ZIGBEE與電力載波在路燈控制上的應用優(yōu)缺點

隨著時代的發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快，對城市道路照明的需求也不斷增加，而能源的供需矛盾也越來越突出；同時，全球氣候變暖，節(jié)能減排和綠色環(huán)保成為了全球社會的共識。在這樣的背景之下，各地政府的“十城萬盞”政策項目也轟轟烈烈的展開著。隨著城市化建設(shè)步伐的加快，城市建設(shè)的發(fā)展對道路及景觀照明的控制節(jié)能提出了新的要求，這使得城市照明管理的難度越來越大，運營成本也越來越高。目前國內(nèi)照明管理普遍實現(xiàn)的集中控制，已不能滿足照明管理部門對城市照明的控制、節(jié)能、故障監(jiān)測、亮燈率等方面提出的更高的管理要求。這就迫切的需要一種更現(xiàn)代化的管理系統(tǒng)平臺，來使照明管理部門提高管理效率的同時又可以有效降低運行成本。單燈控制有很多種實現(xiàn)方式，目前流行的有電力載波通信（PLC）技術(shù)和Zigbee無線通信技術(shù)兩種方式。今天我們就來說說這兩種技術(shù)上特點：

一、概念上理解：

電力線載波技術(shù)即指利用現(xiàn)有的路燈傳輸電力的線路作為通信信道來傳輸數(shù)字信號，通過LC諧振電路和功率放大電路將信號調(diào)制到高頻載波上進行傳輸?shù)囊环N通信方式。即路燈之間僅使用現(xiàn)有的電力線作為基礎(chǔ)架構(gòu)，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信，不需要重新做任何的布線和修改，是利用高壓電力線在電力載波領(lǐng)域通常指35kV及以上電壓等級中壓電力線指10kV電壓等級或低壓配電線380/220V用戶線作為信息傳輸媒介進行語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N特殊通信方式，對輸電線也沒有任何特殊的要求。  

    Zigbee通訊技術(shù)是利用電磁波信號進行數(shù)字信號通信，需在一個路燈段內(nèi)每一個路燈桿上的路燈鎮(zhèn)流器中都內(nèi)置一個Zigbee無線通信模塊，電磁波信號構(gòu)成一個無線通信子網(wǎng)在自由空間中傳播，是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問控制層(MAC)、傳輸層(TL)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)、應用層(APL)等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標準的規(guī)定，不需要物理連接線。

二、系統(tǒng)圖上理解： 電力載波系統(tǒng)示意圖：

      

雷鳥科技ZIGBEE技術(shù)系統(tǒng)圖：

三、系統(tǒng)實現(xiàn)的功能：

1、根據(jù)經(jīng)緯度精確計算出每天的日出日落時間。進而計算出每天的開關(guān)燈精確時間。對路燈運行進行合理、可靠的控制：達到節(jié)省用照明系統(tǒng)20%-50%用電量。

2、對路燈全年的開關(guān)時間，可以按照：臨時、周、節(jié)假日、經(jīng)緯度等方式進行設(shè)計。 3、對路燈開關(guān)燈控制可按設(shè)計的時間進行合理控制：根據(jù)經(jīng)緯度計算每天的日出日落時間，實現(xiàn)全年365天每天精確的開關(guān)燈時間，可以把全年節(jié)假日的特殊開關(guān)燈時間進行設(shè)置，有突發(fā)事件時，可以設(shè)置臨時時間方案。使城市照明更具人性化。 4、對路燈運行狀態(tài)進行全自動的監(jiān)控。

5、自動和手動遙控系統(tǒng)可以根據(jù)不同類型的路燈與景觀燈控制要求，把全市路燈、景觀燈分成若干個組，采用時控方案，自動開/關(guān)全市全夜燈、半夜燈、市政景觀燈、樓宇景觀燈；也可以手動對各種燈型進行遙控開/關(guān)操作�？刂颇Ｊ娇梢匀我馓砑�。根據(jù)不同控制模式控制不同回路。

6、定時自動上報，手動迅測操作者可隨時手動巡測各監(jiān)控終端的電壓、電流、有功功率、無功功率和功率因數(shù)等各種監(jiān)測數(shù)據(jù)。上述參數(shù)定時上報。參數(shù)變化量取值范圍可以手動設(shè)置。達到變化值，下位機自動上報變化值。

7、自動計算亮燈率能根據(jù)電壓、電流、有功功率和功率因數(shù)的變化自動進行亮燈率估算。為了保證亮燈率的統(tǒng)計，數(shù)據(jù)采集精度優(yōu)于1%。

8、查詢打印可以對各監(jiān)控終端任意定時數(shù)據(jù)和年、月、日統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行查詢，顯示的表格。

9、控制方案根據(jù)不同類型的路燈、景觀燈控制要求，可以把路燈、景觀燈分別設(shè)置成不同的功能組，分別用經(jīng)緯度 和節(jié)假日 的的時間控制方式進行控制。有突發(fā)時間時可設(shè)置臨時時間方案     

四、兩種技術(shù)的對比：

電力線載波技術(shù)的存在的缺點：  

1、配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個配電變壓器區(qū)域范圍內(nèi)傳送；（路燈本身就在同一個變壓器之間存在，所以此問題不存在） 2、三相電力線（主要為了）間有很大信號損失（10 dB -30dB）。通訊距離很近時，  電力載波芯片不同相間可能會收到信號。一般電力載波信號只能在單相電力線上傳輸；（影響不大 解決方案：配電箱每個相加一個電力線載波模塊，量不大，成本不高）

3、不同信號藕合方式對電力載波信號損失不同，藕合方式有線-地藕合和線-中線藕合。線-地藕合方式與線-中線藕合方式相比，電力載波信號少損失十幾dB，但線-地藕合方式不是所有地區(qū)電力系統(tǒng)都適用；

4、電力線存在本身固有的脈沖干擾。目前使用的交流電有50HZ和60HZ（OFDM也確實存在），其周期為20ms和16.7ms，在每一交流周期中，出現(xiàn)兩次峰值，兩次峰值會帶來兩次脈沖干擾，即電力線上有固定的100HZ或120HZ脈沖干擾（OFDM是 5~95kHZ，不屬于同一頻段），干擾時間約2ms，因此干擾必須加以處理。有一種利用波形過0點的短時間內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ��?/font>FSK傳輸方法，過0點傳輸方法），但由于過0點時間短，實際應用與交流波形同步不好控制，現(xiàn)代通訊數(shù)據(jù)幀又比較長，所以難以應用；