淺談基于電力載波技術的智能路燈控制系統

汪建偉

(寧波路燈管理所，浙江寧波 315000)

公共路燈照明系統是城市建設的重要組成部分，保證城市路燈處于良好狀態，不僅關系著人民生活、生產發展、交通安全和社會治安，而且對提供良好的投資環境，吸引外商投資，促進經濟發展，起著非常重要的作用。傳統的路燈控制常采用定時器或光控器，讓路燈在規定的時間內亮滅，無法做到與路燈管理室的通信，不便于運程監控和管理。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，很難滿足現代高亮燈率的要求。

近年來，計算機技術迅速發展，應用計算機技術推動各項事業發展，取得了顯著成效。通過改變現行落后的照明控制方式來節約能源是建立節約型社會的重要組成部分。基于計算機技術的城市路燈控制系統迅速發展，路燈智能化將是未來路燈發展的方向。基于電力載波技術的智能路燈控制系統是現行智能路燈控制比較成熟的系統，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，實現城市路燈、節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控和測量，可對供電變壓器線路短路或開路等突發事件進行即時報警;通過電力載波與GPRS通訊或因特網技術來傳輸控制信號和狀態信息，在中央監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。該系統還可以具有遙視功能，能對人為破壞進行監控，能對城市路燈進行智能監控和管理［1，2］。

本文主要從路燈對智能控制的需求出發，針對現有智能控制技術，簡要闡述基于電力載波技術的智能路燈控制系統的基本原理及其對于現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展，路燈已不再局限于街道照明，而是發展為表現城市景觀、體現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。想要及時發現和維修故障路燈，僅靠檢修車的上路巡檢是很難做到位的，而遠程的實時監測就成為路燈管理的一大幫手。可以通過對路燈的電流、電壓、通訊狀況等參數的采集和分析，判斷其是否處于正常的工作狀態，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，路燈也需要調光、半功率工作等技術，也需要進行實時的監測和調控。

2 基于電力載波技術的智能路燈控制系統的基本原理

基于電力載波技術的智能路燈控制系統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 路燈智能控制系統的構成

2.1 路燈控制中心

控制中心是系統的“上層建筑”，其采用電腦通過GPRS或者互聯網與集中器進行相互信息傳送。控制中心向外發送一系列的路燈控制指令，并接收從終端控制 (路燈端)發來的路燈工作狀態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據雙向傳輸、主控制終端向電力網發射控制信號并從電力網接收路燈狀態信號的問題。

2.2 信號中繼器部分

中繼器部分主要完成路燈控制信號、路燈狀態信號的再生和放大。中繼器有同一變壓器內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制解調器(PLC)和GPRS模塊或者互聯網模塊組成，具體結構如圖2所示。它主要用于一條路段的路燈信息接收和轉達中心的控制命令，以便于大規模路燈控制建網。

圖2 信號集中器結構

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來的路燈控制指令，并根據指令控制路燈的工作狀態，將路燈的工作狀態信號發給控制中心，根據天氣的實際明暗狀況將傳感器信號轉化為控制信號，控制路燈的亮與滅。其控制終端的路燈結構框圖如圖3所示。

圖3 路燈控制終端器

2.5 通信方式

系統的通訊方式采用GPRS或者互聯網與電力載波通信相結合。控制中心與電力載波調制解調器直接采用GPRS或者互聯網相通信，電力載波調制解調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，實現電力載波調制解調器與目標路燈控制終端器之間的可靠通信，完成整個系統的相互通信。

3 基于電力載波技術的智能路燈控制系統的效果與好處

基于電力載波技術的智能路燈控制系統是一個集成化的解決方案，可以實現節約能源成本，降低系統維護成本，同事構建一個完備的監控網絡，依托網絡可以實時獲取環境數據，實現對網絡上的任意設備的控制。主要經濟效益包括:

(1)降低能耗50%，從而實現降低 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，可以根據單個路燈的使用時間數據，實現燈具的預維護，使得路燈時刻工作在最佳狀態。

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

(5)根據道路車流量的數據隨時改變燈具的亮度，達到節能的目的。

(6)可實現順次點亮或者熄滅路燈，控制點亮和熄滅路燈的數目。

(7)可根據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據以供分析。

4 結束語

該路燈智能控制系統屬于比較成熟的路燈解決方案，在國外很多城市已經得到應用，可廣泛應用于城市、小區、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展前景。

［1］王海韜.城市路燈遠程監控系統的研究.江蘇大學，2010年.

［2］莊建.城市路燈自動化監控管理系統設計.四川大學，2006年.