基于電力線載波技術的LED路燈智能管理系統(tǒng)

鄭 重, 趙德斌

(1.南通市市政設計院有限責任公司, 江蘇 南通 226006;2.江蘇啟東呂四港開發(fā)區(qū)管委會, 江蘇 啟東 226241)

基于電力線載波技術的LED路燈智能管理系統(tǒng)

鄭 重1, 趙德斌2

(1.南通市市政設計院有限責任公司, 江蘇 南通 226006;2.江蘇啟東呂四港開發(fā)區(qū)管委會, 江蘇 啟東 226241)

介紹了基于電力載波技術的LED路燈智能管理系統(tǒng),并根據LED路燈智能管理系統(tǒng)的實際應用情況，進行了效益分析。指出LED路燈智能管理系統(tǒng)不僅能實時獲取每盞路燈的狀況，也能根據具體情況調整路燈亮度，降低了路燈系統(tǒng)的運營成本，提升了公共照明管理水平。

電力載波技術; LED路燈; 路燈智能管理系統(tǒng); 效益分析

0 引 言

目前,大部分城市路燈光采用的是傳統(tǒng)管理模式:人工巡檢,開關燈控制,采用人工或鐘控開關燈控制方式,但存在一系列問題:維護困難,路燈管理部門維護力量嚴重不足;路燈損壞情況不能及時反饋,給快速維護帶來困維;給道路上行駛的車輛帶來不便,不能保證行人及車輛的安全。

電力線載波(Power Line Carrier,PLC)是運用電力線載波實現信息傳輸的通信方式,通過已有電力線將路燈照明系統(tǒng)連接成智能系統(tǒng),在電力線上加載不同信號,通過電力線調制解調器進行分離,并將不同的信號傳送至不同的設備中。PLC技術的最大優(yōu)點是無需重新架設網絡,且節(jié)省電能。

本文基于PLC技術,分析了LED路燈智能管理系統(tǒng),以很好地解決路燈的監(jiān)控和節(jié)能問題。

1 路燈智能管理系統(tǒng)

路燈智能管理系統(tǒng)由應用層、通信層、前端執(zhí)行層三層架構組成,如圖1所示。

圖1 路燈智能管理系統(tǒng)架構

應用層(系統(tǒng)監(jiān)控中心)運用計算機系統(tǒng)構建數據庫、數據處理、控制、Web服務,通過無線網絡實現對前端設備的控制,將現場數據進行計算和顯示,以供用戶進行管理和決策。用戶可通過Internet訪問監(jiān)控中心系統(tǒng),進行操作與控制。

監(jiān)控中心是整個系統(tǒng)運行的核心部分,由服務器、路由器、GPS校時系統(tǒng)、辦公設備和相關軟件等設備組成,如圖2所示。服務器通過GPRS網絡將采集集中控制器的路燈狀況。計算機可以及時檢測并報告所有在測的集中控制器的工作狀況,實現數據的記錄和統(tǒng)計管理,如發(fā)現異?？杉皶r將故障定位,同時將現狀報告給相關人員,以便隨時查詢監(jiān)控終端的運行情況。

圖2 應用層結構

通信層由GPRS網絡及PLC通信網組成,實現前端設備與應用層的數據傳輸。

監(jiān)控中心采用GPRS網絡與前端集中控制器實現通信。集中管理器通過GPRS網絡將數據傳輸到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心在軟件平臺上可以查看路燈照明系統(tǒng)的實時運行狀況,也可根據實際需要發(fā)出路燈照明的開/關、狀態(tài)查詢等指令,并傳輸到集中控制器。

集中控制器與LED單燈控制模塊通過電力載波通信。電力載波通信采用BPSK的調制方式傳輸信號,在第一載波頻率無法通信的情況下,自動跳到第二載波頻率通信,保證了通信的可靠性。LED單燈控制器實現自動通信中繼和遠距離通信。

集中控制器在與LED單燈控制器通過電力載波通信方式通信失敗時具有自動重發(fā)功能,當集中控制器向LED單燈控制器發(fā)送數據丟失時,可以實現自動重發(fā),以保證數據的完整性和可靠性。

操作執(zhí)行層由集中控制器和LED單燈控制器組成。集中控制器是路燈智能監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵設備,安裝于各個區(qū)域路燈配電柜內,承擔與監(jiān)控中心的雙向數據交互,實現LED單燈控制、數據采集、異常告警、亮燈模式控制、智能自檢、能耗統(tǒng)計等功能。

集中控制器接收監(jiān)控中心監(jiān)控指令,執(zhí)行監(jiān)控中心下發(fā)的策略,讓照明系統(tǒng)的管理更加智能和精確。集中管理器通過電力載波通信模塊可以發(fā)送LED單燈開關燈指令和單燈調光指令,并接收LED單燈的信息。

LED單燈控制器是路燈亮化智能監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵設備,安裝于路燈照明燈具內或燈桿的檢修孔內,接收集中控制器的電力載波信號,并通過電力線調制解調器分離信號,對LED路燈進行無級調光,實現路燈單燈開關控制、單燈調光控制、數據采集、異常告警、智能自檢、電纜防盜等功能。

2 系統(tǒng)功能

2.1 自動/手動遙控

在智能管理系統(tǒng)中可直觀地看到整個區(qū)域的路燈分布情況,可以根據不同類型的路燈控制要求,把區(qū)域內的路燈分成若干個組,自動或手動對各種燈型進行遙控開/關操作。工作人員可選擇不同控制策略,如時控控制策略、天文歷控制策略、光控控制策略、分組控制策略、時控和光控相結合的控制策略,實現智能遙控。

2.2 自動/手動巡測和選測

集中管理器能按設定的時間周期(可以根據開/關燈前后任意選取不同的周期)自動進行定時巡測,操作者也可隨時手動巡測和選測各監(jiān)測點的運行狀態(tài),并把監(jiān)測結果上傳并存儲于監(jiān)控中心。可測試的內容包含各監(jiān)控終端的電壓、電流、功率因數、有功功率、無功功率、開關輸出狀態(tài)、各種開關量輸入狀態(tài)等信息,并且提供歷史數據以供查詢,以便管理者了解路燈的運行情況,隨時調整亮燈時間、亮燈策略,合理減少能耗使用及運維開支。

2.3 報警處理

集中管理器配有配電柜門、剩余電流的擴展接口及防偷盜照明線路報警模塊接口,便于隨時采集照明線路情況,發(fā)現異常時可立即報警,以保障照明線路和設施的安全。

管理系統(tǒng)能夠通過集中管理器、通信網絡、計算機控制系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等模塊進行融合,實現路燈照明的全面監(jiān)控,另有查詢統(tǒng)計、光照度采集、衛(wèi)星自動校時系統(tǒng)、權限設置等功能,具有高度的可靠性、實用性、可擴展性和經濟性。

3 實際應用

對啟東呂四港城區(qū)新建道路路燈照明設施進行智能化建設,城區(qū)主要新建道路路燈納入集中監(jiān)控中心管理,可以保證城市路燈亮化的統(tǒng)一控制,實現遠程開關、狀態(tài)反饋、故障查詢等功能。

該路燈智能管理系統(tǒng)的實施,使得城市路燈管理部門節(jié)約了維護成本,降低了路燈系統(tǒng)的運營成本,提高了路燈系統(tǒng)的服務效率。另外,該系統(tǒng)可用來連接其他城市的能源管理系統(tǒng)。

4 結 語

基于PLC技術的LED路燈智能管理系統(tǒng)能夠實現對路燈照明的智能監(jiān)測、管理、調控,通信質量穩(wěn)定、可靠且受環(huán)境影響小,未來將研究在區(qū)域中大面積應用的可行性,并根據實際使用情況逐步擴容和升級,進一步提升公共照明管理水平。

[1] 蔡瑾.LED路燈系統(tǒng)中配置管理的研究與應用[D].中山:中山大學,2010.

[2] 吳春海,賴常華,李振.LED路燈智能控制模式研究及應用[J].建筑電氣,2014,33(9):56-60.

[3] 李志強,鄭威.LED路燈照明應用之探討[J].照明工程學報,2009,20(8):101-105.

【辦刊宗旨】

以現代信息技術、先進制造技術和智能建筑技術為引導，引領建筑電氣技術不斷開拓自主知識創(chuàng)新，向著高效、節(jié)能和綠色的目標和方向發(fā)展。及時、全面地報道國內外建筑電氣最新研究成果和行業(yè)信息，為建筑電氣的研究與開發(fā)、產品制造與應用、工程設計等領域打造一流的技術交流和信息傳遞平臺。

Intelligent Management System of LED Street Lamp Based on Power Line Carrier Technology

ZHENGZhong1,ZHAODebing2

(1.Nantong Municipal Engineering Design Institute Co., Ltd., Nantong 226006, China;(2.Qidong Lusi Port Development Zone Administration Committee of Jiangsu Province, Nantong 226241, China)

Based on power line carrier (PLC)technology，this paper introduced the intelligent management system of LED street lamp. According to the actual application of intelligent management system,the benefit analysis was carried out. It is pointed out that the intelligent management system of LED street lamp not only timely acquires the status of each LED street lamp,but also adjusts the LED lamp brightness according to the specific situations,which reduce the operating costs of street lamp system and raise the management level of public lighting.

power line carrier(PLC) technology; LED street lamp; intelligent management system; benefit analysis

鄭 重(1964—),男,高級工程師,從事建筑工程電氣設計工作。

趙德斌(1952—),男,工程師,從事工程管理和新技術應用方面的工作。

TU 855

B

1674-8417(2015)07-0043-03

2015-05-21