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[摘要]：城市路灯照明系统随着社会经济的发展，其功能已经从单纯的照明逐渐转变为美化环境、改善形象、活跃经济。由于路灯数量众多、布置分散、运行管理困难和没有通信功能，其管理和维护相当困难。笔者主要针对城市路灯节能控制管理系统的应用进行简单的探讨。
[关键词]：城市路灯 路灯控制 节能控制 智能监控；
中图分类号：TU-856 文献标识码：TU 文章编号：1009-914X（2012）35- 0234 -01
1 引言
城市路灯节能控制管理系统，是一套基于扩频电力载波通信及无线通信技术的城市路灯节能及管理的地理信息系统，通过计算机、扩频电力载波通信、数据传输等技术的运用，可以实现对发射功率范围内的路灯进行实时监控，从而提高城市路灯监控和管理水平，确保城市道路照明系统功能的正常发挥。
某公路照度标准较高，后半夜车流量和行人较少。作为试点，在该路段率先試用城市路灯节能控制管理系统。该系统是一套基于扩频电力载波通信及无线通信技术的城市路灯节能及管理的地理信息系统，通过计算机、扩频电力载波通信、数据传输等技术的运用，实现对发射功率范围内的路灯进行无条件遥控开关灯，或者根据照度门限自动遥控路灯，并实时监控每一盏路灯的工作状态，遥测电流、电压、电能量，存储和打印相关数据，对数据超限状态、出错、通信中断等进行声光报警。
2 系统概况
本系统由一台全双工工作的中心控制主站CCS（监控中心，设在路灯班）和l～2 048台无线远程通信控制机RTU（从站，设在各路灯控制箱内）以无线联网的方式组成。两种通信控制方式比较如下：（1）传统电力载波通信。传输可靠性低，对电网有干扰和污染，传输距离有限，影响周围的无线电信号及无线电台的工作，装置耗电大（10 w）。
（2）扩频电力载波通信。由于采用扩频电力载波通信技术，几乎不构成对电力线路的干扰和污染。由于增加通信网络控制协议，提高了传输可靠性和传输距离，不影响周围的无线电信号和无线电台的工作，安装在每一盏路灯上的节能电力载波智能控制器，其功耗非常小（小于2w）。通过上述两种通信方式的比较，选用扩频电力载波通信控制系统，这是因为现场无需增加线路施工，只需在每一盏路灯上加装前端控制与降功率执行装置LCU（就地控制单元），联接交流220V即可。
3 功能模块
3.1 调度端（主站）
3.1.1 软件部分
调度端软件采用面向对象的（OOP）方式在可视化的环境下以32位模式编制，可靠性高，易于升级。系统采用矢量化电子地图作为控制界面，并可在电子地图的道路上以多种颜色来表示路灯的运行状态，使整条道路的路灯运行状况可以一目了然。系统具有网络功能，可在任何支持TCP/IP协议的局域网或INTERNET上进行远程控制及运行状态的查询，远程终端具有与控制端相似的界面。
3.1.2 硬件部分
（1）数传电台的选用。选用一台双机备份柜式数传通信电台，电台采用冷备份手动切换方式，切换包括：高频切换、数据接口切换、电台切换、电源切换、各项指示切换等。配用一套天馈线系统。
（2）计算机的选用。选用一台Pentium IV（奔腾四代）计算机，作为系统的监控主机，通过RS一232接口与主通信电台联接，配激光打印机。
（3）UPS的选用。选用STK原装1kW 8h在线式不间断电源用以PC机及打印机主通信电台供电。
（4）电台电源的选用。电台电源应采用大容量、高可靠性、低纹波的稳定电源，考虑到电源效率，选用美国进口的开关稳压电源。
3.2 控制终端RTU（从站）
3.2.1 软件部分
软件设计时考虑到抗干扰性，应有软件自恢复功能，还具有以下功能：
（1）系统可扩展到1024个终端的软件设计。
（2）具有路灯稳定运行和降功率运行的控制功能。
（3）具有路灯群的区域、奇数/偶数控制功能。
（4）模拟量采样应采用多次取样，去除干扰脉冲。
（5）遥控量输出应采用重复置位的方法。
（6）具有无中心动态中继的功能。
3.2.2 硬件部分
选用RTU路灯监控执行端，采用全模块化设计，适用于各种组合，便于路灯工进行模块更换维修。
（1）对原有路灯控制箱进行改造。①对路灯控制箱内原有的空气开关、接触器等进行重新排列。②在电源的输入端加装电流互感器，用于电流的检测。③选用小型路灯执行端机箱，安装在原有路灯控制箱内。③将RTU另行安装。
（2）一次仪表变送器的选用。采用模块化低功率、高可靠性的小型固体一次仪表。固态继电器宜选用380V耐压、8A以上电流的产品。
（3）CPU的选用。由于户外工作要求高可靠性、高抗干扰性，CPU宜采用单片集成有CPU 内核，EEPROM、EPROM、RAM、A/D、D/A、SCI、SPI、脉冲计数、开关量输入/输出等功能的产品。
3.3 路灯现场控制器
扩频电力载波通信控制系统，是双工通信系统，同时具有开关及降功率功能的前端控制执行装置—— 节能电力载波智能控制器LCU。该智能控制器具有以下功能：
（1）远程路灯多级开关控制功能。
（2）路灯分级降功率运行功能，既可节能，也可延长路灯的使用寿命。
（3）路灯工作状态报告功能，可随时报告路灯的工作状态及故障状态，在整个城市的路灯监控及管理系统中，可以监视、控制每一盏路灯。
（4）联网应用时，可扩展为路灯设备防盗系统，以防止路灯电力设备的失窃。
（5）所有路灯都可以通过扩频电力载波通信控制器，构成联网控制的分布式路灯运行状态远程监控系统。控制中心可随时监控每盏路灯的工作状态，包括开、关、故障及降功率运行。
（6）独立应用时，可按预定时序进行开、关和降功率运行，可到达节能之目的。
4 智能监控
4.1 中央控制室与路段控制器通信
中央控制室与路段控制器之间采用数传电台无线通信，通信速率1200bps，FSK 调制，异频双工模式，星形拓扑1： N 结构。中央控制室使用广播指令与点对点指令相结合的方式发送命令，广播方式下路段控制器只接收控制命令并执行，如校准时钟、修改路灯打开关闭时间等操作； 点对点方式下路段控制器首先进行地质译码，如是对自己的命令则按命令格式执行。
4.2 路段控制器与单灯控制器通信
路段控制器与单灯控制器之间采用电力线载波通信实现数据交换。路段控制器将控制指令经过SSC P300 电力线载波通信模块发送到电力线上，单灯控制器用SSC P300 电力线载波通信模块接收路段控制器的控制命令，通过地址判断是否为对自身的控制指令，如是则按照控制指令动作实现开关灯、上传自身工作状态信息等操作。
4.3 路段控制器和单灯控制器软件设计
路段控制器的软件主要有通信程序（ 包含与中央控制室的通信和与本路段单灯控制器的通信） 、人机界面显示程序、数据采集程序等部分。本路段单灯控制器的站点地址都存储在路段控制器的存储器中，当接收到中央控制室的广播命令时，只执行命令不应答； 当收到中央控制室对自身的点对点命令时，则必须应答，按照该命令格式执行相应的开关灯、数据采集上传等操作。路段控制器程序流程如图4 （ a）所示单灯控制器的软件主要完成按照路段控制器控制指令打开关闭路灯、电流电压采样等操作。
5 结束语
“中国绿色造明工程”是由国家经贸委推出的一项旨在节约电能、保护环境、改善照明质量的重点节能示范工程，对绿色照明的推广应用具有重要意义。随着市政建设的发展，路灯数量日益增多，路灯运行的好坏与市民的生活息息相关，还会直接关系到城市的形象与投资环境。因此，需要一套科学有效的路灯控制管理模式显得十分必要。
[关键词]：城市路灯 路灯控制 节能控制 智能监控；
中图分类号：TU-856 文献标识码：TU 文章编号：1009-914X（2012）35- 0234 -01
1 引言
城市路灯节能控制管理系统，是一套基于扩频电力载波通信及无线通信技术的城市路灯节能及管理的地理信息系统，通过计算机、扩频电力载波通信、数据传输等技术的运用，可以实现对发射功率范围内的路灯进行实时监控，从而提高城市路灯监控和管理水平，确保城市道路照明系统功能的正常发挥。
某公路照度标准较高，后半夜车流量和行人较少。作为试点，在该路段率先試用城市路灯节能控制管理系统。该系统是一套基于扩频电力载波通信及无线通信技术的城市路灯节能及管理的地理信息系统，通过计算机、扩频电力载波通信、数据传输等技术的运用，实现对发射功率范围内的路灯进行无条件遥控开关灯，或者根据照度门限自动遥控路灯，并实时监控每一盏路灯的工作状态，遥测电流、电压、电能量，存储和打印相关数据，对数据超限状态、出错、通信中断等进行声光报警。
2 系统概况
本系统由一台全双工工作的中心控制主站CCS（监控中心，设在路灯班）和l～2 048台无线远程通信控制机RTU（从站，设在各路灯控制箱内）以无线联网的方式组成。两种通信控制方式比较如下：（1）传统电力载波通信。传输可靠性低，对电网有干扰和污染，传输距离有限，影响周围的无线电信号及无线电台的工作，装置耗电大（10 w）。
（2）扩频电力载波通信。由于采用扩频电力载波通信技术，几乎不构成对电力线路的干扰和污染。由于增加通信网络控制协议，提高了传输可靠性和传输距离，不影响周围的无线电信号和无线电台的工作，安装在每一盏路灯上的节能电力载波智能控制器，其功耗非常小（小于2w）。通过上述两种通信方式的比较，选用扩频电力载波通信控制系统，这是因为现场无需增加线路施工，只需在每一盏路灯上加装前端控制与降功率执行装置LCU（就地控制单元），联接交流220V即可。
3 功能模块
3.1 调度端（主站）
3.1.1 软件部分
调度端软件采用面向对象的（OOP）方式在可视化的环境下以32位模式编制，可靠性高，易于升级。系统采用矢量化电子地图作为控制界面，并可在电子地图的道路上以多种颜色来表示路灯的运行状态，使整条道路的路灯运行状况可以一目了然。系统具有网络功能，可在任何支持TCP/IP协议的局域网或INTERNET上进行远程控制及运行状态的查询，远程终端具有与控制端相似的界面。
3.1.2 硬件部分
（1）数传电台的选用。选用一台双机备份柜式数传通信电台，电台采用冷备份手动切换方式，切换包括：高频切换、数据接口切换、电台切换、电源切换、各项指示切换等。配用一套天馈线系统。
（2）计算机的选用。选用一台Pentium IV（奔腾四代）计算机，作为系统的监控主机，通过RS一232接口与主通信电台联接，配激光打印机。
（3）UPS的选用。选用STK原装1kW 8h在线式不间断电源用以PC机及打印机主通信电台供电。
（4）电台电源的选用。电台电源应采用大容量、高可靠性、低纹波的稳定电源，考虑到电源效率，选用美国进口的开关稳压电源。
3.2 控制终端RTU（从站）
3.2.1 软件部分
软件设计时考虑到抗干扰性，应有软件自恢复功能，还具有以下功能：
（1）系统可扩展到1024个终端的软件设计。
（2）具有路灯稳定运行和降功率运行的控制功能。
（3）具有路灯群的区域、奇数/偶数控制功能。
（4）模拟量采样应采用多次取样，去除干扰脉冲。
（5）遥控量输出应采用重复置位的方法。
（6）具有无中心动态中继的功能。
3.2.2 硬件部分
选用RTU路灯监控执行端，采用全模块化设计，适用于各种组合，便于路灯工进行模块更换维修。
（1）对原有路灯控制箱进行改造。①对路灯控制箱内原有的空气开关、接触器等进行重新排列。②在电源的输入端加装电流互感器，用于电流的检测。③选用小型路灯执行端机箱，安装在原有路灯控制箱内。③将RTU另行安装。
（2）一次仪表变送器的选用。采用模块化低功率、高可靠性的小型固体一次仪表。固态继电器宜选用380V耐压、8A以上电流的产品。
（3）CPU的选用。由于户外工作要求高可靠性、高抗干扰性，CPU宜采用单片集成有CPU 内核，EEPROM、EPROM、RAM、A/D、D/A、SCI、SPI、脉冲计数、开关量输入/输出等功能的产品。
3.3 路灯现场控制器
扩频电力载波通信控制系统，是双工通信系统，同时具有开关及降功率功能的前端控制执行装置—— 节能电力载波智能控制器LCU。该智能控制器具有以下功能：
（1）远程路灯多级开关控制功能。
（2）路灯分级降功率运行功能，既可节能，也可延长路灯的使用寿命。
（3）路灯工作状态报告功能，可随时报告路灯的工作状态及故障状态，在整个城市的路灯监控及管理系统中，可以监视、控制每一盏路灯。
（4）联网应用时，可扩展为路灯设备防盗系统，以防止路灯电力设备的失窃。
（5）所有路灯都可以通过扩频电力载波通信控制器，构成联网控制的分布式路灯运行状态远程监控系统。控制中心可随时监控每盏路灯的工作状态，包括开、关、故障及降功率运行。
（6）独立应用时，可按预定时序进行开、关和降功率运行，可到达节能之目的。
4 智能监控
4.1 中央控制室与路段控制器通信
中央控制室与路段控制器之间采用数传电台无线通信，通信速率1200bps，FSK 调制，异频双工模式，星形拓扑1： N 结构。中央控制室使用广播指令与点对点指令相结合的方式发送命令，广播方式下路段控制器只接收控制命令并执行，如校准时钟、修改路灯打开关闭时间等操作； 点对点方式下路段控制器首先进行地质译码，如是对自己的命令则按命令格式执行。
4.2 路段控制器与单灯控制器通信
路段控制器与单灯控制器之间采用电力线载波通信实现数据交换。路段控制器将控制指令经过SSC P300 电力线载波通信模块发送到电力线上，单灯控制器用SSC P300 电力线载波通信模块接收路段控制器的控制命令，通过地址判断是否为对自身的控制指令，如是则按照控制指令动作实现开关灯、上传自身工作状态信息等操作。
4.3 路段控制器和单灯控制器软件设计
路段控制器的软件主要有通信程序（ 包含与中央控制室的通信和与本路段单灯控制器的通信） 、人机界面显示程序、数据采集程序等部分。本路段单灯控制器的站点地址都存储在路段控制器的存储器中，当接收到中央控制室的广播命令时，只执行命令不应答； 当收到中央控制室对自身的点对点命令时，则必须应答，按照该命令格式执行相应的开关灯、数据采集上传等操作。路段控制器程序流程如图4 （ a）所示单灯控制器的软件主要完成按照路段控制器控制指令打开关闭路灯、电流电压采样等操作。
5 结束语
“中国绿色造明工程”是由国家经贸委推出的一项旨在节约电能、保护环境、改善照明质量的重点节能示范工程，对绿色照明的推广应用具有重要意义。随着市政建设的发展，路灯数量日益增多，路灯运行的好坏与市民的生活息息相关，还会直接关系到城市的形象与投资环境。因此，需要一套科学有效的路灯控制管理模式显得十分必要。