基于PoE技术的太阳能LED智能照明系统研究

徐洪亮

（江苏日月照明电器有限公司副总经理兼技术总工，江苏 盐城 224700）

近年来，我国电力系统取得了很大的发展，但是电力在产生、传输和应用过程中存在着很多能源浪费的现象，不符合我国可持续发展的理念。基于PoE 的太阳能 LED 智能照明系统，是以太网供电技术在照明系统中的创新利用，不仅能够减少电能的损耗，同时还能够降低照明系统建设和运行的费用。PoE 技术能够将太阳能有效转化为照明系统所需的电能。另外，照明系统所需要的电压等级为48V，这样还保障供电系统的安全性和可靠性。

1 基于PoE 技术的太阳能LED 智能照明系统概述

基于PoE 技术的太阳能LED 智能照明系统，最终目的是将太阳能转换为照明系统所需要的电能。首先系统需要利用太阳能电池板阵列来搜集太阳能，然后通过光电效应将太阳能转换为电能。产生的电能需要进行一定的管理和分配，因此在智能照明系统中，需要设计合理的电源管理系统将搜集的电能对于蓄电池组进行充电或者给后面的照明系统进行供电，这样就能够将多余的电能进行一定的储存。蓄电池在系统中发挥着能源储存和能量转化的重要作用，同时，通过对于储电池的控制能够对照明系统起着能源调节和电能稳定输出的作用。直流稳压系统也是智能照明系统中的核心器件，它能够保证市电或者太阳能转换过的电能的电压输出在48伏左右，从而保障POE 供电标准电压。因此，直流稳压系统的作用一方面需要将24V 电压升压到48V，另一方面保障电压的稳定，保障整个系统电压的稳定。市电模块是照明系统的备用供电系统，因为如果长期阴天等环境下，照明系统是难以满足照明的需求的，这时就需要通过市电来满足照明系统的需要的。但是在正常情况下，市电是处于一个断开的状态，只有系统的供电功率满足不了实际的需求了，照明系统才会引入市电进行供电。系统在实际工作过程中需要利用蓄电池合理充放电保证照明系统地正常工作，但是蓄电池在长期充放电的过程中会造成一定的损耗，如何有效地延长蓄电池的使用寿命也是照明系统设计需要考虑的重要问题。智能照明系统地智能性主要体现在照明系统的多种照明模式，照明模式在自动模式下根据环境不同可以自动调节照明模式，之所以能够完成照明模式的切换，主要在智能照明系统中配备了霍尔传感器、照度传感器、热释电红外传感器、刀闸开关、旋钮开关和触摸开关的外围设备，通过传感器采集环境参数的变换，从而切换到合适的照明模式下。如果在手动模式下，用户可以根据自己的喜欢合理地设置照明模式。基于PoE 技术的太阳能LED 智能照明系统的照明效率比传统模式的照明效率提高了很多，同时也符合绿色发展原则。

2 基于PoE 技术的太阳能LED 智能照明系统中的EPON 技术概述

EPON 是一种采用点对多点结构的单光纤双向光接入网络，它的网络结构不是固定的，可以灵活地形成径向、环形、混合等多种拓扑结构。EPON 系统由网络端的光行终端(OLT)、用户端的光网络单元(ONU)、用户端的光学配电网(ODN)和网络管理系统组成。

（1）光分配网络(ODN)、用户端光网络单元(ONU)、网络端光线终端(OLT)、网络管理系统等部分共同构成了POE系统。每个设备系统通常部署在35/10 kv 变电站中，并通过使用光缆和OLT 连接。然后，一个同步数字层次(SDH)设备通过一个千兆以太网接口连接到OLT 和光纤骨干网络，从而建立连接。

（2）ONU 是用户端设备，通常置于配电变压器、RMUs和列上开关中。通过ONU 可以将各种宽带数据和信息传输给连接的用户。此外，终端用户可以在收到数据后将相关数据信息发送给OLT。工业级设备通常用于配电自动化和功耗信息采集，非工业级通常用于家庭光纤。本研究主要分析了用于收集电力信息的非工业POE 系统和设备。

3 基于PoE 技术的太阳能LED 智能照明系统的通信结构

（1）远程通信组网结构。①利用POE 技术进行网络远程通信，网络结构主要由光纤接入网络(由POE 设备系统组成)和光纤骨干网络(由SDH 设备系统网络组成)组成。POE 光纤接入网络将光纤专用网从开关站、变电站等重点站点扩展到开关柜、变压器、开关柜、环形网络柜等主节点和集中器所在的位置。网络建设的关键。②OLT 的放置方法比较灵活，可以根据实际情况放置在变电站上。为了使POE 网络的覆盖范围更广，也可以设置在开关室。光纤千兆以太网接口通常用于将SDH 连接到OLT，传输距离约为100km。

（2）本地通信组网结构。局部通信网络结构是指采集终端与各居民用户之间的数据通信。目前，常用的本地信道通信技术概括为低压电力线窄带载波、低压电力线宽带载波、微功率无线、RS-485 总线共4 大类。表1 显示了几种本地通信方法的比较。

表1 几种本地通信方式的比较

如表1 所示，本地通信一般采用低压电力线载波、微功率无线、RS-232 和RS-458 相结合的方式。由于集线器与集线器和仪表之间的距离较长，微功率无线、RS-232 和RS-458 无法很好地解决通信问题。因此，低压电力线载波是目前推荐的方法。它的优势在于低成本和高稳定性。然而，由于低压电力线载波通信受信道质量的影响较大，因此，载波模式并没有解决完全采集的问题。低压电力线除了衰减较大、失真较大外，还存在各种有色噪声。它会对通信系统造成很大的干扰。受低压电力线载波通信成本的限制，其通信速率一般较低，通信可靠性不高，不能满足未来的应用需求，技术成熟度远远落后于POE 技术。随着光通信成本的降低，光纤复合相线技术的发展，以及光纤技术的发展推广，POE 技术在本地通信网络中得到广泛应用，最终实现了光通信的过程。这种技术虽然目前成本较高，但是可以应用于城市新住宅区，从而实现自动抄表的过程。POE 网络的高带宽、高可靠性和网络化应用将使功耗信息采集系统的物理网络具有极高的容量，能够轻松扩展业务范围和内容，提供增值服务。

4 结语

POE 技术以其低功耗、绿色环保的优势等优点不断被应用于智能小区开发过程中，在未来一定会获得更加广阔的市场。本文重点介绍了基于PoE 技术的太阳能LED 智能照明系统的组成以及中间设计的相关技术，希望本文论述的内容能带给相关工作者一定的启示。