電力線寬帶載波技術的智能路燈系統(tǒng)

電力線寬帶載波技術的智能路燈系統(tǒng)摘要：針對智能路燈新的發(fā)展需求，研究開發(fā)在路燈之間僅使用現(xiàn)有的電力線作為基礎架構，采用電力線寬帶載波技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信，以及路燈的智能化管理控制控方案，為照明供應商提供低成本和高可靠性的整套智能路燈應用解決方案。關鍵詞：智慧路燈；電力線；通信隨著物聯(lián)網、智能控制技術和“互聯(lián)網+”模式的發(fā)展，路燈改造的需求已不僅僅局限于路燈的簡單更換，提出了智慧路燈改造方案。目前，針對路燈的智能化管理控制方案已經應用成熟，而在路燈桿上增加視頻監(jiān)控和無線Wi-Fi熱點的方案現(xiàn)還只是在試點示范階段。如杭州市西湖區(qū)的黃姑山路黃姑山橫路—天目山路試點路燈桿綜合利用項目，提供最基礎的照明功能，還能為市民貼心地提供電動汽車智能充電、免費無線上網、視頻監(jiān)控、信息推送等諸多服務。1智能路燈系統(tǒng)組成智能路燈系統(tǒng)主要包括工業(yè)級電力貓、Wi-FiAP無線模塊、視頻監(jiān)控、路燈控制中心4個部分。工業(yè)級電力貓工業(yè)級電力貓為電力線寬帶載波模塊，是智能路燈視頻監(jiān)控和Wi-Fi上網系統(tǒng)中的關鍵設備，在路燈之間使用現(xiàn)有的電力線作為基礎架構，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信，不需要重新做任何的布線和修改，對輸電線也沒有任何特殊的要求。模塊無需增加專用網絡線，以路燈供電線路作為無線Wi-Fi的數(shù)據(jù)和監(jiān)控視頻流的通信信道，具有成本低，組網簡單的特點，可與Internet外部網絡進行交互通信，實現(xiàn)監(jiān)控視頻遠程監(jiān)控和提供無線Wi-Fi免費上網功能。模塊可集成到燈具中，形成一體化智能路燈產品。Wi-FiAP無線模塊部分路燈內置寬帶電力貓集成Wi-FiAP，為用戶實現(xiàn)覆蓋范圍內的Wi-Fi無線上網功能，滿足多人網頁瀏覽。通過對接入端口的管理，可以對單個用戶的上網時間進行管理，以達到最大使用化的目的。通過對登錄頁碼的管理，可以實現(xiàn)廣告推送功能，用于企業(yè)形象宣傳或獲取廣告收入。視頻監(jiān)控部分路燈加裝高清攝像頭用于監(jiān)控路面。采用1080P的高清攝像頭，可以提供上百米的路面的高清影像。通過以太網RJ45接口連接網絡攝像頭設備，在電力線上實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的傳輸，用于監(jiān)控路面，路燈檢查，公安、交警監(jiān)控，視頻搜索等，可作為城市的智能化管理系統(tǒng)的組成部分。后期將集成RJ45網口的POE供電功能，使攝像頭供電方式更加靈活。滿足政府相關部門對城市的管理要求，實現(xiàn)對城市的公共區(qū)域可視化管理。通過后續(xù)智能化圖像檢索軟件的處理，還可以實現(xiàn)車牌跟蹤、報警，路面異常判斷報警等，為城市的智能化管理提供有利的支持。視頻可以經過授權，用手機、平板、電腦通過遠程登錄視頻網站查看實時視頻、歷史視頻等。路燈控制中心路燈控制集中器負責變壓器單元的PLC模塊內部網控制指令的收集、傳輸，通過光纖與路燈控制中心進行數(shù)據(jù)的交互傳輸，實現(xiàn)對各個變壓器端的路燈智能化控制；高速電力貓網關由高速電力貓和光纖路由器組成，搭起電力線內部網絡和外部城域網的橋梁。電力貓的網速達到500Mbit/s,能傳輸經壓縮的高清視頻和提供Wi-Fi免費上網。路燈控制中心設置在路燈管理部門內，由服務器和相關軟件組成。路燈管理部門通過路燈控制中心的軟件可以對路燈實施遠程管控和監(jiān)測。路燈控制中心需滿足目前路燈管理部門大部分的管理工作,通過進一步的軟件功能完善,可以通過路燈控制中心軟件完成管理部門更多的工作［2］。2智能路燈系統(tǒng)典型項目方案智能路燈項目方案1介紹本方案主要用于路燈供電線距離在2km以內的應用場景，如圖1所示，集中器和Master電力貓安裝在配電室內，通過網絡交互機將整個系統(tǒng)接入外部Internet網絡中。對于工業(yè)級電力貓，為滿足最大傳輸速率，在路的兩側分別使用兩個不同“域”，由于兩個“域“會發(fā)生串擾，所以需要在配電柜輸出端加電感隔離。圖1智能路燈項目方案1以左側路燈為例，使用單個“A域”，由于Slaver節(jié)點的傳輸速率與Master距離和中繼次數(shù)有關，靠Master最近的Slaver-1的傳輸速率最高，隨著距離的增加傳輸速率將逐漸降低，所以距Master較近的幾個Slaver節(jié)點，完全可以滿足傳輸視頻和提供Wi-Fi的需求。但對于距離最遠的Slaver節(jié)點，比如在1?2km之間的Slaver節(jié)點，需要經過2?5次的中繼，傳輸速率可能會降低到約10Mbit/s以下，同時伴隨傳輸延時和錯報率增加，基本可以滿足一路視頻的傳輸或者有限的Wi-Fi上網需求。綜合評估，對于2km的傳輸距離，可實現(xiàn)的最大總傳輸速率約為100?120Mbit/s左右。假設路燈間距40m,單側路燈數(shù)量為50盞燈，單路視頻的帶寬需求為6Mbit/s，可滿足約10路視頻傳輸?shù)男枨?，也就是可滿足每5盞燈之間一路視頻的傳輸需求。從另一方面講，對于距離Master節(jié)點1km以內的Slaver節(jié)點，可同時滿足傳輸視頻和Wi-Fi上網需求，但對于距離Master節(jié)點1?2km之間的Slaver節(jié)點，只可滿足一路視頻的傳輸或者有限的Wi-Fi上網需求。智能路燈項目方案2介紹本方案主要用于傳輸距離較遠或者帶寬需要比較大的應用場景，如圖2所示，對于工業(yè)級電力貓，一個“域”遠遠不能滿足傳輸需求。以左側路燈為例，對于寬帶載波通信系統(tǒng)，根據(jù)不同傳輸距離和帶寬需求下，加入“A域”和“C域”等兩個以上的“域”，這樣帶來的好處在于，滿足傳輸距離的同時，多個“域”能提供更大的通信速率，比如單個“域”能提供100Mbit/s的總傳輸速率，那么兩個“域”，理論上能提供200Mbit/s的總傳輸速率；但缺點是需要多條網線接入，另外需要在兩個“域”之間加隔離電路。設備安裝分布圖在傳輸速率一定的情況下，為滿足整個區(qū)域的視頻監(jiān)控和Wi-Fi覆蓋，可采取如圖3所示的設備安裝分布圖，在右側，R-1和R-5路燈安裝電力貓+Wi-Fi和視頻監(jiān)控器，在左側，L-3和L-7路燈電力貓+Wi-Fi和視頻監(jiān)控器，這樣可盡可能的達到Wi-Fi信號和視頻監(jiān)控的全覆蓋。圖2智能路燈項目方案2

騒動膽腺驅動電題取動電釀L-7?注傾臨也Q電力IV訕\jMim?L-3配電空R-5R-2L40圖3設備安裝分布圖配電空R-5R-2L403結束語整個智慧路燈系統(tǒng)內的所有Wi-FiAP提供統(tǒng)一的接入名稱，手機和平板只要在智慧路燈的覆蓋范圍內都可以實現(xiàn)Wi-Fi的無縫接入上網。視頻服務器提供海量的視頻數(shù)據(jù)存儲，可以為城市管理部門提供長時間、全方位的視頻檢索服務，提高城市的綜合管理效率。路燈控制中心實行對路燈的遠程開、關、調光、檢查等功能。具有如下的優(yōu)點。實現(xiàn)智能照明、視頻監(jiān)控和無線上網三大功能；內部燈具連接采用高速電力貓組網，不用增加專用網絡線，降低成本同時實現(xiàn)大批量數(shù)據(jù)傳輸；網絡外接采用1000M光纖，實現(xiàn)數(shù)據(jù)快速傳輸；Wi-Fi入口提供廣告彈出，嵌入企業(yè)形象宣傳；高效、長壽、智能控制LED燈具，實現(xiàn)照明管理的遠程化及可視化；大容量視頻數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)長時間的視頻保存、遠程調用；采用高清攝像頭，視頻數(shù)據(jù)采用高壓縮比、低損的壓縮算法。實