智慧照明-集群控制器解决方案

一、系统结构概述  
1、路灯监控系统采用先进的集散式测控系统方案，由设在城市路灯管理部门的监控中心担任集中控制的心脏，而由分布在各路段上的远程监控终端（RTU）作为分布式控制节点站进行前沿控制。
2、监控中心与RTU之间的双向通讯可采用电缆/光纤等有线网络、移动运营商的短信/无线公用数据网（GSM/GPRS）、无线数据电台、无线局域网等通信方式，系统可方便地实现多种通讯方式及其组合。
3、系统具有完善的开关灯控制及系统管理功能。
4、监控终端RTU控制器能预存多套开关灯方案，并可独立自动运行，当通讯网络出现故障时，各监控终端可根据预先设置的方案及参数长期自动正确进行控制。
5、每个道路照明集中控制器均有薄膜键盘及中文显示的带背光LCD显示器，整个控制器封装在一个小型工控机壳内，具有导轨及安装孔，具有安装、调试方便，便于现场检修和维护。

二、系统功能概述
（1）支持中心监控分级管理，可以设立多个分控中心；
（2）支持远程无线（或有线）控制功能；
（3）支持灯光场景管理，适应复杂的夜景灯光控制；
（4）支持路灯监控系列外围控制设备，组网简单灵活；
（5）预留单灯监控接口，支持单灯监控及变功率监控；
（6）根据现场布线满足需求，可以实现间隔亮灯的需要；
（7）高精度采集各回路电压、电流、功率、累计电量等操作；
（8）在硬件设备支持的情况下，能够自动进行亮灯率计算，形成亮灯率报表；
（9）记录各监控回路的工作电压、电流、电量等参数，形成相关报表和图表，记录时间间隔为自定义；
（10）可以对系统的设备信息进行查询，自动与电子地图关联，可输出查询报表；
（11）自动开关灯管理可选择定时模式、按季节变化的日出日落自动跟随模式、光照度辅助开关灯模式；
（12）多种开关灯执行方案设定，可设置普通（平时）方案、周末方案、节（假）日方案、临时方案，并可设定方案执行的方式和优先级；
（12）遥控、遥测、遥信，提供丰富的点操作和广播操作指令，可实现单点控制、群控、顺序控制等立即操作及程控操作；
（13）可通过遥测数据准备迅速判断故障的原因，以及定位故障的位置，并以不同图标及颜色表达开路和短路的输出回路，并可声光提示报警；
（14）可设置突发事件（错误亮灯、熄灯、空开跳闸、接触器失控等）报警、电参数越界（失压、电压/电流越限）报警，报警信息自动记录到数据库，形成报警信息报表；
（15）故障报警、无人值守时可设置发送远程报警；
（16）采用电子地图方式使得系统图文并茂、生动形象，能够方便直观显示出系统构成，以及路灯控制箱的相对地理位置；
（17）充分利用显示区，可以自动调整地图的纵横比例，在一个屏幕窗口不等比例的充满显示；
（18）管理员可对值班员的权限进行设置，自动形成操作日志、交接班记录等；
（19）能够进行历史数据的保存、查询浏览和输出打印；
（20）可以通过GPS实现系统校时功能，保证系统时间的高精度和免人工校时；
（21）动态增加、删除设备，不需要修改地图，动态更换地图，不需要重新组建数据；
（22）可设定启用和禁止操控的回路，方便检修、备用、启用回路设置。
（23）软件运行维护简单，系统扩容容易，能够根据需要快速增加控制设备；
（24）支持有线、无线、电力载波、光纤、GPRS、GSM、WIRELESS LAN等通讯方式；
（25）系统可根据不同统计单位，进行系统运行质量分析，和报表打印输出；
（26）控制管理软件在WINDOWS 下运行，为客户/服务器方式、数据库采用SQL Server2000版本。

智慧照明-单灯控制器解决方案

一、概述

        为了进一步提高对每一盏路灯的精确控制与管理，如何在不改动现有照明线路敷设状态，也不增加控制线缆、不进行道路开挖等前提下，做到开关控制和故障检测可定位于每一盏灯，是当前我

国道路照明智能控制领域的一个重要课题。我公司研发生产的L603、S603型单灯控制器，通过电力载波及相应处理技术，以现有照明电力线为通讯线缆，以扩频电力载波方式进行数据传输和控

制。从而实现了道路照明单灯智能控制与节电节能的有机统一。

力伦L603（可变功率）、S603型单灯监控器（LCU）通过电力载波方式与道路照明集中控制器（RTU）进行通讯，RTU根据监控中心指令或RTU自身的控制程序对所控区域回路上的LCU进行监

控。具有单灯开关功能，单灯故障检测功能，灯具断路（或线缆被盗）检测功能等。

系统通过设置不同的单灯控制模式可在单供电线路上实现多种路灯开关（亮灯）模式。从而实现在提供适度照明的前提下的节电节能。当采用可变功率单灯控制器（L603）后，可通过下半夜路灯的

降功率运行，实现进一步节电达25％～35％。

二、单灯控制器工作原理

 1. 电力载波工作原理

电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输媒介，因此具有信息传输稳定可靠，路由合理、可同时

复用远动信号等特点，是唯一不需要线路投资的有线通信方式。电力线载波通讯技术可以进行模拟（语音信号）或数字信息双工传输，具节省费用、安装方便、应用广泛等特点。

____作为通讯技术的一个新兴应用领域，电力载波通讯技术以其诱人的前景及潜在的巨大市场而为全世界所关注，成为世界各大公司及研究单位争相研究的热点。

2、扩频通信方式

____扩频通信方式是一种利用类似以太网的带有冲突检测机能的载体侦听多重访问协议的扩频通信技术。它利用一系列短促的、可自同步的扫描频率chirp作为载体，这种chirp具有固定模式，可被

网上的任意结点接收。具有较强的抗干扰能力和自相关特性，可以使所有连接在网络上的设备同时识别从网上任意设备发出的独特波形，而不需要在发送和接收设备间进行同步。

3、实现电力线载波通讯方式的难点

于电力线是给用电设备传送电能的，而不是用来传送数据的，所以电力线对数据传输有许多限制，因此电力线通讯具有以下特点：

a)、 配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送；

b)、 三相电力线间有很大信号损失。通讯距离很近时，不同相间可能会收到信号。一般电力载波信号只能在单相电力线上传输；

c)、 不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同，藕合方式有线-地藕合和线-中线藕合。线-地藕合方式与线-中线藕合方式相比，电力载波信号少损失十几dB，但线-地藕合方式不是所有地区电力系

统都适用；

d)、 电力线存在本身固有的脉冲干扰。目前使用的交流电有50HZ和60HZ，则周期为20ms和16.7ms在每一交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两次脉冲干扰，即电力线上有固定的100HZ

或120HZ脉冲干扰，干扰时间约2ms，固定干扰必须加以处理。有一种利用波形过0点的短时间内进行数据传输的方法，但由于过0点时间短，实际应用与交流波形同步不好控制，现代通讯数据帧又

比较长，所以难以应用；

e)、 电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时，线路阻抗可达1欧姆以下，造成对载波信号的高削减。实际应用中，当电力线空载时，点对点载波信号可传输到几公里。但当电力线上

负荷很重时，只能传输几十米。因此，只有进一步提高载波信号功率来满足数据传输的要求，提高载波信号功率会增加产品成本和体积。

____因此电力线上的高削减、高噪声、高变形，使电力线成为一个不理想的通讯媒介，但由于现代通讯技术的发展，使电力线载波通讯成为可能。

4、解决方案

a)、高性能载波模块

根据电力线载波的特点，采用高性能的扩频载波通讯控制模块。

a)、路由与中继技术

为了提高电力载波通讯的可靠性，通过采用相应的路由和中继技术实现电力载波通讯在道路照明单灯控制上的可靠应用。

b)、可靠性、稳定性处理

由于路灯中补偿电容的使用，电路阻抗变得很小，可以通过采用阻波技术以减小载波衰减，通过路由、中继技术增加通讯距离及可靠性；同时，采用合适的通讯协议及数据校验方式提高系统可靠

性；控制器元件均使用工业级器件。

三、采用单灯控制器经济效益分析

以一条3000米双排高杆灯为例：灯杆隔距30米，每根灯杆装有400W机动车照明灯和250W非机动车照明灯各一盏，全程共200根灯杆，开灯时间19：30分，关灯时间7：00分。因采用单灯控制后开

关灯模式可任意设置，现以几种模式为例计算年用电量：

(1)全亮时总功率：200×(400+250)=130000W=130KW.

(2)隔杆亮时功率：100×(400+250)=65000W=65KW.

(3)单灯400W隔杆亮时功率：100×400=40000W=40KW.

(4)单灯400W、250W交叉亮时功率：100×（400+250）/2=32500W=32.5KW.

(5)单灯250W隔杆亮时功率：100×250=25000W=25KW.

1. 通过适时开关灯节电：设通过适时开灯节约开灯时间20分钟。全亮时节电130KW×20/60=43KWH,一年节电 43×365=15695KWH。

2. 若适当灵活调半夜关灯时间，节电交果更趋明显。

3.  由于采用单灯控制能灵活控制各杆灯灯头亮灭模式，因而能在不明显影响总体照度的前提下有效节电，或者在用电量大致相同的情况下，明显提高道路照明效果，因而在取得较好经济效益的同

时取得良好社会效益。

4. 采用降功率单灯控制器时，可再实现25-35%节电。