智慧城市景观照明节能管理系统研究
来源:用户上传
作者:
【摘 要】随着科技的发展与进步，人类社会的发展也发生了翻天覆地的变化，现今的城市建设正在向智慧型转变。而为了解决智慧城市内的道路照明管理存在的巨大问题，需要在太阳能路灯控制器基础上而形成的智慧照明系统中运用新型技术，这样才能使其具有智慧照明、大数据控制等诸多优势。对于景观照明远程监控与节能系统而言，集中监控方式是其的重要组成部分，为此必须完善传统控制方式的稳定性，改变其的操作模式，使其监控方法操作更加便捷。基于此，本文将对智慧城市景观照明节能管理系统进行详细的分析和研究，并同时对GPRS技术与ZigBee技术进行研究分析，进而能够从总体框架上设计该系统，完善该系统。
【关键词】智慧城市;景观照明;节能管理系统;研究
随着现代科学技术的不断进步，城市照明建设的迅速发展，使得智能管理的照明信息管管理系统应运而生，它可以提升城市照明的亮灯率、改善投资环境。目前，有关城市景观照明的研究和应用已进入到了一个新时代，但其仍然存在着很多不完善的地方。一方面，现阶段的城市景观照明主要被应用于政府部门与住宅小区，这使得其的应用范围受到局限，可应用空间过小。另一方面，城市景观照明的控制模式较为单一，多数还在沿用传统的定时钟控制方式，这就使得其在系统运行维护上较为复杂困难。因而，想要解决这些传统管理模式中的操作复杂，耗费人力，可靠性低等问题，就必须对原有的景观照明监控系统进行研究，不断的创新优化该系统，提高其的节能环保效率，这样才能为智慧城市的建设提供帮助，为此，研究好智能化节能管理系统已经是目前的首要目标。
1、城市景观照明节能设计的必要性
城市景观照明系统是城市景观工程的一部分，对城市形象有很大影响，很多城市在建设过程中十分注重景观照明建设，但是在建设过程中过于追求城市形象和亮度，对路灯系统的科学分析论证不足，缺乏统一规划设计，整个城市路灯系统分散另算，没有主次之分。因此导致整个城市景观照明工程的耗电量十分巨大，每天消耗的能源较多。随着节能理念的不断发展和应用，城市路灯照明节能发展受到的关注程度越来越高。节能是未来城市照明系统的发展的要求，从节约能源和环境保护的角度出发，大力发展和推广高效照明工具，营造一种经济、舒适、环保的照明环境，是改善人们的生活质量，满足人们对照明质量、照明环境的更高要求的必要途径。实施城市景观照明系统节能发展，也可以对当前阶段能源紧张问题进行解决，实现能源的充分利用，而且各种节能设备的能耗低，使用寿命长，随着新设备、新技术的不断应用，节能型路灯以及各种设施设备的使用时间更长，减少后期维护成本，对于城市建设可持续发展有十分重要的意义。
2、城市景观照明节能管理系统
为了实现对城市景观照明系统进行节能控制，可以采用ZigBee 网络进行设计，该网络是基于 IEEE802.15.4 标准的低功耗局域网协议，是一种功耗较低的无线通信技术，主要用用于家庭自动化、汽车自动化、智能化等领域，具有多种优点，用于对城市景观照明系统进行控制是最佳选择。
2.1 监控节能系统终端层设计
监控终端是本系统中最基础的硬件设备，主要负责照明系统的设备运行情况、故障信息、电流和电压数据的传输，这些数据最终会被传输到应用层的监控中心，由监控中心实现对照明设备的监控。
2.2 主节点层设计
主节点是系统中的关键部分，主节点负责传感信息，对路灯的工作情况进行了解，并且将收集到的信息通过 GPRS 或短消息的方式远程传输到应用层的控制中心，这一个环节有机融合了3G 技术和无线传感网络技术，可以将路灯的工作情况迅速地传输到监控中心，由监控中心分析情况之后及时作出响应。在路灯端，为了实现对路灯工作状态以及故障信息的监控，需要设计传感系统，基于 ZigBee 技术的 MC13213 的无线传感控制器模块，可以及时采集路灯的工作状态，然后由通信系统将信息传输到 3G数据收发处理模块。
2.3 服务器层设计
系统的服务器层主要是通信软件和管理软件的集合，管理软件必须要满足人性化、多功能化和智能化等优点，并且能够对路灯的开启关闭、故障报警、状态显示等过程进行实时操控，实现路灯系统的智能化管理。通信软件主要通过与 GPRS 保持通信，负责获取程序的控制指令，当程序的控制指令被执行之后可以将指令存入数据库中，该服务器是运行在监控中心的服务器之上的，需要保持和路灯端的通信装置之间的顺畅通信。通信软件可以采用异步 Socket 机制，以 Service 为主要形式，通过执行各种软件指令，完成网络端口的任务，确保城市路灯的工作情况可以被及时监控，当出现故障的时候也能及时响应，对故障问题进行处理。
3、城市景观照明节能设计
3.1 保持合适的照度
合适的照度是道路节能工作中最需要重视的问题，包括两个方面，一个是照明系统的照度必须要满足道路所需，另一个是必须要减少能耗。通过对當前城市景观照明系统进行观察发现，道路照度偏高，不仅增加了路灯的能耗，也削弱了道路两旁的景观照明效果。在确定道路照明系统的照度时，应该要根据现行有效的标准《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006）来进行照度的设计，尽量选择照度合适的光源，减少能源浪费和光污染。照度标准确定之后要计算出准确的照度，可以选择相应的照明计算软件，快速方便地确定灯具布置形式、杆高、路灯间距、光源容量，避免路灯设计系统的盲目性。
3.2 选择高效率的光源
光源指的是路灯的类型，光源的质量也会对路灯系统的节能效果造成较大的影响，当前城市景观照明的常用的光源有高扭钠灯和荧光灯，高扭钠灯是一种节能光源，其透雾性较强，光色比较柔和，使用寿命较长，在相同的照度条件下，其节电水平是普通荧光灯的三倍左右，但是光源的显色性差，不易控制。在城市路灯照明系统设计过程中可以逐渐改变传统的光源，采用高效的节能控制设备和新型光源，实现对光源的自动调节，降低照明线路电能损耗和电扭损耗。 3.3 关闭半数光源
关闭半数光源的方式带来的节能效果最明显，最高的时候可以达到 50% 的节电量，在电力紧张的时候，采用关闭半数光源的方式是节能照明的首选方式。具体来讲，主要采用“亮一隔一”或“亮一隔二”的措施，关闭一部分光源，但是这种方式不能一直采用，因为这种设计方案会减少照度，对人们的出行安全以及维护社会治安带来不利影响，而且还需要在同一个路径上敷设两根路灯供电电缆，反而增加了建设投资的数额。所以在城市景观照明设计过程中，应该要根据不同的灯杆布置方式，确定是否可以采取关闭半数光源的方式进行节能。在关闭半数光源方式中，最合适的灯杆布置方式是交错布置，即左右两边都有对称光源，此时可以尽量使路面的照度保持均匀，在用电量较少的后半夜可以采取这种方式减少能耗。
3.4 智能光源降压—稳压—调光技术
所谓的智能光源降压—稳压—调光技术就是一种智能化路灯控制技术，它的节能效果能达到15% 左右。这种技术主要是将控制装置安装在路灯配电回路的起始端，在前半夜用电量较高时控制路灯回路为全压，在接近午夜和后半夜时，这时的用户的用电负荷较低，电网电压低于220V，因而可以降低路灯回路系统的电压，减少部分的电能消耗。虽然电压被降低，但是对于高压钠灯而言，其不会受低压影响而熄灭。所以采用这种装置和设备可以避免电能浪费，
结语
综上所述，市照明节能管理系统的研究发展必须要在物联网技术的帮助下完成，这样可以做到对区域城市照明监控的智能化控制，及时的获取准确的信息，对于出现故障的地方做到适时的维护，提高了节能效果。而将ZigBee技术与GPRS技术进行有效的融合，可以形成一个新的路灯控制模式，相比较传统的模式而言可以更好的保证系统的可靠运行。在该系统中引入国外产品技术，进而融合“物联网”技术，将可以实现城市照明全方位整体节能，便于节能管理工作的顺利开展。
参考文献：
[1]城市景觀照明的价值取向[J].荣浩磊.照明工程学报.2013（01）
[2]城市景观照明中地理信息系统的具体应用及发展趋势分析[J].单云.电子世界.2016（09）
[3]城市景观照明工程20年回顾[J].何秉云.照明工程学报.2012（S1）
（作者单位：浙江双宇电子科技有限公司）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14930063.htm
