秦祖銘　晏劍輝

摘 要 研究將電力線(xiàn)載波技術(shù)應(yīng)用到智慧城市中的路燈工程、天網(wǎng)工程、交通工程三個(gè)公共管理項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)三網(wǎng)合一。其主要目的是提高網(wǎng)絡(luò)利用率，減少城市蜘蛛網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象，美化城市建設(shè)面貌，有很好的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞 三網(wǎng)合一 電力載波 PLC

中圖分類(lèi)號(hào)：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2017.04.073

Abstract In this paper， the power line carrier technology is applied to three public management projects， such as street lamp project， Skynet project and traffic engineering in the smart city. Its main purpose is to improve the utilization rate of the network， reduce the phenomenon of urban spider network， beautify the urban construction， has a good economic and energy saving effect.

Key words triple play； power carrier； PLC

0 引言

三網(wǎng)融合目前是國(guó)家擺在戰(zhàn)略高度位置的研究方向，涉及廣電業(yè)、電信業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展電子信息產(chǎn)業(yè)是三網(wǎng)融合推進(jìn)的關(guān)鍵。

當(dāng)人類(lèi)發(fā)展進(jìn)入21世紀(jì)的第二個(gè)十年，新一代信息技術(shù)向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域滲透的現(xiàn)象和趨勢(shì)越發(fā)明顯，數(shù)字化、信息化快速向網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化、智能化演變。隨著城市化進(jìn)程的深入，相互孤立的信息化孤島在部分城市開(kāi)始互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)開(kāi)始匯聚在統(tǒng)一平臺(tái)上，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)技術(shù)讓數(shù)據(jù)的商業(yè)價(jià)值全面彰顯，平臺(tái)和系統(tǒng)將更加開(kāi)放，并在新技術(shù)、新模式的推動(dòng)下相互對(duì)接，聚合、創(chuàng)新出更廣泛的新經(jīng)濟(jì)形態(tài)，一個(gè)全新的、活躍的、自驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)氛圍也隨之起來(lái)?！爸腔鄢鞘小笔沁\(yùn)用新一代信息和通信技術(shù)手段，分析、整合城市運(yùn)行系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，實(shí)現(xiàn)與市民生活息息相關(guān)的各方面智能服務(wù)?！爸腔鄢鞘薪?jīng)濟(jì)”是智慧城市建設(shè)的載體和核心，是在“網(wǎng)絡(luò)信息基礎(chǔ)建設(shè)”、“產(chǎn)業(yè)發(fā)展”、“應(yīng)用服務(wù)”三位一體理念指導(dǎo)下的綜合性新興產(chǎn)業(yè)門(mén)類(lèi)。智慧城市經(jīng)濟(jì)包括產(chǎn)業(yè)智慧化和智慧產(chǎn)業(yè)化兩個(gè)方面，也是城市的智慧化和智慧的城市經(jīng)濟(jì)相結(jié)合；不僅要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的智慧化，還要實(shí)現(xiàn)智慧的產(chǎn)業(yè)化。

以智慧城市建設(shè)中路燈系統(tǒng)為研究對(duì)象，針對(duì)傳統(tǒng)路燈建設(shè)中存在的問(wèn)題，基于電力線(xiàn)載波通信技術(shù)對(duì)智能化路燈系統(tǒng)與天網(wǎng)工程（安防系統(tǒng)）綜合應(yīng)用，并且將太陽(yáng)能技術(shù)對(duì)城市智能化路燈管理系統(tǒng)的供電技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上提出城市路燈工程、天網(wǎng)工程、智慧交通工程一體化建設(shè)的構(gòu)想，形成三網(wǎng)合一綜合管理的新模式，從技術(shù)上、政策建議幾方面進(jìn)行研究，減少城市中的蜘蛛網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象，美化城市建設(shè)，減少為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用，為智慧城市建設(shè)提供智力支持。

1 路燈智能化管理系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)

路燈照明作為人類(lèi)日常生活不可少的公共設(shè)施，隨著三網(wǎng)融合技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越受重視。傳統(tǒng)的LED節(jié)能已經(jīng)不能滿(mǎn)足大范圍節(jié)電的需求；而人工控制、路燈巡查同時(shí)也是一項(xiàng)需要耗費(fèi)大量人力物力的工作。更有效的管理手段和節(jié)能方案已經(jīng)成為管理部門(mén)關(guān)注的焦點(diǎn)。

研究利用電力線(xiàn)載波通信技術(shù)，對(duì)快速發(fā)展的道路照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化管理，利用光的照度，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整開(kāi)燈數(shù)量、時(shí)間，利用電力線(xiàn)載波通信技術(shù)，監(jiān)測(cè)路燈的故障情況。從而達(dá)到提高照明質(zhì)量及維護(hù)、檢修效率；保證道路亮燈率和設(shè)備完好率、節(jié)約能源、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，避免相關(guān)事故的發(fā)生。

電力線(xiàn)載波通信技術(shù)是電力系統(tǒng)特有的、基本的通信方式。早在20世紀(jì)20年代，電力載波通信就開(kāi)始應(yīng)用到10KV配電網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)路通信中。低壓配電網(wǎng)的使用，應(yīng)用而生了許多新技術(shù)，擴(kuò)頻通信、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等都是在此基礎(chǔ)上得以發(fā)展的，多種技術(shù)的應(yīng)用提高和改善了低壓配電網(wǎng)中涉及的電力載波通信過(guò)程中對(duì)可用性和可靠性的要求。低壓電力線(xiàn)是目前使用過(guò)程中最為普遍的一種通信方式，在三網(wǎng)融合的過(guò)程中，充分利用好這一特性，形成一種新型的傳輸媒介，以此來(lái)改善國(guó)民經(jīng)濟(jì)，帶動(dòng)生產(chǎn)力發(fā)展。

由于供電網(wǎng)絡(luò)四通八達(dá)，而低壓電力線(xiàn)連接千家萬(wàn)戶(hù)，構(gòu)成最普及的網(wǎng)絡(luò)。利用它進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，傳遞各種信息，不占用任何無(wú)線(xiàn)頻道資源。電力載波通訊技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯，成本低、有現(xiàn)成的電源線(xiàn)、一線(xiàn)兩用，價(jià)格低廉，延伸方便，不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電力線(xiàn)，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，即充分利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)，便能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)利用電力線(xiàn)載波通信技術(shù)。

2 智能化路燈系統(tǒng)與天網(wǎng)工程（安防系統(tǒng)）綜合應(yīng)用技術(shù) ——二網(wǎng)合一

隨著國(guó)家對(duì)健康環(huán)境、平安城市的提出，在信息傳輸過(guò)程中通過(guò)聯(lián)網(wǎng)共享的模式使數(shù)據(jù)延伸更廣，特別是近幾年來(lái)過(guò)家大力提倡智慧城市的發(fā)展，這就對(duì)天網(wǎng)工程的不斷發(fā)展提出了新的要求，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，在智能處理過(guò)程中依次處理的技術(shù)包括采集、共享、分析、研判、存儲(chǔ)等流程化的方案。

研究城市道路的路燈系統(tǒng)，將公共安全的監(jiān)控系統(tǒng)融入智能化路燈管理系統(tǒng)中。利用電力線(xiàn)載波通信技術(shù)，充分依托現(xiàn)有的電網(wǎng)，兩端加以調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)，直接以50Hz 交流電為載波，再以數(shù)百KHz的脈沖為調(diào)制信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)的傳輸與控制。電力載波技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯，成本低，利用現(xiàn)成的電力輸配線(xiàn)，一線(xiàn)兩用；價(jià)格低廉，延伸方便，不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電力輸配線(xiàn)，就能進(jìn)行天網(wǎng)信息數(shù)據(jù)傳輸，即充分利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)，便能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)城市天網(wǎng)工程，大大節(jié)約監(jiān)控系統(tǒng)的線(xiàn)路敷設(shè)、桿塔建設(shè)成本，節(jié)約資源。

3 太陽(yáng)能技術(shù)與城市智能化路燈管理系統(tǒng)的供電技術(shù)優(yōu)化

研究光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)，而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。是太陽(yáng)能電池的使用，是此種技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的依托。太陽(yáng)能電池在制作過(guò)程中線(xiàn)通過(guò)串聯(lián)結(jié)構(gòu)即你選哪個(gè)封裝，今兒形成大的電池組件，在通過(guò)與大功率控制器的共同作用，即可形成光伏發(fā)電裝置。此裝置受地域因素影響較少，且安全可靠、無(wú)噪聲、低污染、無(wú)需消耗燃料和架設(shè)輸電線(xiàn)路。因此，采用太陽(yáng)能對(duì)路燈照明、監(jiān)控系統(tǒng)的供電經(jīng)濟(jì)方便。

4 路燈、安防、交通一體化公網(wǎng)三網(wǎng)合一的綜合應(yīng)用技術(shù)

研究城市的路燈、安防、交通一體化公網(wǎng)的三網(wǎng)合一綜合應(yīng)用技術(shù)，該技術(shù)是建立在電力線(xiàn)載波通信技術(shù)基礎(chǔ)上，將城市路燈、城市的天網(wǎng)工程（公共安全）及城市的交通三個(gè)公共管理項(xiàng)目的多聯(lián)產(chǎn)綜合系統(tǒng)。三網(wǎng)合一是高速公路信息化發(fā)展的趨勢(shì)，是以高速公路通信系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)傳輸基礎(chǔ)，其主要目的是提高網(wǎng)絡(luò)的利用率，減少城市蜘蛛網(wǎng)絡(luò)和重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象，提高智慧城市建設(shè)面貌。三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)通過(guò)電力線(xiàn)載波通信技術(shù)利用，減少了通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，因電力線(xiàn)路使用年限大大超過(guò)光纖、網(wǎng)線(xiàn)，提高了通訊的可靠性，從原來(lái)的三個(gè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，減少為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，采用這種方式具有較好的經(jīng)濟(jì)效果和節(jié)能效果。

國(guó)內(nèi)外電力線(xiàn)載波通信技術(shù)在低壓配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)有許多新興的數(shù)字技術(shù)需要研究，低壓電力線(xiàn)載波通信技術(shù)抗干擾性是本次項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)。同時(shí)結(jié)合目前城市建設(shè)過(guò)程中對(duì)信息數(shù)據(jù)處理要求的不斷提高，加大數(shù)據(jù)信息的分類(lèi)，在大數(shù)據(jù)信息背景下，此技術(shù)的發(fā)展會(huì)越來(lái)越好。當(dāng)然國(guó)內(nèi)外對(duì)電力線(xiàn)載波通信技術(shù)在城市路燈智能化研究方面還有很多的路要走。研究的過(guò)程也有待提高。

綜上所述在智慧城市建設(shè)中三網(wǎng)融合的關(guān)鍵技術(shù)體現(xiàn)在：

（1）太陽(yáng)能技術(shù)與瀘州城市智能化路燈管理系統(tǒng)的供電優(yōu)化技術(shù)；（2）低壓電力線(xiàn)載波通訊技術(shù)通信技；（3）路燈、安防、交通一體化公網(wǎng)的三網(wǎng)合一綜合應(yīng)用技術(shù)；（4）政策建議幾方面方面進(jìn)行研究，構(gòu)建基于電力線(xiàn)載波通訊技術(shù)在瀘州路燈智能監(jiān)控系統(tǒng)綜合應(yīng)用體系。

在整個(gè)的研究過(guò)程中技術(shù)路線(xiàn)的延續(xù)體現(xiàn)在：（1）調(diào)研分析國(guó)內(nèi)外有關(guān)最新科研和應(yīng)用資料，明確城市路燈系統(tǒng)的最新技術(shù)；（2）完成智能城市路燈系統(tǒng)體系的調(diào)查研究，辯論探討總結(jié)已有的城市路燈系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)；（3）分析已有的城市路燈系統(tǒng)的主要原因；（4）通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)資料得到一般節(jié)能規(guī)律，結(jié)合低壓電力線(xiàn)載波通訊技術(shù)通信技，制定切實(shí)可行的路燈智能監(jiān)控系統(tǒng)綜合應(yīng)用體系方案。（5）通過(guò)低壓電力線(xiàn)載波通訊技術(shù)通信設(shè)計(jì)改進(jìn)、置換和增加新型節(jié)能設(shè)備。

5 總結(jié)

只有在城市數(shù)字化的前提下，才能實(shí)現(xiàn)智慧化，沒(méi)有數(shù)字信息基礎(chǔ)，智慧城市就無(wú)從談起。所以，基于以上多方面因素，本課題探索對(duì)智慧城市快速發(fā)展的道路照明系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化管理，形成城市路燈、天網(wǎng)工程及城市的交通三個(gè)公共管理項(xiàng)目的多聯(lián)綜合系統(tǒng)提供有力依據(jù)。提高網(wǎng)絡(luò)的利用率，減少城市蜘蛛網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象，美化城市建設(shè)面貌。電力線(xiàn)路使用年限大大超過(guò)光纖、網(wǎng)線(xiàn)，提高了通訊的可靠性，同時(shí)三個(gè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，變?yōu)橐粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，大大節(jié)約監(jiān)控系統(tǒng)的線(xiàn)路敷設(shè)、桿塔建設(shè)成本，數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了更為廣闊的前景。融合計(jì)算機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，采用數(shù)字式電力載波系統(tǒng)對(duì)電力載波通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)，無(wú)論是在技術(shù)上，還是在經(jīng)濟(jì)上都是最佳的選擇方案，節(jié)約資源，所以本課程的探索應(yīng)用前景非常廣泛。

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