基于LonWorks電力載波通信的單盞路燈監(jiān)控器及監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子領(lǐng)域，特別涉及一種基于LonWorks電力載波通信的單盞路燈監(jiān)控器及監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著城市基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，與之相配套的道路照明路燈設(shè)施也不斷增加，城市道路照明設(shè)施的建設(shè)和完善，大大提高了城市照明質(zhì)量和照明舒適度，改善了城市人居環(huán)境，減少了交通安全和社會(huì)治安隱患，提升了城市對(duì)外形象，為創(chuàng)建和諧安定的社會(huì)環(huán)境奠定了良好的基礎(chǔ)。
[0003]由于城市道路照明設(shè)施建設(shè)的快速增加，使傳統(tǒng)的照明管控模式暴露出諸多問(wèn)題，現(xiàn)行的人工加車輛以及市民投訴的巡查路燈的管理方式，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)在和今后城市照明建設(shè)和發(fā)展的需要。由于城市道路照明路燈覆蓋面積大，路燈的故障又具有突發(fā)性，往往是前巡后壞，路燈損壞后需要幾天后才被巡檢到，路燈管理手段實(shí)效性差。現(xiàn)行的管理手段不能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和全面的了解城市每盞照明路燈的運(yùn)行狀況，沒有單燈監(jiān)控，沒有單燈故障告警，由于是晚間巡查路燈，人員辛苦且危險(xiǎn)，給照明管理工作人員增加沉重負(fù)擔(dān)，因此城市路燈的管理迫切需要一套基于網(wǎng)絡(luò)化的，實(shí)時(shí)的、精確化的單燈集中管控系統(tǒng)，為城市路燈的管理提供高效準(zhǔn)確的運(yùn)行狀況信息，通過(guò)提高照明路燈管理手段來(lái)提高整個(gè)城市的照明質(zhì)量，降低城市光源污染，實(shí)現(xiàn)科學(xué)節(jié)電。
[0004]近年來(lái)國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一些單盞路燈監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)是由集中器和單燈監(jiān)控器構(gòu)成，單燈監(jiān)控器所采用的技術(shù)方式有:點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線數(shù)傳方式，ZigBee無(wú)線數(shù)據(jù)方式和電力載波方式，采用上述技術(shù)的產(chǎn)品的工作方式及存在的缺點(diǎn)如下:
[0005](I)電力載波通信方式
[0006]目前城市路燈基本使用的是高壓鈉燈和金鹵燈，路燈的供電電纜敷設(shè)在道
[0007]路兩旁的綠地中，很多城市的路燈電纜都是超期使用，加之城市道路整修擴(kuò)建、重車碾壓、又經(jīng)多年的反復(fù)維修，路燈電纜的改動(dòng)大接頭多，因接頭破損造成的漏電對(duì)載波信號(hào)衰減嚴(yán)重；高壓鈉燈所使用的電子觸發(fā)器，質(zhì)量良莠不齊，所產(chǎn)生的諧波對(duì)50HZ交流電干擾嚴(yán)重；照明線路還承擔(dān)著公交站臺(tái)廣告燈箱的供電，由于廣告燈箱采用的熒光燈管的電子鎮(zhèn)流器對(duì)照明線產(chǎn)生的干擾諧波更為嚴(yán)重，綜合上述原因，城市每條道路照明電纜上的干擾頻率各不相同。由于很多采用電力載波通信技術(shù)的產(chǎn)品，未能充分考慮城市路燈設(shè)施實(shí)際工作情況，未能充分了解照明線路上干擾諧波頻譜寬廣，而所設(shè)計(jì)產(chǎn)品采用的技術(shù)過(guò)于簡(jiǎn)單落后，載波通信沒有完善的通信協(xié)議和通信機(jī)制保障，通信可靠性差，甚至在實(shí)際工作環(huán)境中無(wú)法通信，為了解決上述問(wèn)題，部分產(chǎn)品單純采用加大通信信號(hào)幅度來(lái)對(duì)抗諧波信號(hào)干擾，但是收效甚微，而且不符合國(guó)際電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
[0008](2)調(diào)頻無(wú)線數(shù)傳方式(調(diào)頻發(fā)射模式)
[0009]采用無(wú)線數(shù)傳方式的單燈監(jiān)控器，所使用的頻段都是公共開放的頻段如433MHZ。由于使用的是公用開放頻段，因此通信信道極易受到同頻設(shè)備的電磁信號(hào)干擾，通信誤碼率高，甚至造成無(wú)法通信；另外，由于無(wú)線信號(hào)受城市建筑物遮擋影響大，加之城市建設(shè)環(huán)境變化大，極易造成無(wú)線信號(hào)受阻，通信環(huán)境變化大，可靠性差；此外，由于單燈監(jiān)控器之間沒有通信協(xié)議保障或采用簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，當(dāng)某條路段所使用的單燈監(jiān)控器數(shù)量過(guò)多時(shí)，極易產(chǎn)生數(shù)據(jù)沖突；為了保障無(wú)線通信距離，單燈監(jiān)控器的天線或單燈監(jiān)控器都安裝在燈桿上端或中段，設(shè)備的安裝需要高空作業(yè)，安裝時(shí)需要在燈桿上開孔，設(shè)備安裝困難，而且破壞了原有燈桿的防水性能和防銹功能(特別是南方潮濕環(huán)境)今后維護(hù)困難；另外在城市安裝如此多的無(wú)線發(fā)送裝置，勢(shì)必要影響到城市的無(wú)線通信環(huán)境，而且防雷問(wèn)題嚴(yán)重。
[0010](3) ZigBee無(wú)線通信方式(微波傳輸模式)
[0011]采用ZigBee通信方式的單燈監(jiān)控器，所使用的是微波頻段。ZigBee采用了碰撞避免機(jī)制(talk-when-ready)，采用載波偵聽/沖突檢測(cè)(CSMA-CA)方式進(jìn)行信道接入，并且ZigBee具有自動(dòng)建立網(wǎng)絡(luò)功能，ZigBee技術(shù)是一種適用于短距離范圍內(nèi)傳輸技術(shù)，一般1mff的能到幾十米/ 一百米，由于采用的是微波頻段傳輸數(shù)據(jù)，通信信號(hào)極易受城市高層建筑物遮擋和環(huán)境影響，實(shí)現(xiàn)單燈監(jiān)控必須安裝中繼模塊；單燈監(jiān)控器和中繼器安裝在路燈的燈罩內(nèi)或天線安裝在燈桿上部，設(shè)備的安裝都需要高空作業(yè)，安裝和今后維護(hù)困難；由于燈罩內(nèi)的溫度夏季開燈后溫度可達(dá)80度以上，設(shè)備工作環(huán)境惡劣，使用壽命短。
[0012]另外，由于城市道路照明所使用的燈具種類較多，例如傳統(tǒng)的高壓鈉燈、金鹵燈、節(jié)能燈，近年來(lái)投入使用的新能源燈LED燈、無(wú)極燈等。目前市面上的單燈監(jiān)控器不同時(shí)具有LED燈和高壓鈉燈的兩種調(diào)光控制接口，不能夠修改初始上電的開燈狀態(tài)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013]【要解決的技術(shù)問(wèn)題】
[0014]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于LonWorks電力載波通信的單盞路燈監(jiān)控器及監(jiān)控系統(tǒng)，以至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。
[0015]【技術(shù)方案】
[0016]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0017]本實(shí)用新型首先涉及一種基于LonWorks電力載波通信的單盞路燈監(jiān)控器，其用于對(duì)連接在電力線的火線和零線之間的單盞路燈進(jìn)行監(jiān)控，所述單盞路燈監(jiān)控器包括Lonfforks電力載波通信模塊、調(diào)光模塊、開關(guān)電源模塊、信號(hào)米集模塊、可控娃、與可控娃連接的可控硅調(diào)光控制電路、繼電器、與繼電器連接的繼電器驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)光控制接口，所述Lonfforks電力載波通信模塊分別與火線的進(jìn)線端、調(diào)光模塊的輸入端、開關(guān)電源模塊、信號(hào)采集模塊、可控硅調(diào)光控制電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路連接，所述調(diào)光模塊的輸出端與調(diào)光控制接口連接，所述信號(hào)采集模塊分別與電力線的火線、LonWorks電力載波通信模塊連接，所述繼電器和可控硅串聯(lián)在電力線的火線的進(jìn)線端與火線的出線端之間，所述火線的出線端與單盞路燈的一端連接。
[0018]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述LonWorks電力載波通信模塊包括LonWorks電力載波微處理器、載波信號(hào)輸入輸出電路，所述LonWorks電力載波微處理器分別與載波信號(hào)輸入輸出電路、調(diào)光模塊、開關(guān)電源模塊、信號(hào)采集模塊連接。
[0019]作為另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述載波信號(hào)輸入輸出電路用于實(shí)現(xiàn)電力載波通信，其由載波信號(hào)輸入電路和載波信號(hào)輸出電路組成，所述載波信號(hào)輸出電路包括依次串聯(lián)的RC串聯(lián)耦合電路、第一 LC濾波電路、載波信號(hào)放大電路和輸出濾波電路，所述RC串聯(lián)耦合電路的輸入端與LonWorks電力載波微處理器連接，所述載波信號(hào)輸入電路包括依次串聯(lián)的第二 LC濾波電路、TVS管保護(hù)電路，所述TVS管保護(hù)電路的輸入端與LonWorks電力載波微處理器連接，所述輸出濾波電路的輸出端、變壓器耦合電路的輸入端作為載波信號(hào)輸入輸出電路的輸入輸出端口與電力線的進(jìn)線端連接。
[0020]作為另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述LonWorks電力載波通信模塊還包括時(shí)鐘電路、復(fù)位電路，所述時(shí)鐘電路、復(fù)位電路均與LonWorks電力載波微處理器連接。
[0021]作為另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，還包括與LonWorks電力載波微處理器連接的存儲(chǔ)器。
[0022]作為另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，還包括與LonWorks電力載波微處理器連接的開關(guān)狀態(tài)指示電路。
[0023]作為另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述調(diào)光模塊包括O?1V直流調(diào)光模塊和/或PWM脈寬調(diào)制調(diào)光模塊，所述O?1V直流調(diào)光模塊的輸出端、PWM脈寬調(diào)制調(diào)光模塊的輸出端均與調(diào)光控制接口連接。
[0024]作為另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述信號(hào)采集模塊為電壓采集模塊和/或電流采集豐旲塊。
[0025]作為另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述電流采集模塊包括電流、電壓、功率采集電路和互感器，所述互感器串聯(lián)在電力線的火線的進(jìn)線端與火線的出線端之間，所述電流、電壓、功率采集電路分別與互感器和LonWorks電力載波微處理器連接。
[0026]本實(shí)用新型還涉及一種基于LonWorks電力載波通信的單盞路燈監(jiān)控系統(tǒng)，其包括上述技術(shù)方案中任一所述的單盞路燈監(jiān)控器，其還包括與單盞路燈監(jiān)控器的LonWorks電力載波通信模塊通信連接的監(jiān)控中心。
[0027]【有益效果】
[0028]本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0029](I) Lonfforks總線通信協(xié)議具有完善的數(shù)據(jù)碰撞避免機(jī)制(talk-when-ready)，及載波偵聽/沖突檢測(cè)(CSMA-CA)方式進(jìn)行信道接入，具有數(shù)據(jù)路由、轉(zhuǎn)發(fā)、自動(dòng)建網(wǎng)功能，其出色的物理層性能和自動(dòng)路由的技術(shù)特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)照明路燈的單燈監(jiān)控提供了可靠的網(wǎng)絡(luò)通信性能力，是符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的電力線通信技術(shù)。
[0030](2)由于城市道路照明燈具種類有高壓鈉燈、金鹵燈、節(jié)能燈、無(wú)極燈和LED燈等，路燈桿有單挑燈、雙挑燈和多頭花燈，本方案中的監(jiān)控中心可根據(jù)城市道路照明的實(shí)際需要，遠(yuǎn)程的將每只單單盞路燈監(jiān)控器分配到不同的分組里，實(shí)現(xiàn)路燈的不同組合亮燈模式；監(jiān)控中心可遠(yuǎn)程手動(dòng)發(fā)布單燈操作指令如:單開單關(guān)、廣播開關(guān)、分組控模式開關(guān)；通過(guò)建設(shè)單盞路燈的集中管控，通過(guò)科學(xué)的單燈控制預(yù)案，實(shí)現(xiàn)單盞路燈的節(jié)電。
[0031](3)單盞路燈監(jiān)控器通過(guò)實(shí)時(shí)采集單盞路燈的電壓、電流、開關(guān)燈狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)條件，自動(dòng)分析開燈和關(guān)燈故障，并上傳至監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)了單盞路燈狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0032](4)由于城市道路照明燈具的種類較