浅谈基于电力载波技术的智能路灯控制系统

汪建伟

(宁波路灯管理所，浙江宁波 315000)

公共路灯照明系统是城市建设的重要组成部分，保证城市路灯处于良好状态，不仅关系着人民生活、生产发展、交通安全和社会治安，而且对提供良好的投资环境，吸引外商投资，促进经济发展，起着非常重要的作用。传统的路灯控制常采用定时器或光控器，让路灯在规定的时间内亮灭，无法做到与路灯管理室的通信，不便于运程监控和管理。路灯巡检常采用“晚上巡灯，白天巡线”这种人工方法巡视来获得设备的运行状况，不仅耗费大量的人力和物力，而且实时性很差，处理故障的效率也很低，很难满足现代高亮灯率的要求。

近年来，计算机技术迅速发展，应用计算机技术推动各项事业发展，取得了显著成效。通过改变现行落后的照明控制方式来节约能源是建立节约型社会的重要组成部分。基于计算机技术的城市路灯控制系统迅速发展，路灯智能化将是未来路灯发展的方向。基于电力载波技术的智能路灯控制系统是现行智能路灯控制比较成熟的系统，其基本思想是:通过光控和时控技术对双向可控硅进行控制，检测到每条路段的亮灯率，实现城市路灯、节日灯和广场灯等的自动启闭，有效控制全夜或半夜灯;通过对电流和电压实时监控和测量，可对供电变压器线路短路或开路等突发事件进行即时报警;通过电力载波与GPRS通讯或因特网技术来传输控制信号和状态信息，在中央监控室可实时掌握全市的路灯的实际情况，在电子地图上能够指明损坏路灯的位置及原因。该系统还可以具有遥视功能，能对人为破坏进行监控，能对城市路灯进行智能监控和管理［1，2］。

本文主要从路灯对智能控制的需求出发，针对现有智能控制技术，简要阐述基于电力载波技术的智能路灯控制系统的基本原理及其对于现有路灯管理的好处和应用。

1 路灯智能控制的基本要求

随着社会文明的不断发展，路灯已不再局限于街道照明，而是发展为表现城市景观、体现城市形象的重要标志。并且，随着道路照明范围的扩大，道路照明管理部门的管理工作量也加大。想要及时发现和维修故障路灯，仅靠检修车的上路巡检是很难做到位的，而远程的实时监测就成为路灯管理的一大帮手。可以通过对路灯的电流、电压、通讯状况等参数的采集和分析，判断其是否处于正常的工作状态，也可以让路灯上的采集模块主动上报异常信息。再者，路灯在安装设计时，虽然为道路交通量较大时的照明提供保障，但在交通流量少的时候，路灯的照明往往超出了照明的需求，造成了电能的浪费。因此，路灯也需要调光、半功率工作等技术，也需要进行实时的监测和调控。

2 基于电力载波技术的智能路灯控制系统的基本原理

基于电力载波技术的智能路灯控制系统主要由路灯控制中心、信号中继器、信号集中器、路灯终端控制器组成，如图1所示。

图1 路灯智能控制系统的构成

2.1 路灯控制中心

控制中心是系统的“上层建筑”，其采用电脑通过GPRS或者互联网与集中器进行相互信息传送。控制中心向外发送一系列的路灯控制指令，并接收从终端控制 (路灯端)发来的路灯工作状态信息并作出相应的反应。该部分主要解决了微机与主控制终端的数据双向传输、主控制终端向电力网发射控制信号并从电力网接收路灯状态信号的问题。

2.2 信号中继器部分

中继器部分主要完成路灯控制信号、路灯状态信号的再生和放大。中继器有同一变压器内中继器和跨变压器两种。

2.3 信号集中器

信号集中器主要由电力载波调制解调器(PLC)和GPRS模块或者互联网模块组成，具体结构如图2所示。它主要用于一条路段的路灯信息接收和转达中心的控制命令，以便于大规模路灯控制建网。

图2 信号集中器结构

2.4 路灯终端控制器

路灯终端控制器用于接收信号集中器发来的路灯控制指令，并根据指令控制路灯的工作状态，将路灯的工作状态信号发给控制中心，根据天气的实际明暗状况将传感器信号转化为控制信号，控制路灯的亮与灭。其控制终端的路灯结构框图如图3所示。

图3 路灯控制终端器

2.5 通信方式

系统的通讯方式采用GPRS或者互联网与电力载波通信相结合。控制中心与电力载波调制解调器直接采用GPRS或者互联网相通信，电力载波调制解调器与路灯控制器的通讯是电力载波通信方式。路灯控制终端器采用电力载波通信方式，实现电力载波调制解调器与目标路灯控制终端器之间的可靠通信，完成整个系统的相互通信。

3 基于电力载波技术的智能路灯控制系统的效果与好处

基于电力载波技术的智能路灯控制系统是一个集成化的解决方案，可以实现节约能源成本，降低系统维护成本，同事构建一个完备的监控网络，依托网络可以实时获取环境数据，实现对网络上的任意设备的控制。主要经济效益包括:

(1)降低能耗50%，从而实现降低 CO2的排放。

(2)自动识别单灯的报警和故障，减少人员夜间巡逻。

(3)有限减少市民的抱怨电话，可以根据单个路灯的使用时间数据，实现灯具的预维护，使得路灯时刻工作在最佳状态。

(4)增加安全防范功能，单灯状态监控，可以实现快速故障灯具的处理，远程实现对任何灯具的亮度进行控制，保持终点区域的亮度，提示终点区域的安全性。

(5)根据道路车流量的数据随时改变灯具的亮度，达到节能的目的。

(6)可实现顺次点亮或者熄灭路灯，控制点亮和熄灭路灯的数目。

(7)可根据天气的变化自动控制点亮或者熄灭路灯的时间。

(8)解决责任难题。提供每一个路灯的每天的运行数据以供分析。

4 结束语

该路灯智能控制系统属于比较成熟的路灯解决方案，在国外很多城市已经得到应用，可广泛应用于城市、小区、学校等公共场所的路灯控制，进而能有效地对路灯照明进行智能化控制，有效地节约电力能源，对于中国道路照明市场的应用应该有广阔的发展前景。

［1］王海韬.城市路灯远程监控系统的研究.江苏大学，2010年.

［2］庄建.城市路灯自动化监控管理系统设计.四川大学，2006年.