物联网技术下的智能城市照明系统

物联网

  截止2010年底,全国城市路灯数量达1800多万盏,每年耗电约330亿千瓦时。如果每盏灯能节能10%,那么每年可节电33亿千瓦时。每度电按0.6元计算,一年可节省19.8亿元。在8月25日刚结束的“研华物联网创新事业竞赛”中来自苏州大学的睿迅队让这个愿望变成了可能。

  今年的创业大赛自2012年3月正式启动至8月决赛落幕,包括华北、华东、西安、西南、华南在内的五大赛区共有102个团队报名参赛, 75个团队入围初赛,21个团队入围决赛。睿迅队最终以“物联网智能无线照明控制系统”项目获得了组委会大奖。

  “物联网智能无线照明控制系统”融合了传感器技术、物联网技术、3G无线通信技术及嵌入式系统的软件及硬件设计技术,以面——线——点的控制方式实现了城市路灯照明管理方式的多样化与智能化。并在此基础上提供给用户快捷方便的网页管理模式,用户可在世界上任何一台可以上网的计算机或手机上通过身份认证登录控制系统网站,以不同的权限对路灯信息进行查看、控制。一旦发生故障,和电灯电缆被盗等事件,用户可以即时了解故障发生的地点和状态。同时采用飞思卡尔的MC13213芯片的单灯控制终端,各个灯节点模块通过无线ZIGBEE通信,免除了有线控制需要耗费人工布线的麻烦。

  这一项目的价值不仅在于有效地解决目前城市路灯照明管理方式单一、非智能化、布线复杂及维护困难的现状。而且在技术上也实现了重大突破,包含4个发明专利、7个软件着作权、还有1项专利申请。

  其中自主研发的ZIGBEE无线通信网协议,主要涉及网络节点编址机制、帧格式的定义、命令转发机制和状态返回机制。无线传感器节点是无线传感器网络中的最小控制单元,可以接收并执行相应的制命令,也可返回自身状态。无线传感器网络协议采用类似于以太网中IP4地址的编址机制,使用32位(4字节)确定一个无线传感器节点的地址。其中,高两个字节为网段地址,范围为0-65535。低两个字节用于网内地址,可区分为带类型和不带类型两种情况。对于不带类型的情况来说,高5位表示类型,低11位表示类型下的节点号;对于不带类型的情况,高1位默认为0,低15位表示节点号。

  除了ZIGBEE无线通信网协议是自主设计的,还有“HC08通用写入器进入监控状态方法”、“MON08接口批量数据传输方法”、“一种FLASH存储器擦写方法”、“FLASH存储器擦写方法”、“2.4GB信道链接质量及通信距离的测量方法”。

  随着国家经济的快速发展,城市照明市场的需求不断增大,在照明产品中使用先进的控制技术进行节能已成为未来的发展方向。全国各地在“建设节约型社会”国策的推动引导下,纷纷出台相关政策,实现社会的节能发展。城市道路照明系统,作为一个重要的能源消耗系统,其节能潜力十分巨大,市场前景也非常广阔。

  其实在照明控制领域有智能、节能这方面需求的都是该项目的客户,如工厂、办公室、港口等。通过给他们提供硬件设备(单灯控制终端、回路控制终端、无线传输模块)、软件系统、定制服务;从顾客那里收取硬件设备款、服务收入。

  目前该项目已经在全国11个省市地区有应用推广,主要集中于路灯照明这块,主要的应用案例有:江苏省苏州工业园区国际科技园400盏单灯;湖北省大冶市19条回路、1007盏单灯;湖北省麻城市25条回路;黑龙江省牡丹江市前进路100盏推广;辽宁省沈阳市三好路试点安装;山东省济南市经十一路试点安装;其中湖北省大冶市的推广是目前做的最大的,覆盖了大冶市20%的路面,目前系统运行稳定,用户评价良好。

  单灯控制是未来照明领域的发展方向,该系统实现了对城市路灯精确到单灯的灵活多样控制,并可以在无需任何人工干预情况下,为全市照明路灯自动选择最佳节能方案,可以为社会节省大量的电能,经济效益显着;具有能耗监测、故障短信提示和电灯电缆防盗报警等丰富的管理功能,使得维护及时迅速,可以极大地减少道路交通事故的发生,有利于城市的治安;智能化的单灯控制,弥补了当前城市照明和工业照明布线复杂、控制方式单一、维护困难、需大量人工维护和耗电严重等不足,使得我国照明控制进入了信息化、智能化和自动化管理阶段。