路燈照明單燈控制系統(tǒng)的電氣自動化研究 摘 要城市路燈照明監(jiān)控從二十世紀九十年代發(fā)展至今，已經(jīng)從“三遙”（遙控、遙信、遙測）以及“五遙”（遙控、遙信、遙測、遙調(diào)、遙視）發(fā)展到今天城市路燈照明數(shù)字化綜合管理。城市路燈照明管理部門已從解決城市路燈照明設備的集中控制轉(zhuǎn)變成為提高內(nèi)部效率、節(jié)約成本、服務大眾的精細化管理。伴隨著現(xiàn)代物流網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，城市路燈單燈控制系統(tǒng)也將是未來城市照明監(jiān)控發(fā)展的主要趨勢. 關(guān)鍵詞路燈照明；單燈；電力載波；ZIGBEE 中圖分類號：TU113.666 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）30-0078-02 伴隨隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟和城鎮(zhèn)化建設高速發(fā)展，城市基礎配套設施路燈的建設也大大加快，無論從覆蓋范圍還是總體數(shù)量都有了極大的增加，這就對路燈照明設施的管理提出了更高要求，需要我們進一步加強科技研發(fā)，對路燈照明監(jiān)控系統(tǒng)進行更深入系統(tǒng)的研究，找到更科學高效的方法，同時做到原有系統(tǒng)的無縫對接和融合。經(jīng)過我們和科研單位的共同努力，我們認為在原有的城市路燈照明監(jiān)控系統(tǒng)基礎上實現(xiàn)城市路燈照明單燈控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)城市路燈照明管理的精細化，大幅提高城市路燈照明的管理水平和效率。 下面就城市路燈照明單燈控制系統(tǒng)電氣自動化研究作一簡單陳述： 一、系統(tǒng)通信設計 每盞路燈之間通過五芯低壓電纜線連接，可以做到三相供電平衡和半全夜控制，每個低壓控制箱或箱變根據(jù)線路的特點和供電半徑所帶路燈數(shù)量都不盡相同。根據(jù)這些特點，結(jié)合目前通信技術(shù)，單燈控制系統(tǒng)通信可以采用電力載波和ZIGBEE通信來實現(xiàn)城市照明單燈控制系統(tǒng)。下面簡要介紹電力載波通信和ZIGBEE通信技術(shù)。 1、電力載波通信 電力線載波（Power Line Carrier PLC）通信是將載有信息的高頻信號加載到電力線上，用電力線來進行數(shù)據(jù)傳輸，通過專用的電力線調(diào)制解調(diào)器將高頻信號從電力線上分離出來，傳送到終端設備。 2、ZIGBEE通信 ZigBee通信技術(shù)是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?。ZigBee可工作在2.14GHz、868MHz和915 MHz3個頻段上，分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，傳輸距離在10-75m的范圍內(nèi)，并且支持擴展。 二、系統(tǒng)架構(gòu)設計 單燈監(jiān)控系統(tǒng)由主站管理中心、分站控制器（路燈監(jiān)控終端和單燈控制器集中單元）和路燈桿內(nèi)的單燈控制器組成。各個現(xiàn)場單燈控制器具有本地管理和中繼服務雙種職能，分站控制器則負責無線網(wǎng)絡信息匯集和主站命令下發(fā)。 主站管理中心同分站控制器間采用無線GPRS通訊方式進行數(shù)據(jù)交互，而分站控制器與單燈控制器間采用ZIGBEE通訊方式或電子載波通信方式，ZIGBEE/電子載波通信系統(tǒng)組成框圖如圖1所示： 三、系統(tǒng)功能設計 單燈控制系統(tǒng)建立在可靠的局域網(wǎng)絡通信基礎上，實現(xiàn)對單個路燈的精細化、數(shù)字化的動態(tài)監(jiān)控；同時，單燈控制器控制單元配合電子整流器使用可實行兩檔降功率節(jié)能控制，根據(jù)控制中心預定的節(jié)能控制方案實行整個城市路燈照明系統(tǒng)中照度的動態(tài)控制，實現(xiàn)“按需照明”，避免照明浪費，節(jié)約照明能源，節(jié)省照明費用。系統(tǒng)主要功能設計如圖2： *主站管理中心通過主站控制軟件可監(jiān)視單盞路燈工作狀態(tài)，同時采集工作狀態(tài)、交流電壓電流等工作參數(shù)。 *主站軟件允許交叉使用個別控制、全體控制、分組控制。允許任何一盞路燈同時參加多個分組，如主路分組、輔路分組、單號分組、東區(qū)分組等。 *可對網(wǎng)絡內(nèi)路燈按照預定程序?qū)崟r、分時實現(xiàn)面控（全城區(qū)或某一城區(qū)）、線控（一條線路）、點控（任一燈位）。 *可根據(jù)實際需要任意地設計路燈組態(tài)，如隔幾亮幾、一側(cè)關(guān)閉、一側(cè)開啟、輔車道關(guān)閉、主車道開啟、脈沖式開啟等。 *可實現(xiàn)單燈控制器間的路由通訊，最大路由級數(shù)為4級，從而有效加大通訊距離。 *可實現(xiàn)單燈遠程遙控、遙訊、遙測、遙調(diào)功能； *可實現(xiàn)單燈群組遠程遙控、遙調(diào)功能； *單燈遙測數(shù)據(jù)包括：電流，電壓，功率數(shù)據(jù)采集； *單燈遙控功能包括：單燈開、關(guān)及兩檔節(jié)能控制； *單燈遙調(diào)可實現(xiàn)兩檔節(jié)能調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)節(jié)能調(diào)節(jié)控制需要配合兩檔電子整流器使用，第一檔約下降25%，第二檔約下降45%； *單燈遙訊功能包括：路燈開關(guān)燈狀態(tài)，節(jié)能調(diào)節(jié)控制狀態(tài)，路燈故障狀態(tài)。 四、系統(tǒng)實現(xiàn)簡介 系統(tǒng)以矢量電子地圖為基礎，設計出友好的操作界面，能夠簡單明了實現(xiàn)完成每條道路每盞路燈屬性操作、控制操作、檢測操作、數(shù)據(jù)查詢操作。在已有路燈監(jiān)控終端層、線路層、燈具層等基礎上增加單燈控制層，即在每個燈桿位置增加一個單燈控制器，每個低壓配電柜增加一個單燈集中器。對每個單燈控制器或集中器可進行各種查詢、控制、檢測等相關(guān)操作。 單燈控制器屬性：名稱、地址、編號、生產(chǎn)廠家、型號、光源廠家、光源型號、光源功率、安裝時間、安裝人、維修時間、維修原因、維修人、現(xiàn)場照片等相關(guān)信息。 單燈控制器采集數(shù)據(jù)：電壓、電流、有功功率、功率因素、節(jié)電狀態(tài)、節(jié)電檔位等相關(guān)數(shù)據(jù)。 單燈控制器操作：遙控、遙測、遙調(diào)等。 單燈控制器查詢：信息查詢、數(shù)據(jù)查詢，查詢結(jié)果通過電子表格、折線圖、餅狀圖等表示，并打印。 五、總結(jié) 城市路燈照明單燈控制系統(tǒng)結(jié)合原城市路燈照明監(jiān)控系統(tǒng)、城市路燈照明生產(chǎn)管理系統(tǒng)等平臺，實現(xiàn)城市路燈照明的精細化管理。該系統(tǒng)的應用，填補了城市路燈照明監(jiān)控行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)絡應用的空白，為實現(xiàn)整個