鄭 重, 趙德斌

(1.南通市市政設(shè)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(shù)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(shè)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(shù)的LED路燈智能管理系統(tǒng),并根據(jù)LED路燈智能管理系統(tǒng)的實際應(yīng)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(jù)具體情況調(diào)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(shù); 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(guān)燈控制,采用人工或鐘控開關(guān)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(xiàn)信息傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?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(diào)制解調(diào)器進行分離,并將不同的信號傳送至不同的設(shè)備中。PLC技術(shù)的最大優(yōu)點是無需重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò),且節(jié)省電能。

本文基于PLC技術(shù),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(yīng)用層、通信層、前端執(zhí)行層三層架構(gòu)組成,如圖1所示。

圖1 路燈智能管理系統(tǒng)架構(gòu)

應(yīng)用層(系統(tǒng)監(jiān)控中心)運用計算機系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)處理、控制、Web服務(wù),通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對前端設(shè)備的控制,將現(xiàn)場數(shù)據(jù)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(wù)器、路由器、GPS校時系統(tǒng)、辦公設(shè)備和相關(guān)軟件等設(shè)備組成,如圖2所示。服務(wù)器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄和統(tǒng)計管理,如發(fā)現(xiàn)異?？杉皶r將故障定位,同時將現(xiàn)狀報告給相關(guān)人員,以便隨時查詢監(jiān)控終端的運行情況。

圖2 應(yīng)用層結(jié)構(gòu)

通信層由GPRS網(wǎng)絡(luò)及PLC通信網(wǎng)組成,實現(xiàn)前端設(shè)備與應(yīng)用層的數(shù)據(jù)傳輸。

監(jiān)控中心采用GPRS網(wǎng)絡(luò)與前端集中控制器實現(xiàn)通信。集中管理器通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(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(jù)實際需要發(fā)出路燈照明的開/關(guān)、狀態(tài)查詢等指令,并傳輸?shù)郊锌刂破鳌?/p>

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(diào)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(xiàn)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(shù)據(jù)丟失時,可以實現(xiàn)自動重發(fā),以保證數(shù)據(jù)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(guān)鍵設(shè)備,安裝于各個區(qū)域路燈配電柜內(nèi),承擔與監(jiān)控中心的雙向數(shù)據(jù)交互,實現(xiàn)LED單燈控制、數(shù)據(jù)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(guān)燈指令和單燈調(diào)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(guān)鍵設(shè)備,安裝于路燈照明燈具內(nèi)或燈桿的檢修孔內(nèi),接收集中控制器的電力載波信號,并通過電力線調(diào)制解調(diào)器分離信號,對LED路燈進行無級調(diào)光,實現(xiàn)路燈單燈開關(guān)控制、單燈調(diào)光控制、數(shù)據(jù)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(jù)不同類型的路燈控制要求,把區(qū)域內(nèi)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(guān)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(jié)合的控制策略,實現(xiàn)智能遙控。

2.2 自動/手動巡測和選測

集中管理器能按設(shè)定的時間周期(可以根據(jù)開/關(guān)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(jié)果上傳并存儲于監(jiān)控中心。可測試的內(nèi)容包含各監(jiān)控終端的電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、開關(guān)輸出狀態(tài)、各種開關(guān)量輸入狀態(tài)等信息,并且提供歷史數(shù)據(jù)以供查詢,以便管理者了解路燈的運行情況,隨時調(diào)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(xiàn)異常時可立即報警,以保障照明線路和設(shè)施的安全。

管理系統(tǒng)能夠通過集中管理器、通信網(wǎng)絡(luò)、計算機控制系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等模塊進行融合,實現(xiàn)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(quán)限設(shè)置等功能,具有高度的可靠性、實用性、可擴展性和經(jīng)濟性。

3 實際應(yīng)用

對啟東呂四港城區(qū)新建道路路燈照明設(shè)施進行智能化建設(shè),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(xiàn)遠程開關(guān)、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(wù)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(jié) 語

基于PLC技術(shù)的LED路燈智能管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對路燈照明的智能監(jiān)測、管理、調(diào)控,通信質(zhì)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(yīng)用的可行性,并根據(jù)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(yīng)用[D].中山:中山大學(xué),2010.

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

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

【辦刊宗旨】

以現(xiàn)代信息技術(shù)、先進制造技術(shù)和智能建筑技術(shù)為引導(dǎo)，引領(lǐng)建筑電氣技術(shù)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(nèi)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(chǎn)品制造與應(yīng)用、工程設(shè)計等領(lǐng)域打造一流的技術(shù)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(shè)計工作。

趙德斌(1952—),男,工程師,從事工程管理和新技術(shù)應(yīng)用方面的工作。

TU 855

B

1674-8417(2015)07-0043-03

2015-05-21