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蚁群算法能够实现LED路灯网络的智能化有效监管

编辑:兴泰照明集团有限公司时间:2019-08-19

大功率LED路灯以功耗低、寿命长、易操控等长处逐步成为新一代节能路灯光源。针对LED路灯特点,本文提出一种依据电力线载波通讯和蚁群算法的LED路灯操控算法,可以完成LED路灯网络的智能化有用监管,并进一步下降能耗。

国内外关于路灯操控技术研讨中,多数是对单个路灯操控办法或是对路灯制作工艺方面的研讨。文中介绍了两种依据无线通讯的路灯操控办法,无线操控办法无需安置通讯线路,在装置方面存在极大优势,可是无线操控办法也存在致命缺点,传输间隔较短,推迟较大,极易受外界干扰,两篇文献均未对以上缺点提出明确的处理办法,增加路由算法可以很大程度上处理以上问题。鉴于此,文中提出了一种针对交通路灯的无线传感网链状路由算法(CRASMS),该算法结合文中高效节能的链状分层路由(CHIRON)算法的长处,很大程度上处理了无线操控办法传输间隔短、推迟大的缺点。

CRASMS 算法处理了无线路灯操控路由寻径的问题,但在电力线载波通讯操控办法下,相同存在传输间隔和延时的问题,电力线载波通讯信道的时变性、频率挑选性和强干扰性,严重影响信息的传输间隔,使信息传输时延增大,因而,对电力载波通讯的 LED 路灯组网操控变得十分必要。文中提出了依据电力线载波的LED路灯操控系统,对电力载波操控器做了具体介绍,可是并没有给出LED 路灯的组网操控路由处理方案。

文中提到了可使用与电力载波通讯的多种路由算法,包含洪泛算法、分簇算法和蚁群算法。路灯结构部分呈线性全体呈星形非常合适采用蚁群算法完成路由搜索,所以本文挑选蚁群算法,并对其进行改善使之更适用于电力载波通讯的LED路灯组网路由问题。蚁群算法自被提出以来已经在很多组合优化问题中得到了使用。依据电力载波通讯的LED路灯路由优化问题其核心仍然是组合优化问题,这为蚁群算法在该问题上的使用供给了前提。这种动态路由组网形式是指,在通讯网路中路由的挑选不再是人为指定,而是通过在源节点和方针节点之间发送搜索数据帧,并依据蚁群算法思想不断对路由线路进行优化,最终挑选一条优良的线路存储到路由表中,这种组网形式称之为依据蚁群算法的动态路由组网形式。

1 LED路灯结构拓扑结构

依据电力线载波通讯的LED路灯操控系统应用在低压配电网范畴,虽然低压电网物理拓扑十分复杂多变,可是多数路灯的拓扑结构可用图 1 表示,可以将之归为星型拓扑结构队伍。


由于低压配电网结构的复杂性和通讯信道的干扰性与时变性,高频信号在低压电力线上的传输必定会有衰减,且载波频率越大信号衰减越快,导致信号在电力线上的传输间隔受到极大约束,总控设备直接完成对较远间隔终端的操控好不容易,比如图 1 中支路集控器 1 无法直接完成与单控器50的通讯。集控器 1 最远只能与单控器 21 完成正确通讯,与 21~25 之间单控器通讯出错的概率极大,无法与 25 之后的单控器通讯。但每个单控器最远可以别离与左右两边 20 个单控器进行通讯,通过单控器的屡次跳转,最终可完成与方针节点的通信。在此过程中,到达方针节点的途径不是唯一的,乃至存在多条途径,怎么挑选一条高服务质量路由通道来提高 PLC LED路灯系统的可靠性是目前所要处理首要问题之一。

2 LED 路灯操控蚁群算法的主动路由组网模型

2.1 蚁群算法原理

蚁群算法由意大利学者 Dorigo Maniezzo 于1991 年首先提出,它是一种新型的模仿蚂蚁群体行为的智能仿生优化算法,通过模仿蚂蚁社群在寻食过程中的协作机制来完成解的优化。蚂蚁间的信息交流是通过一种叫作外激素的物质进行的。蚂蚁在运动过程中会在它通过的途径上留下这种物质,而且蚂蚁在运动过程中可以感知这种物质的存在及其强度,并以此指导自己的举动方向。 因而,大量的蚂蚁跋涉行为就形成了一个正反馈的过程。某一条路径上走过的蚂蚁越多,则后来被挑选的概率就越大。蚁群算法自从诞生以来,迅速成为国际仿生模拟研讨的热门,人们对蚁群算法进行了各式各样的改善,并把它使用到不同的范畴,试图处理一些其他办法无法很好处理的问题,比较成功的案例是行旅商问题(TSP),除此还包含车间任务调度问题(JSP)、网络路由问题(NRP)、车辆途径问题(VRP)、机器人途径问题(RRP)、电力系统分配(DPP)等。本文挑选蚁群算法来处理 LED路灯的主动路由组网问题,此为 NRP 的改善。把每盏 LED 路灯看作一个路由节点,两盏路灯之间的线路表明路由之间通讯的途径,那么 LED路灯主动路由优化问题可以简述为:寻找两点之间满意某一优化方针函数最优的途径,其间网络参数随时刻变化,使得该问题变得十分复杂。