路灯节能控制系统设计及其软件实现

路灯节能控制系统设计及其软件实现

姚丹丹，王宜怀，谭碧云

(苏州大学计算机科学与技术学院，江苏 苏州 215006)

摘 要：在分析路灯巡检方法、节能模式的基础上，设计路灯节能控制系统。该系统框架总体分为3层，终端层在每盏路灯中嵌入物联网通信模块作为控制单元，实现路灯的单灯控制，中间层采用32位CodeFire 系列MCF52223芯片作为控制单元，结合MC13211实现数据传输，服务器层直接面向路灯管理者，使其通过浏览网页即可对整个城市路灯进行智能化控制。在此基础上，提出路灯节能控制系统的Web 软件设计方案。应用结果表明，该系统运行稳定、节能效果明显。 关键词：路灯管理；节能模式；Web 数据库；GPRS-ZigBee 通信

Design of Street Lamp Energy Saving Control System

and Its Software Implementation

YAO Dan-dan, WANG Yi-huai, TAN Bi-yun

(College of Computer Science and Technology, Soochow University, Suzhou 215006, China)

【Abstract 】On the basis of analyzing the methods of monitoring, energy saving modes of street lamps, this paper designs a novel energy saving control system. This system framework is divided into three layers, including terminal layer, middle layer and server layer. In the terminal layer, in order to control a single street lamp, it puts a things communication module into the lamp as core control unit. In the middle layer, it uses the chip of 32 bit CodeFire series MCF52223 as a control unit, with the chip of MC13211, completing the transmission of data. In the server layer, street managers can control all of the city lights intelligently through visiting the Website. On this basis, the paper proposes a novel software control scheme of Web. Application results show that the system deploys into operation stably for a long time and obvious power consumption is achieved.

【Key words 】street lamp management; energy saving pattern; Web database; GPRS-ZigBee communication DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2012.03.079

计 算 机 工 程Computer Engineering 第38卷 第3期 V ol.38 No.3 2012年2月

February 2012

·工程应用技术与实现·文章编号：1000—3428(2012)03—0240—03文献标识码：A

中图分类号：TP393

1 概述

目前路灯控制中，极少能实现利用一台计算机控制单灯及自动检测单灯故障。针对这种状况，本项目充分研究并融

合传感网络技术、

3G 通信技术及嵌入式计算机系统软硬件设计技术等应用于城市照明，开发新型智能路灯控制系统。实现利用一台计算机控制全市单灯。为节能、路灯自检、自动管理、延长路灯使用年限提供了技术基础，是现代路灯智能控制的根本解决方案。目前，市面上的路灯控制系统大部分不能实现单灯控制、路检与节能[1]。有的采用进口部件，利用电力载波通信，实际效果表明不适合中国电网，波动大、通信误差多、成本也高[2]。还有一部分采用GPRS 直接控制单灯，这种方案不可行，需要大量电信通信，成本高、效 率低。

本文系统是GPRS 到路端，ZigBee 完成单灯之间的通 信，是物联网的典型应用，成本低、效率高、稳定性好。限于篇幅，本文重点分析节能模式及节能潜力，并在硬件系统基础上，提出控制系统及节能模式的Web 软件设计方案。

2 路灯控制系统的节能模式研究

本文采用Freescale 公司的高性能32位CodeFire 系 列[3]MCF52223芯片[4]作为控制单元，结合MC13211[5]的无 线传感网络的微控制器完成数据传输，实现单灯控制。为了达到节能的目的，需要控制软件具有灵活的控制方式。本文

提出多种节能控制模式，以下简单列举2种。

(1)1/2、1/3等控制模式。在行人车辆不太多的情况下，

可以采用隔一盏、隔2盏亮灯的模式。这样，既能满足地面基本光照，又能达到节能的目的。

(2)按地球经纬度控制模式。由于地球经纬度的差异，使得各地的日出日落时间不一样，同一地方不同时间的日出日落时间也不一样。如果统一设定开关灯时间，既浪费能源，又不能达到很好的控制效果。比如说，大冶市一月中旬的日出时刻为07︰21︰00，日落时刻为17︰33︰00，七月中旬的日出时刻为05︰28︰00，日落时刻为19︰28︰00。如果统一设定开灯时刻为17︰30︰00，那么到七月份，则会造成很大的资源浪费。

基于该情况，本文提出按日出日落时间自动调整开关灯时间。将当地的日出日落时间表导入系统，设置开关灯偏移时间。这样随着季节的变动，开关灯时间会自动地随日出日落时间的变化而变化。开灯偏移量与日落时间决定了开灯时间，即开灯时刻=日落时刻+开灯偏移量；关灯偏移量与日出时间决定了关灯时间，即关灯时刻=日出时刻+关灯偏移量。

3 路灯节能控制系统的体系结构

基于B/S 的路灯控制系统框架总体分为3层，系统框架

如图1所示。基金项目：国家自然科学基金资助项目(61070169)

作者简介：姚丹丹(1985－)，女，硕士研究生，主研方向：嵌入式系统；王宜怀，教授、博士；谭碧云，硕士研究生 收稿日期：2011-04-20 E-mail ：yihuaiw@