推广节能政策，鼓励节能项目的研发，在保证道路照度能正常运行前提下，尽量节约电能的开支。

四、基于物联网技术的城市照明控制系统

随着国家对城市道路照明系统设计标准的不断提高，利用现代计算机技术和发展迅速的物联网技术实现城市路灯照明系统的智能化、自动化和远程化管理已经成为现代化城市的重要标志之一。

基于物联网技术的城市照明控制系统采用的是基于上层GPRS通讯与下层ZigBee通讯相结合的一种新型的混合网络结[8]。整个系统主要由3个部分组成：监控中心、道路两旁的路灯集中控制器以及单灯控制器组成[9]。

（1）路灯集中控制器：是整个路灯系统的中枢环节，通过集成通信模块实现与监控中心的通讯。路灯集中控制器和单灯控制器之间通过ZigBee进行无线通信。

（2）单灯控制器：是整个路灯系统的最底层，是一个ZigBee的无线接入点，安装了必要的开关电路和电压、电流等检测电路，直接安装在灯杆上。

（3）监控管理中心：管理人员通过监控管理中心来管理和控制整个路灯系统的正常、稳定的运行。

基于物联网技术的城市照明控制系统的通信过程为：监控中心计算机通过集中控制器向单灯控制器发送命令，单灯控制器对路灯设施的物理数据进行采集并对采集的数据进行分析，通过ZigBee网络传给集中控制器，集中控制器经过分析处理后通过GPRS网络和Internet网络传给监控中心，监控中心对数据进行还原、处理后，在主控界面上同步显示；同时，将收到的数据存入数据库。监控人员还可以通过路灯管理系统发送控制命令，实现对远程监控终端的控制。

五、总结

当前，物联网技术还在不断的发展和成熟的过程中，人们对它的应用研究也将越来越广泛[10]。城市路灯照明的问题也日益成为我们关注的问题。随着物联网技术的飞快发展和城市路灯系统的要求越来越高，将物联网技术及其优势结合起来应用在城市路灯照明监控系统中是一个不错的选择。

参考文献

[1] 周珊，刘望来.智能道路照明节电控制终端的设计[J].科技通报，2013，07：112-115.

[2] 冯玉如.城市道路照明的网络化智能管理系统[J].现代电子技术，2010，11：195-202.

[3] Want Roy.RFID explained：A primer on radio frequency identification technologies[J]. Synthesis Lectures on Mobile and Perasive Computing，2006：91-94.

[4] 董珀.智能照明控制系统及其新技术研究[D].东华大学，2010：16-18.

[5] 刘三梅.基于GPRS/GIS/SMS 的路灯节能监控系统的设计与实现[D].中国科学院研究生院（广州地球化学研究所），2007：18-20.

[6] Twist，DavidC.The impact of radio frequency identification on supply chain facilities[J]. Journal of Facilities Management，2005，3（3）：226-239.

[7] 杨绪东.城市路灯监控管理系统远程终端设计[D].南京理工大学，2003：26-28.

[8] 平青.基于物联网技术的城市照明控制系统[D].苏州大学，2010：20-22.

[9] 李信斋.基于GPRS的城市路灯监控系统的设计与实现[D].电子科技大学，2010：36-40.

[10] 宁家俊.物联天下感知中国—物联网的技术与应用[J].信息化建设，2009，（11）：13-15.