低壓電力線遠(yuǎn)程載波路燈自動(dòng)控制管理系統(tǒng)

李鵬飛

（中航工業(yè) 空氣動(dòng)力研究院，黑龍江 哈爾濱150001）

節(jié)約能源——僅就2008 年全世界每年的照明用電達(dá)2 萬(wàn)億千瓦小時(shí)(度)，約相當(dāng)于1000 個(gè)(25 萬(wàn)千瓦)電站的發(fā)電量。 生產(chǎn)這些電力會(huì)產(chǎn)生29 億噸的二氧化碳和上千萬(wàn)噸的二氧化硫， 對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。 同時(shí)，用戶每年要支付2300 億美元的電費(fèi)。 所以節(jié)約照明用電不僅可節(jié)約地球資源，也可減少環(huán)境污染，并且減少電站投資和電費(fèi)開(kāi)支。 “中國(guó)綠色照明工程促進(jìn)項(xiàng)目”提出十年節(jié)電10%的目標(biāo)。 實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)每年可節(jié)約照明電120 億千瓦小時(shí)，減少向大氣排放二氧化碳2 億噸，并且少建25 萬(wàn)千瓦的發(fā)電廠6 座，為國(guó)家節(jié)省投資60 億元。近幾年我國(guó)城市房屋建設(shè)發(fā)展速度很快，發(fā)電量的增長(zhǎng)相對(duì)滯后，因此照明節(jié)能的要求十分迫切。另一方面，照明節(jié)能的潛力也很大。據(jù)分析，現(xiàn)有每戶住宅的照明總?cè)萘科骄鶠?00 瓦，其中白熾燈388 瓦占78%，熒光燈(含緊湊型熒光燈)112 瓦占22%。如果保持照度水平不變， 每戶只要換上一只13 瓦的緊湊型熒光燈就能減少10%的照明用電。 而“低壓電力線遠(yuǎn)程載波路燈自動(dòng)控制管理系統(tǒng)”可以節(jié)約25-30%的路燈照明用電！

促進(jìn)健康、凈化環(huán)境——促進(jìn)人的身心健康是綠色照明的最終目的。 國(guó)際上重視照明質(zhì)量，不再單純追求照度水平的趨勢(shì)反映出人們對(duì)優(yōu)良光環(huán)境的渴望。實(shí)踐證明，正是綠色照明所倡導(dǎo)的高效、清潔光源和相應(yīng)的正確照明方式為創(chuàng)造有益身心健康的視覺(jué)環(huán)境提供了技術(shù)保障，是保護(hù)環(huán)境。這是綠色運(yùn)動(dòng)的核心宗旨。綠色照明的首要目的就是防治由照明所造成的污染。

“低壓電力線遠(yuǎn)程載波路燈自動(dòng)控制管理系統(tǒng)”——隨著城市建設(shè)日臻完善，城市照明節(jié)約用電、自動(dòng)監(jiān)控越顯重要。傳統(tǒng)上路燈總控室只能實(shí)現(xiàn)每天按時(shí)的開(kāi)啟、關(guān)斷路燈控制，無(wú)法了解各條路燈線路上的具體每盞燈的工作情況。 路燈維護(hù)比較遲緩被動(dòng)，一般根據(jù)市民的報(bào)修電話或派員巡視工作，為了城市的路燈更加明亮，政府相繼加大了每桿上的路燈展數(shù)，而為了節(jié)約用電只能是鋪設(shè)昂貴的雙地下電纜來(lái)解決，對(duì)于老的路燈路段就更是難于解決。 為了提高合理照明及質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，監(jiān)控運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)路燈管理的三遙（遙控、遙測(cè)、遙信）日顯重要。特別是近年全國(guó)各省、市相繼提出的“亮化工程”，并將城市道路照明自動(dòng)化監(jiān)控納入到市政規(guī)劃、管理中，路燈管理水平已經(jīng)成為市政管理水平的重要內(nèi)容，特別是要達(dá)到節(jié)約用電目的。

為適應(yīng)這種需求， 由中央控制室計(jì)算機(jī)， 采用GPRS 技術(shù)、PSTN等現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與低壓電力線遠(yuǎn)程載波技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的實(shí)時(shí)控制、節(jié)能組合控制。 系統(tǒng)備有多種開(kāi)啟、關(guān)斷路燈方式，達(dá)到節(jié)約用電目的,同時(shí)延長(zhǎng)路燈壽命，降低管理費(fèi)用，使人員從繁雜的“巡檢”工作中解放出來(lái)，提高了市政管理水平，促進(jìn)了城市“亮化工程”的建設(shè)，為城市管理“數(shù)字化”奠定了基礎(chǔ)，為城市的建設(shè)增光添彩。

1 所屬技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型技術(shù)涉及路燈的自動(dòng)化控制，特別是能使路燈的管理達(dá)到自動(dòng)化，智能化，系統(tǒng)化，同時(shí)市政還可以節(jié)約大量用電開(kāi)支的控制技術(shù)。

2 背景技術(shù)

目前，眾所周知的路燈控制，是由單臺(tái)變壓器下的單個(gè)或多個(gè)控制箱來(lái)按規(guī)定時(shí)間開(kāi)啟或關(guān)閉路燈， 以及通過(guò)人工檢測(cè)路燈的故障。但是，達(dá)不到控制每盞路燈的開(kāi)啟、關(guān)閉。同時(shí)也就不能實(shí)現(xiàn)最佳的路燈控制方案，不能實(shí)現(xiàn)大量的節(jié)約用電費(fèi)用的開(kāi)支，更實(shí)現(xiàn)不了由計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別每盞路燈的工作狀況與整條線路的工作情況。

3 技術(shù)內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的路燈管理不能實(shí)現(xiàn)最佳的控制方案、節(jié)約用電費(fèi)用及路燈故障自動(dòng)檢測(cè)。

本實(shí)用型新技術(shù)方案提供了一種由微型計(jì)算機(jī)組成的“路燈管理控制中心”，可通過(guò)GPRS 機(jī)/ PSTN 網(wǎng)等多種“上行通道”技術(shù)和最新低壓電力線載波技術(shù)“下行通道”方案來(lái)遠(yuǎn)程控制變壓器下的“路燈集中控制器”、“載波控制器”所構(gòu)成的路燈自動(dòng)化管理系統(tǒng)。

該系統(tǒng)不僅可以達(dá)到在單臺(tái)變壓器下的所有路燈僅用一個(gè)集中控制器，通過(guò)現(xiàn)有的220V 低壓電力線利用載波技術(shù)遠(yuǎn)程控制每盞路燈、檢測(cè)路燈的工作狀態(tài)，從而達(dá)到最佳的節(jié)約大量的用電費(fèi)用，且計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別故障路燈。本系統(tǒng)的最大效果是：一、靈活多樣的路燈開(kāi)啟、關(guān)斷組合，可以最大限度的節(jié)約路燈電能的消耗量。 二、自動(dòng)監(jiān)測(cè)路燈網(wǎng)中的任一盞燈的工作狀態(tài)。 三、適用于城鎮(zhèn)路燈、高速公路路燈、“亮化工程”的自動(dòng)化管理。 四、投資回報(bào)率高，即二年所節(jié)約的電費(fèi)開(kāi)支即可改造全部路燈管理系統(tǒng)工程的費(fèi)用。 五、可延長(zhǎng)路燈的使用壽命（零點(diǎn)后，單日關(guān)單號(hào)燈、雙日關(guān)雙號(hào)燈）。

應(yīng)用本路燈管理系統(tǒng)會(huì)給市政帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益(平均每年節(jié)約近千萬(wàn)電費(fèi))和社會(huì)效益（可將節(jié)約費(fèi)用再投入路燈的建設(shè)或“亮化工程”）。

4 具體實(shí)施方式

一般情況下，由變壓器下的集中控制器通過(guò)單片機(jī)及載波模塊將載波信號(hào)傳遞在A、B、C 三相220V 的電力線上并按給定365 日時(shí)間表自動(dòng)控制路燈的開(kāi)啟和關(guān)閉，及最佳的節(jié)約用電時(shí)間表自動(dòng)控制路燈的間隔、 交叉開(kāi)啟和關(guān)閉， 同時(shí)采集路燈的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析、管理。 在特殊情況下，當(dāng)主控中心計(jì)算機(jī)發(fā)出指令時(shí), 可通過(guò)移動(dòng)通訊GSM 網(wǎng)、PSTN 網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù), 可控制任一變壓器下的集中控制器, 通過(guò)220V 的載波遠(yuǎn)程控制該集中控制器下的所有路燈從而自動(dòng)控制每盞燈的開(kāi)啟、關(guān)閉。

（1）“路燈集中控制器”與“載波控制器”之間用電力線作為數(shù)據(jù)傳輸通道，最低成本方案。

（2）在同一個(gè)配電變壓器下的一個(gè)“路燈集中控制器”與多個(gè)“載波控制器”即組成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

（3）“載波控制器”地址可根據(jù)系統(tǒng)工程極方便的設(shè)置，一個(gè)配電變壓器可支持700 個(gè)“載波控制器”。

（4）控制中心計(jì)算機(jī)隨時(shí)可采集全部路燈或某一盞路燈的電量數(shù)據(jù)，以此自動(dòng)檢驗(yàn)路燈是否故障。

“低壓電力線遠(yuǎn)程載波路燈自動(dòng)控制管理系統(tǒng)功能：”

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)視網(wǎng)中所有路燈的運(yùn)行情況；

（2）整個(gè)轄區(qū)內(nèi)的載波路燈及集中器配置成單一集群，統(tǒng)一管理；

（3）單一的載波路燈申請(qǐng)?zhí)柡图衅魈?hào)，單一管理對(duì)象；

（4）測(cè)量各路燈和路燈組的電量，檢測(cè)量可實(shí)時(shí)傳輸至總控室；

（5）故障檢測(cè)和報(bào)警、主動(dòng)發(fā)出故障報(bào)警、報(bào)警功能及記錄；

（6）監(jiān)測(cè)下列情況：任何一相路燈、路燈組的工作狀態(tài)；

（7）可實(shí)現(xiàn)管理中心自動(dòng)化控制：按365 日的日出、日落自動(dòng)控制啟動(dòng)和關(guān)閉路燈而獨(dú)立工作；

（8） 控制中心可通過(guò)移動(dòng)通訊GSM 網(wǎng)、PSTN 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出指令，隨時(shí)控制路燈的亮/滅（含特殊情況）；

（9）動(dòng)態(tài)畫(huà)面顯示、動(dòng)態(tài)參數(shù)顯示、電量實(shí)時(shí)趨勢(shì)顯示、電量歷史趨勢(shì)記錄、明燈率記錄與顯示、集中器分部總貌等等，可根據(jù)需要來(lái)完成。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，一個(gè)中等城市若應(yīng)用《低壓電力線遠(yuǎn)程載波路燈自動(dòng)控制管理系統(tǒng)》既路燈節(jié)約用電管理的新技術(shù)，則每年可節(jié)約電費(fèi)一千萬(wàn)左右，其費(fèi)用兩年即完全可以改造舊的路燈系統(tǒng)。