智慧路灯监控系统设计

丁久凤

摘要：经济的发展推动了我国科学技术的不断成熟，城市道路照明是方便城市居民出行活动的必备条件，近年来全国大中城市格外重视道路照明和夜景照明工作。 在我国道路照明系统建设中，主要应用高压钠灯作为照明设备。虽然高压钠灯能够在一定程度上满足当前道路照明的需求，但高压钠灯能耗较大，使用寿命相对有限，已经无法满足日益增加的智慧城市道路照明需求。LED路灯在应用中能耗相对较低，同时拥有较为优质的显色性，并且使用寿命较长，已经成为当前对城市道路照明工具进行更新的重要选择。将智慧路灯建设理论应用到LED路灯上，能够增加LED路灯的功能性，如可通过无线传输等通信技术，使路灯能够作为基础性设备构建物联网，基于此，对各类路灯进行远程操控与管理，使之可根据当前时段内的车流量及天气情况等，自动选择照明方案，自动调节亮度，并对故障进行分析，实现故障自动报警。此外，智能路灯在应用中还拥有灯具线缆防盗及远程抄表等诸多功能。智慧路灯的应用能够对社会发展产生深远的影响，带来更加可观的经济效益，且其节能性还能有效应对目前国际日益严峻的能源危机。

关键词：智慧路灯;监控系统;设计

引言

城市道路照明是城市公共设施的重要组成部分。随着各种基础设施的不断完善，传统设施必将面临多杆林立的情况，为集约利用资源，路灯杆与道路上其他设施杆件应尽量整合，相应的设备箱体也应该进行合并，并与其他智慧应用相结合，加载相应的智慧设施，形成智慧合杆、智慧合箱。

1智慧路灯系统的构成模块

首先是信息采集模块。在智慧路灯建设中，智慧信息采集模块能够对当前路灯工作地点的环境信息进行有效采集、汇总，并传至管理平台。通过各信息采集模块的联动使用，能够实现对各区域内实际环境情况的收集，进而在城市内部形成信息收集网，帮助相关人员实时了解城市各区域的环境情况，并通过收集的数据信息分析目前各区域环境状态是否出现异常。其次智能监控模块。智能监控模块在应用中能够进行全景式的视频监控，同时能够进行跟踪监督与智能识别。该模块会应用高清摄像传感器，并且所配备的硬件计算能力相对较高，能够在路灯附近进行24h高清监控。通过各监控模块的配合，能够完成对对象的不间断监控工作。该模块在应用中既能够使交通运输部门更为有效地开展道路调控疏通工作，又能够应用在各类安全防护及案件侦查领域，有助于维护社会安定。

2智慧路灯监控系统设计

2.1灯光自动调节

首先，对硬件平台进行电复位。如果路灯处于弱光环境，它会自动亮起来，它的亮度会随着外界光线的强度自动调整。如果街灯处于较强的外部光环境，它会自动关闭。路灯亮度变化的实现过程如下:当外部光强大于60(范围为0~100)时，路灯将自动关闭;当外部光强小于或等于60时，路灯会自动亮起，其亮度会随着外部光强的变化而变化。随着路灯所处环境的变化，其亮度值也会随之变化。当光线在实验中被快速遮挡时，其亮度也会很快，具有一定的实时性和灵活性。

2.2车辆与行人检测

为了实现路灯灯光随车辆和行人通行情况实时变化的功能，路灯终端实时监控经过路灯的车辆和行人，并随监控情况自动改变工作状态。同时，将照明亮度信息实时反馈到控制中心。路灯终端通过超声波检测模块实现对车辆和行人的传感功能。当路灯在一定时间范围内没有检测到过往车辆和行人时，会自动进入节能(睡眠)状态，即亮度值较低。一旦感知到车辆和行人经过，路灯就会立即醒过来，光亮度值恢复到正常工作状态。

2.3智能太阳能LED路灯控制系统

路灯控制系统主要由路灯控制器、节点网关和监控中心三部分构成。该路灯控制器可以通过终端控制模块的ZigBee节点进行自组网。ZigBee/GPＲS网关组建了数据通信网络，负责网络管理和路灯数据汇聚与管理，再通过GPＲS模块与云平台建立数据通信，实现监控中心/手机APP发送控制命令和各路灯状态数据的上传等工作。同时，实现LED路灯的无线远程状态实时监控，并通过无线监控网络向路灯控制器发送调光指令，调控太阳能LED路灯亮度。监控中心安装系统管理软件，管理维护人员通过Web页面或手机APP访问服务器，登录平台，管理和控制各路灯的运行状态。终端控制器包括STM32单片机主模块、能产生10v和3.3v直流电的电源模块、充电模块和放电模块以及ZigBee模块，主模块分别与充放电模块、电源模块、以及ZigBee模块相连接。充电模块通过与太阳能板连接吸收太阳能为蓄电池充电，上述两个电路都与蓄电池连接。主控制器的作用是采集和监测数据。以便实时监测系统充、放电回路的状态，保证系统供电正常，减少对蓄电池的损害。通过ZigBee模块通信功能以及该系统的基本控制功能，形成了LED路灯组网控制终端，通过无线网络以及云平台对路灯进行统一控制和管理，起到降低人工管理和维护费用。系统控制端之间采用网状网络拓扑结构，其结构自组网、自愈功能强大，具有高可靠性。路灯终端控制模块主要是执行监控中心下达的控制指令和上传所采集到的路灯节点数据，并选择最佳路径传输数据；ZigBee/GPRS网关集成了协调器控制端和GPRS网关模块。Zig-Bee/GPRS网关是路灯终端控制模块与监控中心的通信枢纽，负责组网和网络管理。云平台与远程数据监控中心建立数据通信。系统监测管辖的区域的路灯是否有故障，如果检测到故障路灯，就将其编号及故障代码等故障信息发送给监控中心/手机APP，以便及时、高效的处理路灯故障。

2.4监控设备

在智慧路灯上集成视频监控设备，可以对区域内车流、人流等数据进行监测，收集到的数据可以用作安保或监控等用途，通过搭建在先进性、互通性、功能性、扩展性方面更先进的智能视频监控管理平台，实现大数据的收集和计算等功能。重点进行交通流采集、交通执法等视频监控，并逐渐拓展视频监控的衍生功能，如在移民区桥兴小学门口的智慧灯路灯上搭载多个公安天网的高清摄像机，支持远程终端查看并具有后期处理功能，将数据传输到天网平台进行处理，辅助公安管理部门做出相应决策，提升移民区的安全管理水平。

结语

总之，路灯作为人们熟悉的载体，是智慧移民区建设的最佳切入点，智慧路灯系统正在迅速代替手动控制、单灯控制、声光控制等。智慧路灯融合智慧照明、环境监测、一键求助、信息发布、环境感知、紧急呼叫、充电桩等多种功能，但目前只是各项功能的初步设计或拼凑，各项功能都需要完善及改进，使之更加符合人们的生活需求。智慧路灯和智慧移民区的结合还有很长的路要走，二者需要融合推进，既体现在技术层面，也需要政府各职能部门之间的整体统筹协调。智慧路灯的建设，还需要广泛听取群众的意见，强化群众参与程度，吸引高精尖技术，有效减少道路“公共经费”投入，极大地节约智慧城市移民区建设成本，给政府及公众带来切身利益。智慧城市和智慧移民区产业市场前景广阔，近年来，云计算、大数据、传感技术等相关配套技术实现了爆发式增长，智慧移民区利用先进的网络信息技术，实现了智慧式管理和运行，为移民区创造了更好的生活，为保障生态美、产业优、百姓福的和谐新武威贡献了一分力量。

参考文献

[1]臧锋,王鹏展.数字化驱动下的城市智慧杆件运营体系发展路径[J].照明工程学报,2021,32(4):182-188.

[2]刘睿莹,陈如清,朱荷蕾.面向智慧城市建设的LED路灯智能控制系统设计[J].嘉兴学院学报,2018,30(6):69-75.