物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)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(jié)點(diǎn)組成，在這些節(jié)點(diǎn)的中間設(shè)置一個(gè)簇節(jié)點(diǎn)（一條道路可以設(shè)置1個(gè)或多個(gè)簇節(jié)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(jié)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(yuǎn)距離無線通信模。MCF5222x系列利用常用的V2ColdFire內(nèi)核構(gòu)建而成，在80MHz的頻率下性能高達(dá)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(yáng)聲器輸出接口，1個(gè)132*96點(diǎn)陣LED，1個(gè)5*5按鍵鍵盤，支持RTC、ADC、PIT＆GPT、PWM等；GTM900B和EM770W則完成遠(yuǎn)距離的GPRS通信。

4 控制中心軟件設(shè)計(jì)

　　控制中心的軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)為Windows2003，開發(fā)工具是微軟VisualStudio2005，數(shù)據(jù)庫使用SQLServer2005，與地理信息系統(tǒng)相結(jié)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(shè)計(jì)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，并可以通過平移，放大，縮小等幾何變換，觀察整個(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(tǒng)設(shè)置、智能控制、電量核算、故障處理和緊急預(yù)案。系統(tǒng)設(shè)置中的區(qū)域設(shè)置有市，區(qū)，街道和電控箱4種；路燈設(shè)置有路燈的位置、型號(hào)、生產(chǎn)單位、施工單位、維護(hù)責(zé)任人，安裝日期、清洗維護(hù)日期等；亮燈方式設(shè)置有全開，全關(guān)，單號(hào)路燈開，單號(hào)路燈關(guān)，雙號(hào)路燈開，雙號(hào)路燈關(guān)，1/3路燈開，1/3路燈關(guān)，1/4路燈開，1/4路燈關(guān)，智能控制等11種控制方式；時(shí)段設(shè)置可根據(jù)不同的城市不同的季節(jié)設(shè)置不同時(shí)段的亮燈方式；智能控制有兩方面內(nèi)容：針對(duì)安裝了電子型路燈的路段，根據(jù)季節(jié)變化和天氣狀況，通過實(shí)時(shí)采樣環(huán)境光強(qiáng)度，對(duì)路燈的照明亮度進(jìn)行智能調(diào)節(jié)；在夜間，特別是深夜當(dāng)檢測(cè)到汽車和行人的流量十分稀少時(shí)，在不影響辨認(rèn)可靠的情況下，適當(dāng)降低道路的照明亮度，節(jié)約電耗；電量核算能對(duì)市，區(qū)，街道、電控箱甚至每盞路燈進(jìn)行用電量的統(tǒng)計(jì)和核算；故障處理是對(duì)燈具損壞、斷電、斷相、過流、過壓、三相不平衡以及人為破壞等情況，在第一時(shí)間向監(jiān)控中心報(bào)警后迅速生成故障報(bào)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(tǒng)計(jì)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(yù)案是對(duì)一些突發(fā)事件制定度緊急預(yù)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(cái)產(chǎn)的安全。圖3是控制中心軟件的運(yùn)行界面之一。

　　5 實(shí)際應(yīng)用

　　物聯(lián)網(wǎng)的道路照明系統(tǒng)自2009年5月以來，在某國家級(jí)工業(yè)園區(qū)進(jìn)行了安裝和測(cè)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盞路燈采用無線傳感智能控制，共增加成本24600.00元人民幣，道路右邊的100盞路燈采用常規(guī)的控制方式（半夜后單雙號(hào)間隔開燈18:30～6:30），測(cè)試結(jié)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，通過實(shí)際測(cè)試，物聯(lián)網(wǎng)控制的100盞路燈在91天中，節(jié)約電能15925度，一般情況下在產(chǎn)品投入的半年內(nèi)就可以收回全部投資。電耗降低有以下幾個(gè)方面因素：開啟關(guān)閉時(shí)間的調(diào)整，道路右邊的路燈控制方式是根據(jù)季節(jié)設(shè)定開閉時(shí)間（定時(shí)控制）并且是全功率開全功率閉，道路右邊的路燈控制方式是環(huán)境光強(qiáng)度和季節(jié)自動(dòng)控制開閉時(shí)間，開啟時(shí)，由于路面上尚有較強(qiáng)的環(huán)境光，路燈以補(bǔ)光的方式工作，逐漸增加照明強(qiáng)度，路燈關(guān)閉控制類似；深夜控制模式，由于深夜時(shí)企業(yè)與居民用電負(fù)荷減少，低壓電網(wǎng)電壓升高，常規(guī)控制方式下的路燈（道路右邊）異常明亮、眩目，往往造成過度照明，不僅大大增加耗電，同時(shí)也導(dǎo)致燈具、電器實(shí)際使用壽命迅速下降，大量增加維護(hù)量和維護(hù)費(fèi)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)量和視覺舒適度，延長燈具、電器的實(shí)際使用壽命；道路照明的智能控制，對(duì)有學(xué)校、居民密集的小區(qū)、道路轉(zhuǎn)彎處、事故多發(fā)地帶等特殊路段，適當(dāng)提高照明亮度，其余路段則適當(dāng)降低照明亮度。

　　采用物聯(lián)網(wǎng)智能路燈控制后對(duì)故障自動(dòng)偵測(cè)、報(bào)警具有實(shí)時(shí)性好、可靠性強(qiáng)各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，極大地縮短了由人工定期巡查檢測(cè)的時(shí)間和勞動(dòng)強(qiáng)度。

　　6 結(jié)語

　　本文基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)，選擇Freesclae公司MC13213芯片，設(shè)計(jì)了一種嵌入式無線通信模塊，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(yuǎn)程通信模模塊，實(shí)現(xiàn)了路燈的遙測(cè)、遙控，對(duì)節(jié)約公共資源，建設(shè)數(shù)字化和節(jié)約型城市有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。