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[摘 要]城市路灯照明监控从二十世纪九十年代发展至今，已经从“三遥”（遥控、遥信、遥测）以及“五遥”（遥控、遥信、遥测、遥调、遥视）发展到今天城市路灯照明数字化综合管理。城市路灯照明管理部门已从解决城市路灯照明设备的集中控制转变成为提高内部效率、节约成本、服务大众的精细化管理。伴随着现代物流网技术的快速发展，城市路灯单灯控制系统也将是未来城市照明监控发展的主要趋势.
[关键词]路灯照明；单灯；电力载波；ZIGBEE
中图分类号：TU113.666 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）30-0078-02
伴随随着现代社会经济和城镇化建设高速发展，城市基础配套设施路灯的建设也大大加快，无论从覆盖范围还是总体数量都有了极大的增加，这就对路灯照明设施的管理提出了更高要求，需要我们进一步加强科技研发，对路灯照明监控系统进行更深入系统的研究，找到更科学高效的方法，同时做到原有系统的无缝对接和融合。经过我们和科研单位的共同努力，我们认为在原有的城市路灯照明监控系统基础上实现城市路灯照明单灯控制系统，可以实现城市路灯照明管理的精细化，大幅提高城市路灯照明的管理水平和效率。
下面就城市路灯照明单灯控制系统电气自动化研究作一简单陈述：
一、系统通信设计
每盏路灯之间通过五芯低压电缆线连接，可以做到三相供电平衡和半全夜控制，每个低压控制箱或箱变根据线路的特点和供电半径所带路灯数量都不尽相同。根据这些特点，结合目前通信技术，单灯控制系统通信可以采用电力载波和ZIGBEE通信来实现城市照明单灯控制系统。下面简要介绍电力载波通信和ZIGBEE通信技术。
1、电力载波通信
电力线载波（Power Line Carrier PLC）通信是将载有信息的高频信号加载到电力线上，用电力线来进行数据传输，通过专用的电力线调制解调器将高频信号从电力线上分离出来，传送到终端设备。
2、ZIGBEE通信
ZigBee通信技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。ZigBee可工作在2.14GHz、868MHz和915 MHz3个频段上，分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，传输距离在10-75m的范围内，并且支持扩展。
二、系统架构设计
单灯监控系统由主站管理中心、分站控制器（路灯监控终端和单灯控制器集中单元）和路灯杆内的单灯控制器组成。各个现场单灯控制器具有本地管理和中继服务双种职能，分站控制器则负责无线网络信息汇集和主站命令下发。
主站管理中心同分站控制器间采用无线GPRS通讯方式进行数据交互，而分站控制器与单灯控制器间采用ZIGBEE通讯方式或电子载波通信方式，ZIGBEE/电子载波通信系统组成框图如图1所示：
三、系统功能设计
单灯控制系统建立在可靠的局域网络通信基础上，实现对单个路灯的精细化、数字化的动态监控；同时，单灯控制器控制单元配合电子整流器使用可实行两档降功率节能控制，根据控制中心预定的节能控制方案实行整个城市路灯照明系统中照度的动态控制，实现“按需照明”，避免照明浪费，节约照明能源，节省照明费用。系统主要功能设计如图2：
*主站管理中心通过主站控制软件可监视单盏路灯工作状态，同时采集工作状态、交流电压电流等工作参数。
*主站软件允许交叉使用个别控制、全体控制、分组控制。允许任何一盏路灯同时参加多个分组，如主路分组、辅路分组、单号分组、东区分组等。
*可对网络内路灯按照预定程序实时、分时实现面控（全城区或某一城区）、线控（一条线路）、点控（任一灯位）。
*可根据实际需要任意地设计路灯组态，如隔几亮几、一侧关闭、一侧开启、辅车道关闭、主车道开启、脉冲式开启等。
*可实现单灯控制器间的路由通讯，最大路由级数为4级，从而有效加大通讯距离。
*可实现单灯远程遥控、遥讯、遥测、遥调功能；
*可实现单灯群组远程遥控、遥调功能；
*单灯遥测数据包括：电流，电压，功率数据采集；
*单灯遥控功能包括：单灯开、关及两档节能控制；
*单灯遥调可实现两档节能调节控制，实现节能调节控制需要配合两档电子整流器使用，第一档约下降25%，第二档约下降45%；
*单灯遥讯功能包括：路灯开关灯状态，节能调节控制状态，路灯故障状态。
四、系统实现简介
系统以矢量电子地图为基础，设计出友好的操作界面，能够简单明了实现完成每条道路每盏路灯属性操作、控制操作、检测操作、数据查询操作。在已有路灯监控终端层、线路层、灯具层等基础上增加单灯控制层，即在每个灯杆位置增加一个单灯控制器，每个低压配电柜增加一个单灯集中器。对每个单灯控制器或集中器可进行各种查询、控制、检测等相关操作。
单灯控制器属性：名称、地址、编号、生产厂家、型号、光源厂家、光源型号、光源功率、安装时间、安装人、维修时间、维修原因、维修人、现场照片等相关信息。
单灯控制器采集数据：电压、电流、有功功率、功率因素、节电状态、节电档位等相关数据。
单灯控制器操作：遥控、遥测、遥调等。
单灯控制器查询：信息查询、数据查询，查询结果通过电子表格、折线图、饼状图等表示，并打印。
五、总结
城市路灯照明单灯控制系统结合原城市路灯照明监控系统、城市路灯照明生产管理系统等平台，实现城市路灯照明的精细化管理。该系统的应用，填补了城市路灯照明监控行业的物联网络应用的空白，为实现整个城市物联网打下了坚实的基础，大大提高了城市路灯照明管理的工作效率。
参考文献
[1] 张万奎.城市道路照明节电技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2010：150-170.
[2] 余丽华.电气照明[M].上海：同济大学出版社，2011：120-146.
[关键词]路灯照明；单灯；电力载波；ZIGBEE
中图分类号：TU113.666 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）30-0078-02
伴随随着现代社会经济和城镇化建设高速发展，城市基础配套设施路灯的建设也大大加快，无论从覆盖范围还是总体数量都有了极大的增加，这就对路灯照明设施的管理提出了更高要求，需要我们进一步加强科技研发，对路灯照明监控系统进行更深入系统的研究，找到更科学高效的方法，同时做到原有系统的无缝对接和融合。经过我们和科研单位的共同努力，我们认为在原有的城市路灯照明监控系统基础上实现城市路灯照明单灯控制系统，可以实现城市路灯照明管理的精细化，大幅提高城市路灯照明的管理水平和效率。
下面就城市路灯照明单灯控制系统电气自动化研究作一简单陈述：
一、系统通信设计
每盏路灯之间通过五芯低压电缆线连接，可以做到三相供电平衡和半全夜控制，每个低压控制箱或箱变根据线路的特点和供电半径所带路灯数量都不尽相同。根据这些特点，结合目前通信技术，单灯控制系统通信可以采用电力载波和ZIGBEE通信来实现城市照明单灯控制系统。下面简要介绍电力载波通信和ZIGBEE通信技术。
1、电力载波通信
电力线载波（Power Line Carrier PLC）通信是将载有信息的高频信号加载到电力线上，用电力线来进行数据传输，通过专用的电力线调制解调器将高频信号从电力线上分离出来，传送到终端设备。
2、ZIGBEE通信
ZigBee通信技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。ZigBee可工作在2.14GHz、868MHz和915 MHz3个频段上，分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，传输距离在10-75m的范围内，并且支持扩展。
二、系统架构设计
单灯监控系统由主站管理中心、分站控制器（路灯监控终端和单灯控制器集中单元）和路灯杆内的单灯控制器组成。各个现场单灯控制器具有本地管理和中继服务双种职能，分站控制器则负责无线网络信息汇集和主站命令下发。
主站管理中心同分站控制器间采用无线GPRS通讯方式进行数据交互，而分站控制器与单灯控制器间采用ZIGBEE通讯方式或电子载波通信方式，ZIGBEE/电子载波通信系统组成框图如图1所示：
三、系统功能设计
单灯控制系统建立在可靠的局域网络通信基础上，实现对单个路灯的精细化、数字化的动态监控；同时，单灯控制器控制单元配合电子整流器使用可实行两档降功率节能控制，根据控制中心预定的节能控制方案实行整个城市路灯照明系统中照度的动态控制，实现“按需照明”，避免照明浪费，节约照明能源，节省照明费用。系统主要功能设计如图2：
*主站管理中心通过主站控制软件可监视单盏路灯工作状态，同时采集工作状态、交流电压电流等工作参数。
*主站软件允许交叉使用个别控制、全体控制、分组控制。允许任何一盏路灯同时参加多个分组，如主路分组、辅路分组、单号分组、东区分组等。
*可对网络内路灯按照预定程序实时、分时实现面控（全城区或某一城区）、线控（一条线路）、点控（任一灯位）。
*可根据实际需要任意地设计路灯组态，如隔几亮几、一侧关闭、一侧开启、辅车道关闭、主车道开启、脉冲式开启等。
*可实现单灯控制器间的路由通讯，最大路由级数为4级，从而有效加大通讯距离。
*可实现单灯远程遥控、遥讯、遥测、遥调功能；
*可实现单灯群组远程遥控、遥调功能；
*单灯遥测数据包括：电流，电压，功率数据采集；
*单灯遥控功能包括：单灯开、关及两档节能控制；
*单灯遥调可实现两档节能调节控制，实现节能调节控制需要配合两档电子整流器使用，第一档约下降25%，第二档约下降45%；
*单灯遥讯功能包括：路灯开关灯状态，节能调节控制状态，路灯故障状态。
四、系统实现简介
系统以矢量电子地图为基础，设计出友好的操作界面，能够简单明了实现完成每条道路每盏路灯属性操作、控制操作、检测操作、数据查询操作。在已有路灯监控终端层、线路层、灯具层等基础上增加单灯控制层，即在每个灯杆位置增加一个单灯控制器，每个低压配电柜增加一个单灯集中器。对每个单灯控制器或集中器可进行各种查询、控制、检测等相关操作。
单灯控制器属性：名称、地址、编号、生产厂家、型号、光源厂家、光源型号、光源功率、安装时间、安装人、维修时间、维修原因、维修人、现场照片等相关信息。
单灯控制器采集数据：电压、电流、有功功率、功率因素、节电状态、节电档位等相关数据。
单灯控制器操作：遥控、遥测、遥调等。
单灯控制器查询：信息查询、数据查询，查询结果通过电子表格、折线图、饼状图等表示，并打印。
五、总结
城市路灯照明单灯控制系统结合原城市路灯照明监控系统、城市路灯照明生产管理系统等平台，实现城市路灯照明的精细化管理。该系统的应用，填补了城市路灯照明监控行业的物联网络应用的空白，为实现整个城市物联网打下了坚实的基础，大大提高了城市路灯照明管理的工作效率。
参考文献
[1] 张万奎.城市道路照明节电技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2010：150-170.
[2] 余丽华.电气照明[M].上海：同济大学出版社，2011：120-146.