智能照明系统：FA19电力线载波技术的创新应用

1.概述

随着全球能源的不断枯竭和节能减排的大力倡导，提高电能利用效率成为已有城市改造和未来城镇建设的重要指标。而城市道路园区楼宇照明作为电能支出的重要部分，其当前管理系统存在很多缺陷，如不能实现精确到单个灯源的开关、调光调节、电能计量和物理状态监测；不能根据节气变化和运营环境差异有效智能控制调光和降低电力损耗；不能远程区域综合分析城市照明运行情况。因此对智能照明系统和相关子系统产品技术提出了急切需求。

目前走向成熟并逐渐被广泛应用的道路园区楼宇智能照明系统很多都基于电力线载波技术，经过技术革新和改进后的电力线载波逐渐具备通信距离远、传输速率较高、辐射干扰较低的优点，更无需重新铺设通信线路，利用原有的电力线，就可以实现路灯智能管理，是道路园区楼宇照明节能改造的首选技术。

上电科基于电力线载波技术的主站集中器和终端单灯模块的智能照明系统，利用前沿的电力载波、绿色照明、实时通信和智能化的综合管理技术，实现对区域高功耗、维护难的照明系统进行现代化的改造升级或新建，实现环境美化舒适的同时达到节能减排。

2.系统架构

上电科智能照明系统采用分层、分布式结构，进行模块化设计，整个系统主要由以下四个部分组成：远程监控层、管理调度层、区域控制层和终端设备层四层。

1）远程监控层：基于电信云服务平台完成大区域监控管理，用户通过智能终端设备经互联网远程或异地实时监控大区域照明运营情况，实现照明系统的人性化和精细化管理。

2）管理调度层：完成区域照明管理，负责区域一定时期照明运营数据采集、处理、控制和存储，通过与云平台中心服务器交互将本地数据不断上传共享或获取其他区域照明运营数据。

3）区域控制层：由现场控制柜和配电柜组成，放置于照明控制区域的中心，核心由以太网专用可编程序控制器和电力线载波集中控制器构成，完成对控制范围内所有照明终端进行组网和管理，并不断与管理层区域管理中心进行数据交互。

4）终端设备层：由电力线载波终端单灯控制器和驱动电源（或镇流器）组成，实现对单灯的监控和对信息中继转发，并不断与电力线载波集中控制器进行数据交互。

上电科智能照明系统架构示意图如图1所示。

3.系统功能

1）开关控制：对任一盏、分组、单相、三相的照明灯源按控制策略进行即时或定时的开关。

2）智能调光：根据季节时令，结合光照实时智能探测，通过PWM或DA（0～10V）方式智能调节光源照度。

3）电量采集：精确到单灯的电流、电压、有功功率、功率因数的实时采集和交互上传。

4）自由编组：系统具备自组网和多级中继功能，可按照任意方式进行编组和分区控制。

5）地图引导：GIS功能直观监测全区域每盏灯开关状态、调光等级、电量信息和故障情况。

6）运营报警：自动收集监测组网系统通信和精细到单灯运行中产生的异常事件，并对不同等级异常事件进行区分报警。(www.xing528.com)

7）能耗管理：能实时监测和统计分析全区域照明能耗，并通过能耗历史数据，可实现日对比、月对比、分类能耗统计、分项能耗统计等功能。

图1 上电科智能照明系统架构示意图

8）远程监控：利用云存储、云计算和云网络设备构成的云资源平台为城市大区域照明系统提供云计算的能力，使其具备强大的计算分析能力与共享服务能力。并可使用户通过移动等智能终端设备实现对照明系统的远程监控和远程实时查询。

4.关键设备描述

（1）智能照明上位机监控平台软件

构建B/S系统架构，远程监测和管理道路交通、工业园区、景观隧道等区域照明，负责区域内一定时期照明运营数据采集、处理、控制和存储，并将本地数据通过服务器和云平台上传共享或获取其他区域照明运营数据，实现信息的实时安全传输。其核心软件子系统产品包括：区域照明管理软件、电能计量和管理软件，以及网络化安全监控平台等。

（2）以太网专用可编程序控制器

作为区域控制层的核心模块之一，以太网专用可编程序控制器配置和控制电力线载波集中控制器共同实现对区域内所有终端单灯控制器进行组网和监测，并通过无线GPRS/3G模块或有线以太网通信实现与远程区域管理调度中心进行实时数据信息交互。

（3）电力线载波集中控制器

以太网专用可编程序控制器与终端单灯控制器之间的交互通信网关，实现以太网专用可编程序控制器与本地区域所有单灯控制器的信息交互，具备RS485和三相电力线载波通信接口。

（4）终端单灯控制器

实现对单灯的直接控制，具备开关、调光、电能计量功能，并响应电力线载波集中控制器的控制信息和数据采集报文，并能在无电力线载波集中控制器或损坏的情况下作为动断（常闭）开关使用。

5.适用范围

基于电力线载波技术的智能照明系统无需重新布线，适用于各种天气和地形，安装相对简单，并具备多级中继和自组网功能，可实现任意分区管理和精确到单灯的监控，是照明节能改造和新建的首选技术之一，可广泛适用于城市道路隧道、工业园区景观、楼宇办公和公共区域等照明控制场合。

6.应用情况

目前，上电科电力线载波智能照明系统已经或正在浦东机场、世博园区、武宁园区等多类用户的园区景观道路和楼宇公共区域得到实际应用，能满足用户对照明远程智能监测和控制的需求。

（作者：上海电器科学研究所（集团）有限公司 张伟）