基于电力线载波技术的LED路灯智能管理系统

2016-01-11赵德斌

现代建筑电气 2015年7期

关键词：单灯电力线管理器

郑重, 赵德斌

(1.南通市市政设计院有限责任公司, 江苏南通 226006;2.江苏启东吕四港开发区管委会, 江苏启东 226241)

基于电力线载波技术的LED路灯智能管理系统

郑重1, 赵德斌2

(1.南通市市政设计院有限责任公司, 江苏南通 226006;2.江苏启东吕四港开发区管委会, 江苏启东 226241)

介绍了基于电力载波技术的LED路灯智能管理系统,并根据LED路灯智能管理系统的实际应用情况，进行了效益分析。指出LED路灯智能管理系统不仅能实时获取每盏路灯的状况，也能根据具体情况调整路灯亮度，降低了路灯系统的运营成本，提升了公共照明管理水平。

电力载波技术; LED路灯; 路灯智能管理系统; 效益分析

0 引言

目前,大部分城市路灯光采用的是传统管理模式:人工巡检,开关灯控制,采用人工或钟控开关灯控制方式,但存在一系列问题:维护困难,路灯管理部门维护力量严重不足;路灯损坏情况不能及时反馈,给快速维护带来困维;给道路上行驶的车辆带来不便,不能保证行人及车辆的安全。

电力线载波(Power Line Carrier,PLC)是运用电力线载波实现信息传输的通信方式,通过已有电力线将路灯照明系统连接成智能系统,在电力线上加载不同信号,通过电力线调制解调器进行分离,并将不同的信号传送至不同的设备中。PLC技术的最大优点是无需重新架设网络,且节省电能。

本文基于PLC技术,分析了LED路灯智能管理系统,以很好地解决路灯的监控和节能问题。

1 路灯智能管理系统

路灯智能管理系统由应用层、通信层、前端执行层三层架构组成,如图1所示。

图1 路灯智能管理系统架构

应用层(系统监控中心)运用计算机系统构建数据库、数据处理、控制、Web服务,通过无线网络实现对前端设备的控制,将现场数据进行计算和显示,以供用户进行管理和决策。用户可通过Internet访问监控中心系统,进行操作与控制。

监控中心是整个系统运行的核心部分,由服务器、路由器、GPS校时系统、办公设备和相关软件等设备组成,如图2所示。服务器通过GPRS网络将采集集中控制器的路灯状况。计算机可以及时检测并报告所有在测的集中控制器的工作状况,实现数据的记录和统计管理,如发现异常可及时将故障定位,同时将现状报告给相关人员,以便随时查询监控终端的运行情况。

图2 应用层结构

通信层由GPRS网络及PLC通信网组成,实现前端设备与应用层的数据传输。

监控中心采用GPRS网络与前端集中控制器实现通信。集中管理器通过GPRS网络将数据传输到监控中心。监控中心在软件平台上可以查看路灯照明系统的实时运行状况,也可根据实际需要发出路灯照明的开/关、状态查询等指令,并传输到集中控制器。

集中控制器与LED单灯控制模块通过电力载波通信。电力载波通信采用BPSK的调制方式传输信号,在第一载波频率无法通信的情况下,自动跳到第二载波频率通信,保证了通信的可靠性。LED单灯控制器实现自动通信中继和远距离通信。

集中控制器在与LED单灯控制器通过电力载波通信方式通信失败时具有自动重发功能,当集中控制器向LED单灯控制器发送数据丢失时,可以实现自动重发,以保证数据的完整性和可靠性。

操作执行层由集中控制器和LED单灯控制器组成。集中控制器是路灯智能监控系统的关键设备,安装于各个区域路灯配电柜内,承担与监控中心的双向数据交互,实现LED单灯控制、数据采集、异常告警、亮灯模式控制、智能自检、能耗统计等功能。

集中控制器接收监控中心监控指令,执行监控中心下发的策略,让照明系统的管理更加智能和精确。集中管理器通过电力载波通信模块可以发送LED单灯开关灯指令和单灯调光指令,并接收LED单灯的信息。

LED单灯控制器是路灯亮化智能监控系统的关键设备,安装于路灯照明灯具内或灯杆的检修孔内,接收集中控制器的电力载波信号,并通过电力线调制解调器分离信号,对LED路灯进行无级调光,实现路灯单灯开关控制、单灯调光控制、数据采集、异常告警、智能自检、电缆防盗等功能。

2 系统功能

2.1 自动/手动遥控

在智能管理系统中可直观地看到整个区域的路灯分布情况,可以根据不同类型的路灯控制要求,把区域内的路灯分成若干个组,自动或手动对各种灯型进行遥控开/关操作。工作人员可选择不同控制策略,如时控控制策略、天文历控制策略、光控控制策略、分组控制策略、时控和光控相结合的控制策略,实现智能遥控。

2.2 自动/手动巡测和选测

集中管理器能按设定的时间周期(可以根据开/关灯前后任意选取不同的周期)自动进行定时巡测,操作者也可随时手动巡测和选测各监测点的运行状态,并把监测结果上传并存储于监控中心。可测试的内容包含各监控终端的电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、开关输出状态、各种开关量输入状态等信息,并且提供历史数据以供查询,以便管理者了解路灯的运行情况,随时调整亮灯时间、亮灯策略,合理减少能耗使用及运维开支。

2.3 报警处理

集中管理器配有配电柜门、剩余电流的扩展接口及防偷盗照明线路报警模块接口,便于随时采集照明线路情况,发现异常时可立即报警,以保障照明线路和设施的安全。

管理系统能够通过集中管理器、通信网络、计算机控制系统、地理信息系统等模块进行融合,实现路灯照明的全面监控,另有查询统计、光照度采集、卫星自动校时系统、权限设置等功能,具有高度的可靠性、实用性、可扩展性和经济性。

3 实际应用

对启东吕四港城区新建道路路灯照明设施进行智能化建设,城区主要新建道路路灯纳入集中监控中心管理,可以保证城市路灯亮化的统一控制,实现远程开关、状态反馈、故障查询等功能。

该路灯智能管理系统的实施,使得城市路灯管理部门节约了维护成本,降低了路灯系统的运营成本,提高了路灯系统的服务效率。另外,该系统可用来连接其他城市的能源管理系统。

4 结语

基于PLC技术的LED路灯智能管理系统能够实现对路灯照明的智能监测、管理、调控,通信质量稳定、可靠且受环境影响小,未来将研究在区域中大面积应用的可行性,并根据实际使用情况逐步扩容和升级,进一步提升公共照明管理水平。

[1] 蔡瑾.LED路灯系统中配置管理的研究与应用[D].中山:中山大学,2010.

[2] 吴春海,赖常华,李振.LED路灯智能控制模式研究及应用[J].建筑电气,2014,33(9):56-60.

[3] 李志强,郑威.LED路灯照明应用之探讨[J].照明工程学报,2009,20(8):101-105.

【办刊宗旨】

以现代信息技术、先进制造技术和智能建筑技术为引导，引领建筑电气技术不断开拓自主知识创新，向着高效、节能和绿色的目标和方向发展。及时、全面地报道国内外建筑电气最新研究成果和行业信息，为建筑电气的研究与开发、产品制造与应用、工程设计等领域打造一流的技术交流和信息传递平台。

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