城市智能照明单灯节能控制系统的设计与应用

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摘 要:对城市照明单灯控制系统的通信和系统构成等内容进行了阐述,详细阐明了单灯控制系统在城市照明监控中的设计和应用。

关键词:城市照明监控;单灯控制;电力载波;ZIGBEE

1 单灯控制系统简介

1.1 单灯控制系统概述

单灯监控系统就是将监控装置安装在每盏路灯内,通过远程通讯对各个路灯的状态进行检测和控制的系统,通过系统可以检测到每一盏路灯的状态以及线路情况,能够及时发现路灯故障、老化及断路等问题,方便维修管理,保证亮灯率,同时可以做到分散节能,从而提高城市照明管
理效率。

1.2 单灯控制系统组成

单灯监控系统由路灯控制中心、集中单元和控制单元组成。

(1)路灯控制中心为整个路灯控制系统的中枢,执行着各种路灯控制命令。

(2)集中单元安装于路灯控制柜监控点(终端)中,承接着控制单元与路灯控制中心的通信任务。

(3)控制单元安装于路灯灯盏内,负责采集路灯工作的相关数据(电压、电流等)。

2 系统通信设计

根据当前城市照明每盏路灯间距在30m到40m之间,都通过低压电缆线供电的特点,单灯控制通信主要采用电力载波或ZIGBEE通信技术来实现。

2.1 电力载波通信技术

电力载波(PLC)通信是利用高压电力线在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级中压电力线指10kV电压等级或低压配电线380/220V用户线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种通信方式。电力线载波通信具有投资小、见效快和能有效地利用电力线路资源等优点,一直在电力系统通信中使用。电力载波通信系统构成如图1所示:

2.2 ZigBee通信技术

ZigBee通信技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

ZigBee可工作在2.14GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以通过中继增加通信距
离。ZigBee通信系统构成如图2所示:


 

2.3 路灯控制中心与控制单元的通信

控制单元与控制中心的通信主要通过集中单元进行承接,终端主机下行采用电力载波或ZigBee无线通讯技术实现集中单元与控制单元进行通信,上行采用GPRS等通信方式实现集中单元与控制中心远程微机联网,从而实现路灯控制中心与单灯控制单元的通信。同时,监控终端主机除了具有下行和上行的通信接口外,还负责对路灯控制箱内所有数据进行采集,并接收远程电脑发送命令执行各种路灯控制操作。

3 单灯控制系统节能实现方式

在单灯控制系统中,单灯节能方式分为两种:半夜灯控制方式和限流。

半夜灯控制方式是指在偏僻路段到后半夜有规律的关闭一部分路灯以达到节能的目的的方法。根据调查,我国小型城市晚上21:00后,大中城市00:00以后道路上几乎空无一人。而没有做任何限制的路灯照明也就出现了“人少车稀灯更亮”的不合理现象。通过采用半夜灯控制方式,在半夜关闭一部分路灯则可很好达到节能照明的目的,也将使得城市照明更趋于合理。

限流方式是通过在原有的路灯供电电路中再串入一个电抗器,通过增大电抗值来限制流过的路灯的工作电流的大小,从而达到节电的目的。使用这种方案的路灯可按预先设置的时间或单灯控制器的命令,在道路上车流与行人稀少时,由转换开关串入电抗器,减少流过路灯的电流,使路灯灯泡在节电状态下运行。通过限流方式进行节能,根据实验结果可以节电30%以上。在限流过程中路灯照明系统的电压没有改变,只是灯泡功率降低了,照度有所降低,但其照度的均匀度不变,没有阴暗区,道路照度基本能够满足夜间交通安全的要求。系统在功率变换时,线路功率因数也自动调整,使线路功率因数始终处于最佳状态,减少了线路的无功损耗。限流节电需要在每一盏路灯中安装单灯节电设备,因此安装、维护量较大。

4 单灯控制系统的应用

传统的路灯监控系统设计中,监控终端基本上都安装于路灯控制箱,属于集中监控,其只能对整条路段的运行情况(电压、电流、功率等)进行检测或控制,而对于某一盏路灯的工作状况做不到实时监控,这种监控方式在面对越来越高的城市管理要求时就存在一定的局限性,而对于高速公路、机场或某些重要景观路段等照明要求高,同时又需要实时检测每一盏路灯的场所,安装一套完善的能够实时检测每一盏路灯工作状态的单灯控制系统就显得尤为重要。

5 结束语

目前,单灯节能系统已经在多个城市得到了广泛应用。单灯控制系统不但可以节能,而且可以实时检测每盏灯的工作状态及线路情况,在最短时间内发现故障,使得故障能够及时得到处理。单灯控制系统填补了城市照明监控行业的物联网络应用的空白,为实现整个城市物联网打下了坚实的基础,同时该系统的应用,加强了城市照明的管理手段和管理方法,大大提高了城市照明管理的工作效率。

参考文献:
[1] 刘木清.照明自动控制技术(第1版)[M].北京:机械工业出版社,2007.
[2] 周立功.ARM嵌入式系统实验教程(第1版)[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005.
[3] 钱乐秋.软件工程[M].北京:清华大学出版社,2009.
[4] 吴建.UML基础与Rose建模案例[M].北京:人民邮电出版社,2008.
[5] 蔡卫峰.城市路灯无线通信监控系统实现[J].电气自动化,2002(5).

作者: 来源: 发布时间:2012年04月05日
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