基于電力載波的智能路燈控制系統(tǒng)

一、前言

我國(guó)城市照明發(fā)展很快，城市路燈照明在帶來(lái)輝煌方便的同時(shí)，也遇到了諸多迫切需要解決的問(wèn)題：

第一，在城市照明系統(tǒng)中，如何節(jié)約能源，提高路燈能源的利用率已成為急需解決的問(wèn)題。道路照明是電力系統(tǒng)的一個(gè)大用戶，其用電量占據(jù)整個(gè)照明用電量的20%以上，存在巨大的節(jié)電空間。智能路燈控制系統(tǒng)是自動(dòng)化技術(shù)在照明領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，它不僅迎合綠色照明的發(fā)展方向，也是節(jié)約能源，緩解能源危機(jī)的有效措施。

第二，路燈的維護(hù)難問(wèn)題?，F(xiàn)在路燈的維護(hù)靠巡查，主要靠人工巡查路燈線路，耗時(shí)費(fèi)力。對(duì)于偏遠(yuǎn)角落的路段，很難及時(shí)巡查到。導(dǎo)致電力部門沒(méi)有及時(shí)更換損壞的路燈，損害了供電企業(yè)為人民的形象，居民反應(yīng)比較強(qiáng)烈的問(wèn)題。

采用人工巡查路燈線路，耗時(shí)費(fèi)力。如果能采用科技手段，實(shí)時(shí)讀取每盞路燈運(yùn)行的參數(shù)，發(fā)現(xiàn)故障，靈活管理每盞路燈的開關(guān)。將極大地提高照明系統(tǒng)的管理效率。

息縣電業(yè)總公司中智電燁科技根據(jù)路燈管理維護(hù)需要，設(shè)計(jì)研發(fā)的載波路燈控制系統(tǒng)解決路燈人工巡查到計(jì)算機(jī)自動(dòng)巡查，并將采集到的每盞路燈電壓、電流數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)，每天打印路燈損壞報(bào)表，方面了路燈維修，極大地提高管理水平，降低能耗，提高設(shè)備使用壽命，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

二、載波功能介紹及載波芯片性能分析

電力線載波通信（PLC）電力線載波通信以電力線作為傳輸媒介，不需再次投資，將成為智能電網(wǎng)通信的主要手段。電力線載波通信技術(shù)發(fā)展成熟，完全可以勝任未來(lái)智能電網(wǎng)通信的需要。電力線載波技術(shù)早在上世紀(jì)二十年代就已在歐美實(shí)現(xiàn)，目前已成為通信標(biāo)準(zhǔn)，推廣條件成熟。美國(guó)的Echelon公司創(chuàng)立的LonWorks網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)中的LonTalk通信協(xié)議，以及基于PLT－22電力線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的信號(hào)傳輸方式被FCC（美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)）確定為北美PLC通信標(biāo)準(zhǔn)；歐洲意法半導(dǎo)體公司的PLC通信技術(shù)被CENELEC（歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)）確定為歐洲PLC通信標(biāo)準(zhǔn)。電力線載波技術(shù)通過(guò)發(fā)展選頻、中繼、擴(kuò)頻和自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)基本上克服了電力線傳輸中存在的高衰落、高干擾問(wèn)題。選頻可盡量避免選擇性衰落；中繼則解決了電力線傳輸損耗較大的問(wèn)題；擴(kuò)頻和自適應(yīng)調(diào)制提高了平均信噪比，減小了信號(hào)誤碼率。國(guó)家電網(wǎng)的智能電表招標(biāo)情況來(lái)看，載波表成為主流，由此也驗(yàn)證了電力線載波技術(shù)是一個(gè)成熟的技術(shù)方向。

圖1是對(duì)現(xiàn)在市場(chǎng)載波芯片功能對(duì)比羅列。

三、系統(tǒng)的工作原理

載波路燈控制系統(tǒng)（圖2）主要由四個(gè)部分組成——GPRS燈控器、路燈控制單元、GPRS服務(wù)器、監(jiān)控終端路燈控制器（圖3）就是單片機(jī)系統(tǒng)和載波通信模塊模塊顯示器；單片機(jī)和外圍設(shè)備A/D采樣組成控制器，接受指令，并發(fā)送地址及數(shù)據(jù)信號(hào)到燈控集中器。

圖1 載波芯片對(duì)比表

Gprs燈控器(圖2下部分)通過(guò)串口連接電力載波模塊。負(fù)責(zé)收集從機(jī)數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，發(fā)送指令另一端連接GPRS模塊，用于和GPRS服務(wù)器數(shù)據(jù)交換或者直接網(wǎng)絡(luò)連接交換，監(jiān)控終端可以監(jiān)視路燈運(yùn)行情況，并完成路燈控制。

四、系統(tǒng)組成框圖

1.載波路燈控制系統(tǒng)如圖2

圖2 載波路燈控制系統(tǒng)

2.路燈控制單元圖如圖3

圖3 路燈控制單元圖

五、系統(tǒng)主要功能介紹

1.監(jiān)控中心支持?jǐn)?shù)據(jù)備份提供路燈運(yùn)行報(bào)表；提供完善的節(jié)能方案，結(jié)合GIS可以顯示路段路燈運(yùn)行情況，一目了然的管理各路段路燈。提供多級(jí)操作口令和密碼保護(hù)，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶操作權(quán)限配置、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定等相關(guān)功能。

2.遙控功能：設(shè)定好時(shí)間區(qū)間（可選)自動(dòng)控制路燈/開/關(guān)狀態(tài)，也可以手動(dòng)控制任意的一個(gè)終端的開關(guān)狀態(tài)及亮度控制。系統(tǒng)與每個(gè)控制點(diǎn)通過(guò)GPS進(jìn)行核時(shí)，并可對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的全年開關(guān)/亮度時(shí)間進(jìn)行設(shè)計(jì)；

3.遙測(cè)功能：自動(dòng)巡測(cè)或隨機(jī)檢測(cè)各個(gè)測(cè)控終端、電壓、電流、功率因數(shù)、有功和頻率等工作參數(shù)-，在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)只要終端有變化，它便立即將變化數(shù)據(jù)向總控主機(jī)傳輸；

4.遙信功能：對(duì)各個(gè)測(cè)控終端開/關(guān)狀態(tài)、故障和報(bào)警等信息的獲取，保證系統(tǒng)有效正常地運(yùn)行；可設(shè)定手動(dòng)、自動(dòng)巡檢功能，對(duì)系統(tǒng)中任一設(shè)備出現(xiàn)故障通過(guò)巡檢報(bào)警；

5.數(shù)據(jù)處理：運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)記錄和回傳，并進(jìn)行相應(yīng)處理和分析；方便數(shù)據(jù)查詢：具有歷史記錄查詢統(tǒng)計(jì)功能，可查詢某一控制點(diǎn)任意一天任意時(shí)刻的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，顯示的數(shù)據(jù)可打印輸出；、提供故障記錄報(bào)表：可對(duì)各控制點(diǎn)出現(xiàn)的故障進(jìn)行記錄，便于值班人員判斷出相應(yīng)的故障原因；

6.防盜功能：對(duì)設(shè)備實(shí)行24小時(shí)防盜和損壞情況監(jiān)測(cè)，將損壞情況和位置信息傳送到監(jiān)控終端及時(shí)通知值班人員；

六、結(jié)束語(yǔ)

該方案應(yīng)用由息縣中智電燁開發(fā)完畢后，在息縣電業(yè)總公司投入使用取得很好的效果，可實(shí)現(xiàn)分時(shí)無(wú)級(jí)控制，能根據(jù)夜間不同時(shí)段不同路面照明需求，靈活調(diào)整路燈照度，相比傳統(tǒng)鈉燈節(jié)能率達(dá)85%以上。同時(shí)，系統(tǒng)還具有自動(dòng)巡檢自動(dòng)報(bào)警功能。極大的方便維修維護(hù)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試該路智能路燈投入使用后，將給附近市民的出行帶來(lái)便利，同時(shí)新型路燈的使用，也將在節(jié)能降耗方面起到積極的示范作用，基于電力線的路燈監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用成功，為載波通訊在其他領(lǐng)域拓展開辟了道路，相信科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，載波通訊系統(tǒng)的前景越來(lái)越廣。

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