廠區(qū)路燈控制系統(tǒng)設計的目的，一是能夠滿足正常使用的需要，在夜間車輛、行人通過廠區(qū)道路時提供必需的照度，確保安全； 二是節(jié)約電能，安裝、使用可靠方便，能夠延長用電設備及燈具的使用壽命，減少維護費用。

傳統(tǒng)的廠區(qū)照明路燈控制系統(tǒng)一般采用時間控制、光照控制等方式，存在路燈使用壽命短、管理開銷大、無法遠程監(jiān)控以及故障維修反應效率低等現(xiàn)象。小編為您介紹巨川電氣無線路燈控制模塊，使每一盞路燈都能遙控、遙測和遙信，實現(xiàn)了網(wǎng)絡化的路燈智能控制。簡化了對城市照明路燈的多樣化、多色彩等復合功能要求，既能滿足廠區(qū)夜間照明安全和降低運行費用的要求，又考慮了節(jié)省系統(tǒng)開發(fā)成本、現(xiàn)場易于安裝。

1.系統(tǒng)結構及工作原理

系統(tǒng)由集中控制器和單元控制器兩部分組成，其結構如圖1 所示。集中控制器安裝于廠區(qū)路燈控制室，包括無線通信模塊、MCU 模塊、時鐘模塊、聲光報警模塊、顯示模塊及鍵盤等部分。

單元控制器安裝在每個路燈的燈柱上，分為信號檢測模塊、MCU 模塊、遠程通信模塊和故障檢測模塊四個部分。

圖1 系統(tǒng)總體結構框圖

    集中控制器向單元控制器發(fā)送時鐘控制的開/關燈信號、自動/手動控制信號等信息，并能收到來自單元控制器的路燈開關狀態(tài)、消耗功率及故障診斷等信息。單元控制器作為控制終端接收集中控制器通過無線網(wǎng)絡發(fā)送的控制路燈開關時間段設定的指令，也可以采集廠區(qū)是否有人或車輛通過、環(huán)境光亮度以及路燈故障等信息，以此作出路燈打開/關閉、路燈點亮的程度以及路燈故障報警等指令，實現(xiàn)按需而控。

 1. 通信網(wǎng)絡

無線網(wǎng)絡組網(wǎng)方便、布局容易并且維護簡單，已逐步應用于各種生產(chǎn)領域。可以采用自己組建無線專網(wǎng)的通信方式，也可以選擇利用已有無線網(wǎng)絡的通信方式。

對于廠區(qū)路燈控制而言，自己組網(wǎng)建設費用過高。移動無線網(wǎng)絡信號覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸可靠，利用其現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎的閑置能力就可以滿足廠區(qū)路燈控制系統(tǒng)信息傳輸?shù)囊蟆?/p>

GSM 和GPRS 是無線通信的兩種方式。GSM 短信通信實時性差、信息量受限； GPRS 是基于GSM 系統(tǒng)的無線分組交換技術，具有傳輸速率高、實時性好及永遠在線的特點，而且GPRS 通信按流量計費，廠區(qū)路燈與城市路燈不同，照明燈具節(jié)點數(shù)量不多，結合經(jīng)濟效益考慮以及物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢，選用GPRS通信方式。

 2. MCU 模塊

微處理器（ Micro Controller Unit,MCU） 實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進行運算、處理、存儲及通信等功能，是系統(tǒng)的大腦。選擇芯片時主要是從微處理器的基本性能參數(shù)、增強功能、存儲介質和適用環(huán)境等方面進行考慮。選擇ATMEL 公司的ATmega64 作為集中控制器和單元控制器中的MCU 模塊。

ATmega64 是一款高性能低功耗的8 位微處理器，數(shù)據(jù)吞吐率高達1 MIPS /MHz,具有64 KB 的Flash、2 KB 的E2PROM,擦寫次數(shù)可達10 萬次，可用來存儲路燈的各種設定參數(shù)和狀態(tài)信息，直接驅動液晶顯示模塊，并帶有多路輸入輸出口，方便與鍵盤、報警器等輸入輸出裝置連接，且編程簡單。

3.電路設計

   信號采集電路

    單元控制器需要對廠區(qū)路燈環(huán)境實時檢測以做出控制決策。選用光敏電阻實現(xiàn)廠區(qū)光線明暗變化檢測。光敏電阻與普通電阻串聯(lián)分壓后電壓信號傳送至單片機進行A/D 轉換。隨著光線明暗的變化，光敏電阻的阻值也在變化，從而改變PF0 腳的電壓，該電壓經(jīng)過單片機片內A/D 轉換器轉換成數(shù)字信號并被分析處理，從而實現(xiàn)對路燈照明照度的控制。

    廠區(qū)過往行人與車輛檢測選用D203S 型熱釋電紅外人體傳感器來實現(xiàn)，其測試范圍在0. 5 m 內，若要應用于廠區(qū)路燈的真實場景，需要選擇專業(yè)廠家生產(chǎn)的熱釋電紅外人體探測器，測試范圍在30 ~300 m 不等。當廠區(qū)有車輛或行人通過時，熱釋電紅外人體傳感器就能檢測到人體的遠紅外輻射從而產(chǎn)生電信號，由于該信號變化緩慢、幅值小于1 mV,因此需要經(jīng)過一個專門的信號處理電路，使得傳感器輸出信號的不規(guī)則波形轉變成適合于單片機處理的數(shù)字信號，選用BISS0001 為熱釋電紅外人體傳感器的專用處理芯片，它主要由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構成。

    單元控制器通過光敏電阻自動控制路燈的開關狀態(tài)及燈光的強弱，并與熱釋電傳感器配合，將光照度調節(jié)到合適值，使系統(tǒng)運行達到節(jié)能、安全的效果。

   通信電路

    系統(tǒng)中集中控制器向單元控制器發(fā)送開/關燈、控制方式等信號； 單元控制器向集中控制器發(fā)送故障路燈位置等信息，雙方通信通過GPRS無線網(wǎng)絡實現(xiàn)。GPRS 模塊采用Simcom 公司的SIM300D 無線通信模塊，該模塊外形小巧，內部集成了TCP/IP 協(xié)議，具有射頻天線、本地SIM卡連接及RS232 串口等接口，可采用內部擴展的AT 指令進行操作，功能強大且開發(fā)簡單。

    故障檢測

單元控制器設有電流檢測功能，通過電流檢測可以判斷路燈是否故障。如果路燈故障，通過路燈的電流會極小甚至為零，不足以驅動LED 發(fā)光，則故障檢測點的電壓會低于給定的基準電壓，通過電壓比較電路給單片機送入一個報警信號。

  路燈智能控制終端系統(tǒng)能實現(xiàn)以下功能：

1） 廠區(qū)路燈夜間無行人及車輛通行時，路燈微亮； 當檢測到遠方有物體接近時，路燈由微亮轉為全亮，保證照明需要； 車輛、行人通過后，路燈自動切換為微亮。

2） 在清晨、傍晚時，路燈可以根據(jù)環(huán)境明暗變化，實現(xiàn)自動開關； 并可以根據(jù)環(huán)境亮度調整燈具照度，保證使用需要。

3） 系統(tǒng)在白天不使用時，能夠自動轉為休眠狀態(tài)，降低系統(tǒng)功耗。

4） 有手動功能，可以分別控制每個路燈的開/關狀態(tài)。

5） 可進行路燈的電能消耗統(tǒng)計。

6） 具有路燈故障檢測功能。當有路燈損壞時，可以進行聲光報警，并指示故障路燈的具體位置。

    結束語

     廠區(qū)路燈智能控制終端能實現(xiàn)對廠區(qū)路燈科學的管理和智能化的監(jiān)控，同時系統(tǒng)的無線路燈控制模塊體積小、價格低，便于現(xiàn)場安裝與維護。經(jīng)過實驗調試，系統(tǒng)運行安全可靠，運行成本低，監(jiān)控方便，能滿足廠區(qū)路燈的智能化控制要求。隨著移動無線網(wǎng)絡的發(fā)展和日益完善及其在物聯(lián)網(wǎng)方面的投入，相信這種控制方案在路燈的管理與控制上將會有廣闊的應用前景。