تطبيق مصابيح الشوارع الذكية في إنارة الطرق الحضرية

 

تعمل مصابيح الشوارع الذكية على دمج مصادر إضاءة LED الموفرة للطاقة- وأجهزة استشعار إنترنت الأشياء وتقنيات التحكم الذكية. يمكنها ضبط سطوع الإضاءة تلقائيًا والتحكم فيها عن بعد. استنادًا إلى تقنية التعتيم الذكية، تقوم مصابيح الشوارع هذه تلقائيًا بتنظيم السطوع وفقًا لوقت التشغيل وحجم حركة المرور على الطريق، وبالتالي توفير الطاقة وتقليل الاستهلاك.

 

تستخدم المصابيح الذكية تقنية إنترنت الأشياء لتمكين المراقبة في الوقت الفعلي-والإنذارات التلقائية للأخطاء، مما يؤدي إلى تقليل الوقت المطلوب لاكتشاف الأخطاء وإصلاحها وتحسين كفاءة التشغيل واستقرار نظام الإضاءة. بالإضافة إلى ذلك، المصابيح الذكية قابلة للتطوير. ويمكن أن تكون بمثابة نقاط استشعار في المدن الذكية وتدمج الوحدات الوظيفية المختلفة. فهي لا تلبي احتياجات الإضاءة للطرق الحضرية فحسب، بل توفر أيضًا دعم البيانات لإدارة حركة المرور ومراقبة الأمن العام ومراقبة الأرصاد الجوية والخدمات الحكومية ووظائف أخرى.

 

1. تكوين نظام مصابيح الشوارع الذكية

نظام الأجهزة هو الناقل الأساسي لتنفيذ وظائف مختلفة، وهيكله العام معياري ومتكامل. يتكون بشكل أساسي من خمسة مكونات أساسية: وحدة مصدر الضوء، ووحدة الاستشعار، ووحدة الاتصال، ووحدة التحكم، ووحدة إمداد الطاقة.

 

 

• تستخدم وحدة مصدر الضوء مكونات مصدر الضوء LED بكفاءة إضاءة عالية وعمر خدمة طويل. إنها تتولى مباشرة المهمة الأساسية لإضاءة الطريق ويمكن أن توفر مخرجات مستقرة وفقًا لمتطلبات السطوع لأقسام الطريق المختلفة.
• تدمج وحدة الاستشعار أجهزة مختلفة، مثل مراقبة تدفق حركة المرور ومراقبة الأرصاد الجوية ومعدات المراقبة البيئية، ويمكنها جمع المعلمات البيئية مثل حجم حركة المرور على الطرق ودرجة الحرارة والرطوبة وجودة الهواء في الوقت الفعلي.
• وحدة الاتصال مسؤولة عن نقل البيانات. فهو يرسل جميع أنواع المعلومات التي تجمعها أجهزة الاستشعار إلى مركز التحكم في الوقت الفعلي ويتلقى أوامر التحكم من مركز التحكم.
• وحدة التحكم هي جوهر نظام الأجهزة بأكمله. فهو يربط وينسق عمل جميع الوحدات ويكمل العمليات المقابلة وفقًا للبرامج والتعليمات المعدة مسبقًا. تستخدم وحدة إمداد الطاقة بشكل أساسي الطاقة البلدية، مكملة بمصادر طاقة جديدة، لتوفير الطاقة لجميع الوحدات.

 

2. وظائف نظام برمجيات إنارة الشوارع الذكية

تم تصميم نظام التحكم في برنامج إنارة الشوارع الذكي حول التطبيق العملي والذكاء والتوافق. إنه المفتاح لضمان التشغيل الفعال لنظام الأجهزة. وتتكون بشكل أساسي من أربع طبقات أساسية: طبقة جمع البيانات، وطبقة تحليل البيانات، وطبقة تنفيذ التعليمات، وطبقة تفاعل المستخدم.

 

• تتمثل الوظيفة الأساسية لطبقة جمع البيانات في جمع البيانات من وحدات الاستشعار في نظام الأجهزة في الوقت الفعلي. فهو يجمع البيانات مثل حالة الإضاءة وتدفق حركة المرور على الطرق والمعلمات البيئية بتردد محدد لضمان توقيت البيانات.
• تقوم طبقة تحليل البيانات بمعالجة البيانات التي تم جمعها بواسطة طبقة التجميع بعمق وتستخدم نموذج التشغيل المُنشأ لتحديد حالة التشغيل الحالية لنظام الإضاءة. كما أنه يقوم تلقائيًا بإنشاء خطط التعتيم بناءً على التغييرات في تدفق حركة المرور، ويحلل بيانات تشغيل المعدات، ويحدد الأخطاء المحتملة في الوقت المناسب، ويصدر تحذيرات مبكرة.
• تقوم طبقة تنفيذ التعليمات بتحويل الخطط والتعليمات التي تم إنشاؤها بواسطة طبقة تحليل البيانات إلى عمليات محددة. فهو يرسل أوامر مباشرة مثل التعتيم وتشغيل الأضواء إلى وحدة التحكم في نظام الأجهزة، وبالتالي الإبلاغ عن معلومات الخطأ وتحديد موقعها.
• توفر طبقة تفاعل المستخدم للموظفين واجهة تشغيل مرئية. يمكن للموظفين استخدام أجهزة الكمبيوتر والمحطات الطرفية المتنقلة والأجهزة الطرفية الأخرى لعرض حالة تشغيل مصابيح الشوارع في كل قسم من أجزاء الطريق، وإصدار أوامر التحكم يدويًا، وضبط معلمات تشغيل النظام وفقًا للاحتياجات الفعلية.

 

 

3. وظائف إنارة الشوارع الذكية

وظائف الإضاءة الأساسية للأضواء هي الإضاءة حسب الطلب والإضاءة الثابتة. لا تتطلب العملية برمتها أي تدخل بشري ويتم إكمالها تلقائيًا بواسطة نظام التحكم. أثناء التشغيل اليومي، يقوم نظام التحكم تلقائيًا بتشغيل وإيقاف مصابيح الشوارع بناءً على نقاط زمنية محددة مسبقًا وبيانات من أجهزة استشعار الضوء، مما يضمن تشغيل وإطفاء مصابيح الشوارع في الموعد المحدد ليلاً. بالنسبة لأجزاء الطريق التي تشهد تغيرات كبيرة في تدفق حركة المرور، يستخدم النظام أجهزة مراقبة تدفق حركة المرور لجمع بيانات حجم حركة المرور في الوقت الفعلي. خلال ساعات الذروة، يقوم تلقائيًا بضبط سطوع ضوء الشارع إلى القيمة القياسية لضمان رؤية واضحة للطريق. عندما يكون حجم حركة المرور منخفضًا أو خارج فترات-الذروة، فإنه يتم تلقائيًا تعتيم الأضواء لتحقيق توفير الطاقة.

 

يقوم النظام بمراقبة حالة تشغيل مصابيح الشوارع في الوقت الفعلي. عند حدوث أخطاء مثل السطوع غير الطبيعي أو انقطاع التيار الكهربائي، فإنه يحدد على الفور نقطة الخطأ ويرسل المعلومات إلى الأجهزة الطرفية لموظفي الصيانة. يمكن لموظفي الصيانة بعد ذلك الذهاب مباشرة إلى الموقع لإجراء الإصلاحات بناءً على موقع الخطأ المقدم، مما يؤدي إلى تقليل وقت معالجة الأخطاء وتحسين استقرار واستمرارية إضاءة الطرق الحضرية.

 

 

4. سيناريوهات تطبيق مصابيح الشوارع الذكية في إنارة الطرق الحضرية

-تطبيقات توفير الطاقة على الطرق الشريانية

الطرق الشريانية هي الشرايين الرئيسية لحركة المرور في المناطق الحضرية، مع تدفق حركة المرور الكثيفة وساعات العمل الطويلة. تتمتع الأضواء الذكية بمزايا واضحة في هذا السيناريو. ويمكنهم استخدام أنظمة التعتيم-المعتمدة على الوقت واستشعار الضوء-وفقًا لأنماط تدفق حركة المرور. خلال ساعات الذروة في الصباح والمساء، يقوم النظام تلقائيًا بضبط سطوع ضوء الشارع إلى 100% لضمان سلامة القيادة. أثناء فترات حركة المرور العادية، يقوم بضبط السطوع إلى 70%-80% وفقًا للتغيرات-الحقيقية في تدفق حركة المرور. أثناء فترات حركة المرور المنخفضة-من وقت متأخر من الليل إلى الصباح الباكر، ينخفض ​​حجم حركة المرور بشكل ملحوظ، ويقوم النظام تلقائيًا بتقليل سطوع الإضاءة إلى 50% لتلبية احتياجات الإضاءة الأساسية لعدد صغير من المركبات.

 

عندما يكون الضوء الطبيعي غير كاف، كما هو الحال في الأيام الغائمة أو الممطرة، تعمل الأضواء الذكية مع أجهزة استشعار الضوء للتشغيل أو السطوع تلقائيًا مسبقًا. عندما يكون الضوء الطبيعي كافيًا في الأيام المشمسة، يقوم النظام بتأخير التنشيط بشكل مناسب لتقليل استهلاك الطاقة. يستهلك نظام التعتيم هذا طاقة أقل بنسبة 40% من مصابيح الشوارع التقليدية. كما أنها تحتوي أيضًا على-وظيفة مراقبة الأخطاء في الوقت الفعلي، والتي يمكنها تحديد موقع مصابيح الشوارع المعيبة بسرعة وتقليل وقت الصيانة.

 

 

التطبيقات الذكية على الطرق الثانوية والطرق الفرعية

يتميز تدفق حركة المرور على الطرق الثانوية بخصائص المد والجزر، مع وجود اختلافات كبيرة بين أقسام الطريق المختلفة. يمكن لتكنولوجيا التحكم الذكي في مصابيح الشوارع الذكية أن تتكيف مع هذه الخصائص. بالنسبة للطرق الثانوية والطرق الفرعية القريبة من المناطق السكنية، يقوم النظام بإجراء التعديلات المقابلة وفقًا لأنماط سفر السكان، مع الحفاظ على سطوع عالٍ نسبيًا في المساء. لمنع الضوء القوي من التأثير على راحة السكان، يتم تعتيم الأضواء تلقائيًا بعد الساعة 11:00 مساءً. على الطرق الثانوية حول المناطق التجارية، يتم ضبط السطوع وفقًا لساعات العمل في المنطقة التجارية. عندما تغلق المنطقة التجارية، ينخفض ​​سطوع الإضاءة تدريجياً وتقصر مدة الإضاءة.

 

 

بالنسبة للطرق الفرعية القريبة من المدارس والمستشفيات، يقوم النظام تلقائيًا بزيادة سطوع الإضاءة أثناء التنقل في ساعات الذروة لضمان سلامة المشاة. تشتمل مصابيح الشوارع الذكية المثبتة على الطرق الثانوية والطرق الفرعية أيضًا على وظيفة الضبط بلمسة واحدة-. في حالة الطوارئ مثل التحكم المؤقت في حركة المرور أو الإنقاذ في حالات الطوارئ، يمكن استخدام الأجهزة الطرفية للتحكم عن بعد في أضواء الشوارع في أقسام الطريق المحددة، مما يضمن التقدم السلس لأعمال الإنقاذ في حالات الطوارئ.