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应用于智能电网物联网智能路灯系统 　　摘 要：节能减排是社会发展的必然要求，文章给出了应用于智能电网的物联网路灯系统的设计方法，该系统能够按照智能电网的节能要求动态地调整路灯的亮度，以完成节能目标。文中同时提出了单车节能控制公式，并通过仿真实验对系统节能效果进行了验证，从而证明其符合智能电网的节能要求。 关键词：物联网；智能电网；LED路灯；节能控制 中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）08-0070-03 0 引 言 物联网最先起源于1999年麻省理工学院（MIT）自动识别中心提出的网络无线射频识别（RFID）系统[1-2]。2005年ITU在突尼斯举行的信息社会世界峰会上正式提出了物联网的概念，并发布了《ITU互联网报告2005：物联网 》。ITU报告中指出将任何时间、任何地点、连接任何人，扩展到连接任何物品，万物的连接就形成了物联网[3]。 物联网被提出之后引起了广泛地关注，研究人员对其做了大量研究。从技术角度来看，文献[4]针对物联网海量数据问题，提出了一种面向物联网传感器采样数据管理的数据库集群系统构架IoT-ClusterDB，为物联网数据存储与查询处理提供了一种可行的解决方案[4]。文献[5]研究物联网的安全与隐私问题，利用可信计算技术和双线性对的签密方法提出了一个物联网安全传输模型，满足了物联网的ONS查询及物品信息传输两个环节的安全需求[5]。从应用角度来看，文献[6]将物联网技术应用于购物引导系统，大大提高了工作效率，为了顾客节省等待时间[6]。文献[7]将物联网技术应用于电动汽车智能充换电服务网络当中，实现了电动汽车电池高效有序的管理[7]。文献[8]提出基于物联网的远程智能家居控制系统，将家居中的电器产品连入网络，真正实现了智能化[8]。文献[9]针对多车道复杂车辆行驶状况，借助物联网解决方案提出利用改进边缘势场函数来描述车辆行驶中动态产生威胁关系的方法[9]。 随着计算机技术和通信技术的发展，路灯系统的功能越来越完善，智能化程度越来越高。而路灯系统所使用的传感器如光强度传感器、微波车辆检测传感器，不需要在所有的路灯上都安装或者不需要安装在路灯上。路灯节点与在其周围分布的传感器相互通信，构成一个无线传感网络，适合用物联网方案来解决。 1 物联网路灯体系构架 物联网路灯系统分为四层：感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层[10]。在物联网路灯系统中，路灯节点（包括其中的各种检测、报警装置）、光传感器、微波车辆检测器、摄像头构成了传感层。ZigBee无线传感网络、GPRS网络、Internet构成了网络层。管理服务层包括数据中心、控制中心服务器、智能手机、平板电脑等。综合应用层包括智能电网、智能交通网络、智能路灯。 在感知识别层中，光传感器用于检测光照强度，对路灯进行光控。由于相邻路灯的光照强度基本相同，不需要每盏路灯都安装光传感器，系统中将路灯覆盖区域进行分区，每区中安装一个光传感器即可。凌晨时车辆很少，系统用微博车辆检测器检测车辆的出现，然后适时开启路灯。路灯上的摄像头采集道路交通信息，为智能交通提供数据支持。 网络构建层主要利用ZigBee、GPRS接入Internet。ZigBee终端节点和路由器将信息发送给协调器，协调器通过RS232与GPRS模块连接，GPRS通过网络将信息上传给服务器。 管理服务层包括服务器、手机、平板电脑，通过这些设备对数据进行处理，将大规模数据高效可靠地组织起来，为上层应用提供支持平台。 在综合应用层中，物联网路灯系统与智能电网进行交互，按照智能电网能耗要求进行亮度调节；同时系统将传感器和摄像头采集到的信息传递给交通管理系统，对数据处理后用于交通管理。图1为物联网路灯系统的构架图。 2 物联网路灯控制策略 凌晨车辆较少时，路灯系统不需要像傍晚车流量大时全功率开启工作，无车时可以以最低亮度进行照明；而当车辆出现时，由于车辆很少，也可以以低于标准的亮度进行照明以节约能源。本文综合考虑照明亮度和智能电网的节能要求，提出了物联网路灯系统的照明策略。 2.1 系统工作流程及相关参数计算 （1）确定节能要求 系统首先由智能电网根据城市节能要求提出路灯系统期望能耗要求W，然后根据城市历史车流量情况确定时刻t。在t之前车辆较多，路灯常亮；在t时刻之后车辆较少，路灯智能调节亮度。最后根据道路照明要求确定路灯常亮时的亮度A，并通过转换系数计算出能耗aA。 （2）智能调节时期期望能耗计算 t时刻之前路灯亮度不变，能耗也不变，路灯节能主要是在智能调节时期。定义W1为智能调节期间期望总能耗，定义T（n1，n2）为n1～n2时刻