基于電力載波的智能路燈控制系統(tǒng)

一、前言

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

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題。道路照明是電力系統(tǒng)的一個大用戶，其用電量占據(jù)整個照明用電量的20%以上，存在巨大的節(jié)電空間。智能路燈控制系統(tǒng)是自動化技術在照明領域的應用和推廣，它不僅迎合綠色照明的發(fā)展方向，也是節(jié)約能源，緩解能源危機的有效措施。

第二，路燈的維護難問題。現(xiàn)在路燈的維護靠巡查，主要靠人工巡查路燈線路，耗時費力。對于偏遠角落的路段，很難及時巡查到。導致電力部門沒有及時更換損壞的路燈，損害了供電企業(yè)為人民的形象，居民反應比較強烈的問題。

采用人工巡查路燈線路，耗時費力。如果能采用科技手段，實時讀取每盞路燈運行的參數(shù)，發(fā)現(xiàn)故障，靈活管理每盞路燈的開關。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)路燈管理維護需要，設計研發(fā)的載波路燈控制系統(tǒng)解決路燈人工巡查到計算機自動巡查，并將采集到的每盞路燈電壓、電流數(shù)據(jù)自動進行存儲、統(tǒng)計，每天打印路燈損壞報表，方面了路燈維修，極大地提高管理水平，降低能耗，提高設備使用壽命，獲得良好的經(jīng)濟效益。

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發(fā)展成熟，完全可以勝任未來智能電網(wǎng)通信的需要。電力線載波技術早在上世紀二十年代就已在歐美實現(xiàn)，目前已成為通信標準，推廣條件成熟。美國的Echelon公司創(chuàng)立的LonWorks網(wǎng)絡傳輸技術中的LonTalk通信協(xié)議，以及基于PLT－22電力線網(wǎng)絡技術的信號傳輸方式被FCC（美國聯(lián)邦通信委員會）確定為北美PLC通信標準；歐洲意法半導體公司的PLC通信技術被CENELEC（歐洲電工標準化委員會）確定為歐洲PLC通信標準。電力線載波技術通過發(fā)展選頻、中繼、擴頻和自適應調制技術基本上克服了電力線傳輸中存在的高衰落、高干擾問題。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題；擴頻和自適應調制提高了平均信噪比，減小了信號誤碼率。國家電網(wǎng)的智能電表招標情況來看，載波表成為主流，由此也驗證了電力線載波技術是一個成熟的技術方向。

圖1是對現(xiàn)在市場載波芯片功能對比羅列。

三、系統(tǒng)的工作原理

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

圖1 載波芯片對比表

Gprs燈控器(圖2下部分)通過串口連接電力載波模塊。負責收集從機數(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服務器數(shù)據(jù)交換或者直接網(wǎng)絡連接交換，監(jiān)控終端可以監(jiān)視路燈運行情況，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)控中心支持數(shù)據(jù)備份提供路燈運行報表；提供完善的節(jié)能方案，結合GIS可以顯示路段路燈運行情況，一目了然的管理各路段路燈。提供多級操作口令和密碼保護，能夠實現(xiàn)用戶操作權限配置、系統(tǒng)參數(shù)設定等相關功能。

2.遙控功能：設定好時間區(qū)間（可選)自動控制路燈/開/關狀態(tài)，也可以手動控制任意的一個終端的開關狀態(tài)及亮度控制。系統(tǒng)與每個控制點通過GPS進行核時，并可對系統(tǒng)設備的全年開關/亮度時間進行設計；

3.遙測功能：自動巡測或隨機檢測各個測控終端、電壓、電流、功率因數(shù)、有功和頻率等工作參數(shù)-，在自動運行時只要終端有變化，它便立即將變化數(shù)據(jù)向總控主機傳輸；

4.遙信功能：對各個測控終端開/關狀態(tài)、故障和報警等信息的獲取，保證系統(tǒng)有效正常地運行；可設定手動、自動巡檢功能，對系統(tǒng)中任一設備出現(xiàn)故障通過巡檢報警；

5.數(shù)據(jù)處理：運行參數(shù)自動記錄和回傳，并進行相應處理和分析；方便數(shù)據(jù)查詢：具有歷史記錄查詢統(tǒng)計功能，可查詢某一控制點任意一天任意時刻的相關運行參數(shù)，顯示的數(shù)據(jù)可打印輸出；、提供故障記錄報表：可對各控制點出現(xiàn)的故障進行記錄，便于值班人員判斷出相應的故障原因；

6.防盜功能：對設備實行24小時防盜和損壞情況監(jiān)測，將損壞情況和位置信息傳送到監(jiān)控終端及時通知值班人員；

六、結束語

該方案應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，可實現(xiàn)分時無級控制，能根據(jù)夜間不同時段不同路面照明需求，靈活調整路燈照度，相比傳統(tǒng)鈉燈節(jié)能率達85%以上。同時，系統(tǒng)還具有自動巡檢自動報警功能。極大的方便維修維護。根據(jù)現(xiàn)場測試該路智能路燈投入使用后，將給附近市民的出行帶來便利，同時新型路燈的使用，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)的應用成功，為載波通訊在其他領域拓展開辟了道路，相信科學技術的發(fā)展，載波通訊系統(tǒng)的前景越來越廣。

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