物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現道路科學(xué)綠色地照明

　　一條傳輸通信鏈路由若干個(gè)ZigBee節點(diǎn)組成，在這些節點(diǎn)的中間設置一個(gè)簇節點(diǎn)（一條道路可以設置1個(gè)或多個(gè)簇節點(diǎn)），其作用是以GPRS的方式與控制中心通信（命令接受和狀態(tài)返回），簇節點(diǎn)采用Freescale公司32位CodeFire系列MCF52223芯片作為控制單元，GTM900B（華為GPRS通訊模塊）和EM770W（華為WCDMA的3G通訊模塊）作為遠距離無(wú)線(xiàn)通信模。MCF5222x系列利用常用的V2ColdFire內核構建而成，在80MHz的頻率下性能高達76MIPS（Dhrystone2.1），接口功能包括：1個(gè)MiniUSB接口，支持USBOTG功能，3個(gè)2線(xiàn)串口，1個(gè)麥克風(fēng)輸入接口，1個(gè)HEADSET輸入/出接口，1個(gè)HANDSET輸入/出接口，1個(gè)8Ω/16Ω揚聲器輸出接口，1個(gè)132*96點(diǎn)陣LED，1個(gè)5*5按鍵鍵盤(pán)，支持RTC、ADC、PIT＆GPT、PWM等；GTM900B和EM770W則完成遠距離的GPRS通信。

4 控制中心軟件設計

　　控制中心的軟件設計平臺為Windows2003，開(kāi)發(fā)工具是微軟VisualStudio2005，數據庫使用SQLServer2005，與地理信息系統相結合，在獲取了街道、建筑物以及路燈的位置、形狀等特征信息后，設計以路燈為主體的3維虛擬城市，在控制中心大屏幕上動(dòng)態(tài)顯示道路的照明效果，并可以通過(guò)平移，放大，縮小等幾何變換，觀(guān)察整個(gè)城市、街道甚至每一盞路燈的照明情況。該軟件主要有5個(gè)功能模塊：系統設置、智能控制、電量核算、故障處理和緊急預案。系統設置中的區域設置有市，區，街道和電控箱4種；路燈設置有路燈的位置、型號、生產(chǎn)單位、施工單位、維護責任人，安裝日期、清洗維護日期等；亮燈方式設置有全開(kāi)，全關(guān)，單號路燈開(kāi)，單號路燈關(guān)，雙號路燈開(kāi)，雙號路燈關(guān)，1/3路燈開(kāi)，1/3路燈關(guān)，1/4路燈開(kāi)，1/4路燈關(guān)，智能控制等11種控制方式；時(shí)段設置可根據不同的城市不同的季節設置不同時(shí)段的亮燈方式；智能控制有兩方面內容：針對安裝了電子型路燈的路段，根據季節變化和天氣狀況，通過(guò)實(shí)時(shí)采樣環(huán)境光強度，對路燈的照明亮度進(jìn)行智能調節；在夜間，特別是深夜當檢測到汽車(chē)和行人的流量十分稀少時(shí)，在不影響辨認可靠的情況下，適當降低道路的照明亮度，節約電耗；電量核算能對市，區，街道、電控箱甚至每盞路燈進(jìn)行用電量的統計和核算；故障處理是對燈具損壞、斷電、斷相、過(guò)流、過(guò)壓、三相不平衡以及人為破壞等情況，在第一時(shí)間向監控中心報警后迅速生成故障報告；故障處理的另一個(gè)功能是按路段和時(shí)段（年、季度、月）統計亮燈率、故障率、每次故障處理的效率（平均修理時(shí)間）；緊急預案是對一些突發(fā)事件制定度緊急預案，在特殊情況下，盡可能提供合適的道路照明，保證人民生命財產(chǎn)的安全。圖3是控制中心軟件的運行界面之一。

　　5 實(shí)際應用

　　物聯(lián)網(wǎng)的道路照明系統自2009年5月以來(lái)，在某國家級工業(yè)園區進(jìn)行了安裝和測試，安裝環(huán)境為同一條道路兩邊的各100盞路燈，道路左邊的100盞路燈采用無(wú)線(xiàn)傳感智能控制，共增加成本24600.00元人民幣，道路右邊的100盞路燈采用常規的控制方式（半夜后單雙號間隔開(kāi)燈18:30～6:30），測試結果如表1所示。

　　從表1中可以看出，采用物聯(lián)網(wǎng)的智能控制，通過(guò)實(shí)際測試，物聯(lián)網(wǎng)控制的100盞路燈在91天中，節約電能15925度，一般情況下在產(chǎn)品投入的半年內就可以收回全部投資。電耗降低有以下幾個(gè)方面因素：開(kāi)啟關(guān)閉時(shí)間的調整，道路右邊的路燈控制方式是根據季節設定開(kāi)閉時(shí)間（定時(shí)控制）并且是全功率開(kāi)全功率閉，道路右邊的路燈控制方式是環(huán)境光強度和季節自動(dòng)控制開(kāi)閉時(shí)間，開(kāi)啟時(shí)，由于路面上尚有較強的環(huán)境光，路燈以補光的方式工作，逐漸增加照明強度，路燈關(guān)閉控制類(lèi)似；深夜控制模式，由于深夜時(shí)企業(yè)與居民用電負荷減少，低壓電網(wǎng)電壓升高，常規控制方式下的路燈（道路右邊）異常明亮、眩目，往往造成過(guò)度照明，不僅大大增加耗電，同時(shí)也導致燈具、電器實(shí)際使用壽命迅速下降，大量增加維護量和維護費用，深夜控制模式（道路左邊），采用降功率照明，不但降低耗電，還能改善道路照明質(zhì)量和視覺(jué)舒適度，延長(cháng)燈具、電器的實(shí)際使用壽命；道路照明的智能控制，對有學(xué)校、居民密集的小區、道路轉彎處、事故多發(fā)地帶等特殊路段，適當提高照明亮度，其余路段則適當降低照明亮度。

　　采用物聯(lián)網(wǎng)智能路燈控制后對故障自動(dòng)偵測、報警具有實(shí)時(shí)性好、可靠性強各項優(yōu)點(diǎn)，極大地縮短了由人工定期巡查檢測的時(shí)間和勞動(dòng)強度。

　　6 結語(yǔ)

　　本文基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )，選擇Freesclae公司MC13213芯片，設計了一種嵌入式無(wú)線(xiàn)通信模塊，使整條道路的每一盞路燈自主聯(lián)網(wǎng)，使用Freescale公司的MCF52223芯片、華為公司的GTM900B和EM770W作為遠程通信模模塊，實(shí)現了路燈的遙測、遙控，對節約公共資源，建設數字化和節約型城市有較高的實(shí)際應用價(jià)值。