淺談基于電力載波技術的智能路燈控制系統(tǒng)

汪建偉

(寧波路燈管理所，浙江寧波 315000)

公共路燈照明系統(tǒng)是城市建設的重要組成部分，保證城市路燈處于良好狀態(tài)，不僅關系著人民生活、生產(chǎn)發(fā)展、交通安全和社會治安，而且對提供良好的投資環(huán)境，吸引外商投資，促進經(jīng)濟發(fā)展，起著非常重要的作用。傳統(tǒng)的路燈控制常采用定時器或光控器，讓路燈在規(guī)定的時間內(nèi)亮滅，無法做到與路燈管理室的通信，不便于運程監(jiān)控和管理。路燈巡檢常采用“晚上巡燈，白天巡線”這種人工方法巡視來獲得設備的運行狀況，不僅耗費大量的人力和物力，而且實時性很差，處理故障的效率也很低，很難滿足現(xiàn)代高亮燈率的要求。

近年來，計算機技術迅速發(fā)展，應用計算機技術推動各項事業(yè)發(fā)展，取得了顯著成效。通過改變現(xiàn)行落后的照明控制方式來節(jié)約能源是建立節(jié)約型社會的重要組成部分?；谟嬎銠C技術的城市路燈控制系統(tǒng)迅速發(fā)展，路燈智能化將是未來路燈發(fā)展的方向?；陔娏d波技術的智能路燈控制系統(tǒng)是現(xiàn)行智能路燈控制比較成熟的系統(tǒng)，其基本思想是:通過光控和時控技術對雙向可控硅進行控制，檢測到每條路段的亮燈率，實現(xiàn)城市路燈、節(jié)日燈和廣場燈等的自動啟閉，有效控制全夜或半夜燈;通過對電流和電壓實時監(jiān)控和測量，可對供電變壓器線路短路或開路等突發(fā)事件進行即時報警;通過電力載波與GPRS通訊或因特網(wǎng)技術來傳輸控制信號和狀態(tài)信息，在中央監(jiān)控室可實時掌握全市的路燈的實際情況，在電子地圖上能夠指明損壞路燈的位置及原因。該系統(tǒng)還可以具有遙視功能，能對人為破壞進行監(jiān)控，能對城市路燈進行智能監(jiān)控和管理［1，2］。

本文主要從路燈對智能控制的需求出發(fā)，針對現(xiàn)有智能控制技術，簡要闡述基于電力載波技術的智能路燈控制系統(tǒng)的基本原理及其對于現(xiàn)有路燈管理的好處和應用。

1 路燈智能控制的基本要求

隨著社會文明的不斷發(fā)展，路燈已不再局限于街道照明，而是發(fā)展為表現(xiàn)城市景觀、體現(xiàn)城市形象的重要標志。并且，隨著道路照明范圍的擴大，道路照明管理部門的管理工作量也加大。想要及時發(fā)現(xiàn)和維修故障路燈，僅靠檢修車的上路巡檢是很難做到位的，而遠程的實時監(jiān)測就成為路燈管理的一大幫手?？梢酝ㄟ^對路燈的電流、電壓、通訊狀況等參數(shù)的采集和分析，判斷其是否處于正常的工作狀態(tài)，也可以讓路燈上的采集模塊主動上報異常信息。再者，路燈在安裝設計時，雖然為道路交通量較大時的照明提供保障，但在交通流量少的時候，路燈的照明往往超出了照明的需求，造成了電能的浪費。因此，路燈也需要調(diào)光、半功率工作等技術，也需要進行實時的監(jiān)測和調(diào)控。

2 基于電力載波技術的智能路燈控制系統(tǒng)的基本原理

基于電力載波技術的智能路燈控制系統(tǒng)主要由路燈控制中心、信號中繼器、信號集中器、路燈終端控制器組成，如圖1所示。

圖1 路燈智能控制系統(tǒng)的構成

2.1 路燈控制中心

控制中心是系統(tǒng)的“上層建筑”，其采用電腦通過GPRS或者互聯(lián)網(wǎng)與集中器進行相互信息傳送。控制中心向外發(fā)送一系列的路燈控制指令，并接收從終端控制 (路燈端)發(fā)來的路燈工作狀態(tài)信息并作出相應的反應。該部分主要解決了微機與主控制終端的數(shù)據(jù)雙向傳輸、主控制終端向電力網(wǎng)發(fā)射控制信號并從電力網(wǎng)接收路燈狀態(tài)信號的問題。

2.2 信號中繼器部分

中繼器部分主要完成路燈控制信號、路燈狀態(tài)信號的再生和放大。中繼器有同一變壓器內(nèi)中繼器和跨變壓器兩種。

2.3 信號集中器

信號集中器主要由電力載波調(diào)制解調(diào)器(PLC)和GPRS模塊或者互聯(lián)網(wǎng)模塊組成，具體結(jié)構如圖2所示。它主要用于一條路段的路燈信息接收和轉(zhuǎn)達中心的控制命令，以便于大規(guī)模路燈控制建網(wǎng)。

圖2 信號集中器結(jié)構

2.4 路燈終端控制器

路燈終端控制器用于接收信號集中器發(fā)來的路燈控制指令，并根據(jù)指令控制路燈的工作狀態(tài)，將路燈的工作狀態(tài)信號發(fā)給控制中心，根據(jù)天氣的實際明暗狀況將傳感器信號轉(zhuǎn)化為控制信號，控制路燈的亮與滅。其控制終端的路燈結(jié)構框圖如圖3所示。

圖3 路燈控制終端器

2.5 通信方式

系統(tǒng)的通訊方式采用GPRS或者互聯(lián)網(wǎng)與電力載波通信相結(jié)合?？刂浦行呐c電力載波調(diào)制解調(diào)器直接采用GPRS或者互聯(lián)網(wǎng)相通信，電力載波調(diào)制解調(diào)器與路燈控制器的通訊是電力載波通信方式。路燈控制終端器采用電力載波通信方式，實現(xiàn)電力載波調(diào)制解調(diào)器與目標路燈控制終端器之間的可靠通信，完成整個系統(tǒng)的相互通信。

3 基于電力載波技術的智能路燈控制系統(tǒng)的效果與好處

基于電力載波技術的智能路燈控制系統(tǒng)是一個集成化的解決方案，可以實現(xiàn)節(jié)約能源成本，降低系統(tǒng)維護成本，同事構建一個完備的監(jiān)控網(wǎng)絡，依托網(wǎng)絡可以實時獲取環(huán)境數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對網(wǎng)絡上的任意設備的控制。主要經(jīng)濟效益包括:

(1)降低能耗50%，從而實現(xiàn)降低 CO2的排放。

(2)自動識別單燈的報警和故障，減少人員夜間巡邏。

(3)有限減少市民的抱怨電話，可以根據(jù)單個路燈的使用時間數(shù)據(jù)，實現(xiàn)燈具的預維護，使得路燈時刻工作在最佳狀態(tài)。

(4)增加安全防范功能，單燈狀態(tài)監(jiān)控，可以實現(xiàn)快速故障燈具的處理，遠程實現(xiàn)對任何燈具的亮度進行控制，保持終點區(qū)域的亮度，提示終點區(qū)域的安全性。

(5)根據(jù)道路車流量的數(shù)據(jù)隨時改變燈具的亮度，達到節(jié)能的目的。

(6)可實現(xiàn)順次點亮或者熄滅路燈，控制點亮和熄滅路燈的數(shù)目。

(7)可根據(jù)天氣的變化自動控制點亮或者熄滅路燈的時間。

(8)解決責任難題。提供每一個路燈的每天的運行數(shù)據(jù)以供分析。

4 結(jié)束語

該路燈智能控制系統(tǒng)屬于比較成熟的路燈解決方案，在國外很多城市已經(jīng)得到應用，可廣泛應用于城市、小區(qū)、學校等公共場所的路燈控制，進而能有效地對路燈照明進行智能化控制，有效地節(jié)約電力能源，對于中國道路照明市場的應用應該有廣闊的發(fā)展前景。

［1］王海韜.城市路燈遠程監(jiān)控系統(tǒng)的研究.江蘇大學，2010年.

［2］莊建.城市路燈自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)設計.四川大學，2006年.