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基于RFID技術(shù)的LED路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計方案

發(fā)布時間:2011-08-11

中心議題:

  • 基于RFID 的LED路燈只能控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)
  • 基于RFID 的LED 路燈智能控制系統(tǒng)主要功能
  • 基于RFID 的LED 路燈智能控制系統(tǒng)工作流程


與使用傳統(tǒng)光源( 如高壓鈉燈、金鹵燈) 的路燈相比,LED 路燈具有無需預(yù)熱、耐頻繁開關(guān)、壽命長、抗震性好、光色好、無污染、適應(yīng)的環(huán)境范圍廣及節(jié)能的優(yōu)勢,因此,國內(nèi)已有多個城市建成了LED 路燈示范道路。但是,我國大多數(shù)城市特別是中小城市的路燈管理系統(tǒng)均采用鐘控、光控或較簡單的自動控制系統(tǒng),在這種粗放的管理方式中,存在路面長時間無車而路燈仍處于開啟狀態(tài)的問題,不僅給道路照明造成很大能耗負擔,也與當前倡導(dǎo)的節(jié)能環(huán)保理念相違背。

本文應(yīng)用射頻識別( Radio FrequencyIdentification ,RFID) 技術(shù),結(jié)合設(shè)置在路面的讀寫裝置、安裝在車輛上的射頻標簽,設(shè)計了一種LED 路燈自動控制系統(tǒng),實現(xiàn)對LED 路燈的智能開關(guān),既能夠節(jié)約能源又可以有效減輕工作人員管理路燈系統(tǒng)的工作負擔。

1 基于RFID 的LED 路燈智能控制系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

路燈控制系統(tǒng)由監(jiān)控中心服務(wù)器和RFID 智能終端兩部分組成,二者之間采用無線網(wǎng)絡(luò)傳送加密后的數(shù)據(jù)和指令,系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示。監(jiān)控中心服務(wù)器由配置管理服務(wù)器、監(jiān)控中心數(shù)據(jù)庫和無線通信子系統(tǒng)三個部分組成。RFID 智能終端由RFID 讀寫器、智能控制、無線通信三個模塊組成,各個RFID智能終端的間隔距離根據(jù)道路限速確定( 如限速60km 的道路,通常為3km 左右安裝1 套,參見本文3. 2 節(jié))。


圖1 LED 路燈智能控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

2 基于RFID 的LED 路燈智能控制系統(tǒng)主要功能

圖2 為基于RFID 的LED 路燈智能控制系統(tǒng)安裝示意圖。其中在汽車上安裝車載RFID 標簽,道路邊安裝RFID 智能終端,交通管理部門中心機房安裝監(jiān)控中心服務(wù)器。除特殊情況下監(jiān)控中心服務(wù)器可以強制亮燈外,其他時段均可利用RFID 智能終端來控制路燈的開啟和關(guān)閉,可以達到節(jié)約能耗和人力的目的。除此之外,本系統(tǒng)還具有集中控制與自動控制相結(jié)合、實時數(shù)據(jù)采集、關(guān)鍵數(shù)據(jù)保護、終端與監(jiān)控中心服務(wù)器互相認證、車輛跟蹤的功能。[page]


圖2 基于RFID 技術(shù)的LED 路燈智能控制系統(tǒng)安裝示意

(1) 集中控制與自動控制相結(jié)合
通過中央控制和RFID 控制相結(jié)合,系統(tǒng)提供靈活、方便、可靠的開關(guān)燈控制功能,監(jiān)控中心服務(wù)器自動執(zhí)行群控開關(guān)燈,也可全天候控制任一智能終端執(zhí)行開關(guān)燈,可隨意設(shè)置路燈的省電模式,也可對一年中的各類節(jié)假日進行開關(guān)燈設(shè)置。

(2) 實時數(shù)據(jù)采集
智能終端將通過其作用范圍內(nèi)帶有RFID 電子車牌的車輛數(shù)目、類型等參數(shù)通過無線信道發(fā)送回監(jiān)控中心,監(jiān)控中心配置管理服務(wù)器對這些數(shù)據(jù)加以分析、處理后,以直觀的圖形或表格形式提供給管理人員,為相關(guān)決策提供準確的依據(jù)。

(3) 關(guān)鍵數(shù)據(jù)保護
智能終端有備用電池,以確保交流供電中斷后系統(tǒng)仍能正常運行。RFID 智能終端的數(shù)據(jù)保存在FLASH 中,保證數(shù)據(jù)不丟失以及保障系統(tǒng)同監(jiān)控中心全天候通訊。監(jiān)控中心配備UPS 不間斷電源,保證主機正常運行和與智能終端之間的通訊。
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(4) 終端與監(jiān)控中心互相認證
監(jiān)控中心可以設(shè)定自己的系統(tǒng)命令密碼,智能終端只對符合密碼的命令接收和執(zhí)行,不符合密碼的命令被忽略,這樣可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,防止他人干擾。

(5) 車輛跟蹤
當安裝了RFID 標簽的被盜搶車輛經(jīng)過RFID 智能終端時,RFID 智能終端根據(jù)監(jiān)控中心更新的被盜搶車輛名單,及時反饋被查車輛經(jīng)過的路段、時間及其附近車輛信息等,監(jiān)控中心將上述信息及時傳送給警方,以便迅速中止犯罪行為。

3 基于RFID 的LED 路燈智能控制系統(tǒng)工作流程

3. 1 核心處理流程
RFID 智能終端向監(jiān)控中心服務(wù)器定時發(fā)送本機狀態(tài);RFID 智能終端不間斷掃描路面的RFID 標簽信息,并記錄,然后根據(jù)得到的標簽信息進行處理;RFID 智能終端將處理結(jié)果和標簽信息上報到監(jiān)控中心服務(wù)器;監(jiān)控中心服務(wù)器根據(jù)具體業(yè)務(wù)類型來決定是否干預(yù)智能終端的動作或者向RFID 智能終端發(fā)出指令。系統(tǒng)運行后,不間斷重復(fù)以上步驟,根據(jù)具體情況,隨時可以人工介入處理過程。

3. 2 車輛通過時路燈控制處理流程
RFID 智能終端的讀寫器模塊不間斷掃描經(jīng)過車輛的RFID 標簽信息,并記錄到本地數(shù)據(jù)庫;RFID 智能終端的智能控制模塊根據(jù)得到的標簽信息進行處理,并根據(jù)車輛當前情況判斷是否開啟路燈,如果車輛靜止,則不開啟路燈;如果車輛正常行駛,則將車輛行駛方向前方的一定范圍內(nèi)的路燈全部開啟,并設(shè)定持續(xù)點亮?xí)r間,每次開啟的路燈范圍和持續(xù)點亮?xí)r間根據(jù)道路情況設(shè)定,一般開啟范圍設(shè)定為限速行駛3min 車程內(nèi)的路燈,路燈的持續(xù)點亮?xí)r間為2 倍的行駛時間,以便能夠?qū)β傩旭偟能囕v提供照明,例如限速為60km,則智能終端開啟前方3km 內(nèi)的路燈,持續(xù)點亮6min;對于滯留在禁停路段的車輛則定時上報其標簽和本機ID。

3. 3 車輛通過時追蹤處理流程
RFID 智能終端實時更新盜搶車輛追蹤名單,并記錄到本地數(shù)據(jù)庫,并對被盜搶車輛的標簽自動啟動追蹤處理,實時向監(jiān)控中心服務(wù)器發(fā)送該車輛的行使信息和本機ID;監(jiān)控中心服務(wù)器將被追蹤車輛的信息發(fā)送給該RFID 智能終端相鄰的智能終端,以便及時調(diào)整讀寫器天線參數(shù),更好地追蹤該車輛;當被追蹤車輛靜止時,智能終端定時向監(jiān)控中心服務(wù)器上報該車輛信息和本機ID,以便監(jiān)控中心即時確定車輛具體地理位置。

3. 4 監(jiān)控中心服務(wù)器與智能終端信息交互流程
RFID 智能終端與監(jiān)控中心服務(wù)器持續(xù)交換信息,包括更新追蹤名單、上報標簽信息、執(zhí)行監(jiān)控中心服務(wù)器的指令并返回執(zhí)行結(jié)果,二者之間所有交互信息都有應(yīng)答,消息全部采用加密方式,每次會話都經(jīng)過雙方相互認證的過程;RFID 智能終端在口令修改和程序遠程升級時會中斷其他業(yè)務(wù)處理,但不停止本機狀態(tài)信息向監(jiān)控中心服務(wù)器的傳送。

4 結(jié)論

基于LED 光源的光效優(yōu)勢和RFID 技術(shù)的先進性,本文設(shè)計了一種LED 路燈管理控制系統(tǒng)。它與傳統(tǒng)路燈控制系統(tǒng)相比具有功能強大、節(jié)約能源、便于安裝、維護方便以及節(jié)省人力等優(yōu)點,對路燈照明可以實現(xiàn)智能化管理控制。在已經(jīng)實施RFID 技術(shù)進行路橋收費的城市采用本文路燈管理控制系統(tǒng),可以在原有車輛標簽基礎(chǔ)上擴展應(yīng)用,實現(xiàn)一種標簽多種用途。應(yīng)用RFID 技術(shù)的路燈控制系統(tǒng)不僅在道路照明方面可以節(jié)約能耗,更在年費管理、套牌車稽查、盜搶車輛定位等領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景。

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