隨著我國工業自動化的不斷發展和提高，工業自動化技術廣泛應用於各個領域。采用工業自動化可以把人從繁重的體力勞動、腦力勞動及其惡劣、危險的工作環境中解放出來。據統計，國內的各大城市路燈控製係統能源利用率還是處於較低水平狀態，路燈電費和維護費占用了政府財政支出一大筆費用。目前大部分傳統的路燈節能控製係統存在著智能化程度低、通訊穩定程度差、路麵照度分布不均、耗費大量人力物力等問題。本文是基於無線網絡通信技術，設計了一套采用自組網跟DTU/RTU實現的路燈智能控製係統。

　　市政路燈實現集中控製的核心問題是通信問題。路燈集中控製係統采用無線控製技術，利用中國運營商的無線數據傳輸功能實現傳輸控製信息。主站是一台擴展了無線通信功能的計算機，運行路燈控製程序;從站是專門開發的具有無線流量通信能力的路燈控製器。可對範圍內的所有路燈集中控製、實時數據監測、異常智能分析及故障報警，以防止設備老化及丟失所帶來的問題，同時還可以實現路燈管網和其他設施配置信息化管理，以滿足後續用戶需求的升級。

　　1、係統項目設計

　　無線路燈控製器具有普通路燈控製器定時開關燈的功能，由於包含了無線遠程控製功能，本控製器中擴展了交流電流測量功能，這就使係統具備了電流遙測能力， 本係統設計采用的是自組網(ZigBee)和RTU兩種無線傳輸設備，分別采用自組網(ZigBee)網絡與2G/3G/4G網絡。

　　自組網(ZigBee)網絡是通過自組網(ZigBee)協調器節點與各個自組網(ZigBee)路由節點兩者構成。其中自組網(ZigBee)協調器節點一邊連接本地控製中心，方便現場工作人員及時了解和控製路燈係統，另一邊連接RTU，通過2G/3G/4G網絡把自組網(ZigBee)與遠程控製中心連接起來，形成遠程控製功能;從而起到組建和管理自組網功能。自組網(ZigBee)路由節點主要是用於自身數據收發和轉發其他路由節點的數據，起到自主轉發，自主修複功能。所以自組網(ZigBee)在通信傳輸過程中是不需要無線通信費用，且可以利用自組網(ZigBee)的I/O跟A/D腳實時的采集路燈的工作狀態，方便管理人員維護。

　　2G/3G/4G網絡主要作用是與遠程服務器進行無線通信使用，通過移動運營商(移動、聯通、電信)無線網絡基站跟數據中心聯網通信，對路燈進行數據采集及其控製的作用，所以這部分的數據傳輸會產生一部分的費用，路燈管理部門需要支付移動運營商流量費用。

　　2、係統功能

　　2.1、路燈控製係統

　　路燈控製係統是由一個遠程控製中心跟多個本地控製中心組成：遠程控製中心通過營運商的網絡統籌管理多個路燈子係統(一個自組網(ZigBee))，主要的功能是匯集各個自組網(ZigBee)子係統采集的路燈相關數據，並執行相應的控製指令。另外一個是本地控製中心(自組網(ZigBee))，主要是采集自組網(ZigBee)子係統的數據，並對數據進行分析及其控製。路由控製係統使用本地控製跟遠程控製的方式。保證了通過一個遠程控製中心對所有路燈進行統一管理及其統一控製，減少了人力物力的開支，達到路燈管理的高度集中化跟智能化。同時也可以根據現場的實際情況，進行特殊控製，雙中心的兩級控製保證了整個路由係統穩定可靠地運行。

　　路燈控製中心實現的功能是利用運營提供的網絡和自組網(ZigBee)協調節點，對整個自組網(ZigBee)子網下的路燈控製器進行遠程數據采集和控製，包括路燈參數配置、控製路燈開關、亮度調節、蓄電池充電、電流采集、電壓采集、LED故障檢測、LED故障報警、計算功率以及功率因數等。利用電壓電流傳感器連接自組網(ZigBee)的A/D腳和I/O腳，能夠實時的顯示路燈各種狀態包括：亮度、電壓、電流、功率、功率因數和路燈電路故障報警等信息。可以實現實時調度事件、讀取數據記錄、監視事件和報警應答等操作。

　　1、數據采集功能：利用自組網(ZigBee)的A/D采集腳連接電壓或者電流傳感器，實時采集太陽能電池板在充電和膠體蓄電池在放電時，路燈係統電流、電壓、功率因素等數據變化，實時檢測設備的運行狀態。

　　2、電路過載保護：路燈控製係統提供了電路過載保護係統，通過實時采集到的數據進行分析處理，保證負載處於合理範圍內，防止由於過高電壓或者電流照成了整個路燈係統故障。

　　3、遠程配置功能：可以通過自組網(ZigBee)連接路燈的智能控製器，通過本地控製中心或者遠程控製中心修改智能控製器參數跟WBee參數。

　　4、自動控製功能：在本地路燈控製係統，通過智能控製器設置的參數，讓路燈按預先設計好的時間計劃自動調節路燈開關時間。

　　5、巡檢功能：采集數據中心可以自動巡測每路路燈的開關狀態，出現異常發送報警信息，並把異常信息進行記錄。

　　6、控製功能：遠程控製中心可以隨意開關任何一盞路燈並可以支持全開或者全關路燈，可以設置定時開關路燈。

　　7、數據存儲：強大的Oracle數據庫，可以對路燈安裝時間、地點(坐標)、運行參數、工作時間、功耗等用戶關心的信息進行記錄存儲，對路燈的異常情況和路燈的處理信息進行保存。

　　8、數據查詢：遠程控製中心可以通過互聯網(手機或者電腦)查詢任意時間段每路路燈數據信息，及其運行狀態，並可以對路燈路的曆史數據查詢。

　　9、遠程維護：可以進行遠程網絡維護，模塊具備遠程參數設置和維護功能，可以對控製器、WBee等控製設備進行遠程升級。

　　10、報警功能：通過自組網(ZigBee)的I/O腳實時監測路燈的電路工作情況，出現路燈故障後，遠程控製中心可以準確獲取故障燈的位置信息，並通過控製中心的短信服務器發送短信告訴相關工作人員。工作人員可以在最短時間內趕到現場進行維護。通過實時采集電力線的電流、電壓狀況，通知采集數據中心，從而可以進行防盜。

　　2.2 、節能策略係統

　　智能節能控製係統，在限定的時間段內和允許的調亮範圍內實現對路燈功率的自動調節功能，通過單片機控製可控矽的導通腳，對路燈的功率進行自動調節。智能感應功能，當白天出現光線達到預期要求時路燈自動關燈;當晚上時有人或車輛經過(移動物體)時，自動打開路燈或者增強路燈的亮度;而在一段時間內沒有人或車輛經過，自動延時後關閉路燈或者減弱路燈亮度。已到達到減少電力的功耗，對節能減排起到一定的作用，也可以減少市政財政支出。

　　3、冗餘控製

　　2G/3G/4G無線流量的數據傳輸需要通過國內的電信運營商提供網絡服務進行網絡接入，本係統不對運營商對於信息傳輸的實時性不做承諾。雖然大多數情況下延時不會超過1秒，但是在網絡使用高峰期期間無線數據使用量特別大的時候，延時數增大並不稀罕。

　　考慮到這個情況，本係統的路燈控製器提供可以自動轉換的兩種運行模式，當收到主站的命令時，立刻根據命令進行工作;當不存在來自主站的命令時，按照此前最後一天的開燈關燈時間進行工作。根據這樣的原理，主站一個星期不開機，對係統的正常運行也不會造成能夠察覺的影響，係統具備了良好的穩固性。

　　4、總結

　　現在比較常用的路燈控製係統是：時間控製、光照控製等比較傳統的路燈照明控製係統。上述的兩種控製方式存在著管理開銷大、電能浪費、無法遠程監控以及故障維修反應效率低等現象。如果使用布線的方式達到遠程控製的目的，不僅設備和施工費用投入巨大，還存在布線麻煩，後期設備故障維護困難及費用極高等等問題。因此需要尋找一種在社會效益、經濟效益上均有顯著效果的管理監控係統是城市道路照明發展的必然方向。從路燈控製係統的成本、可靠性、信息化、應用前景等方麵考慮。基於無線網絡傳輸技術，利用自組網(ZigBee)/RTU無線通信技術特點設計一套無線自組織蜂窩型網絡路燈遠程控製係統，然後在結合傳統路燈控製係統的時間控製、光照控製的優點，無疑是實現路燈節能控製係統智能化、信息化、可靠性、低成本的理想目標。