朱明

【摘要】 路燈單燈控制系統(tǒng)智能化是路燈照明系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，為此可以借用一些通信技術(shù)來視線。本文就Zigbee無線通信技術(shù)與電力線載波通信技術(shù)進(jìn)行了技術(shù)與應(yīng)用的對(duì)比討論。其中，Zigbee無線通信技術(shù)的功耗低、安全性與靈活性高，而電力載波通信技術(shù)可以節(jié)省電能、降低成本并延長燈具的使用壽命且不會(huì)涉及到線路改造。兩種通信技術(shù)，有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】 Zigbee 電力線載波 路燈單燈控制系統(tǒng)

一、前言

Zigbee是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)，全球共2.4GHz公共頻率。電力載波通信是通過電力網(wǎng)來做傳輸媒介，把載有信息的高頻信號(hào)加載到電力線，再利用電力線來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且利用調(diào)制解調(diào)器把電力線上的高頻信號(hào)分離出來傳輸?shù)奖O(jiān)控設(shè)備終端的一種通信方式。這兩種通信技術(shù)都能夠?qū)崿F(xiàn)路燈單燈系統(tǒng)的控制，但也存在著不同之處。

二、Zigbee與電力線載波的技術(shù)對(duì)比

目前，在路燈單燈控制系統(tǒng)中所使用的通信方式為Zigbee無線通信與電力載波通信。下面就這兩種通信方式的技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行比較。

2.1 Zigbee無線通信

Zigbee采用IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，通訊距離范圍可以無論是百米內(nèi)到百米外，幾公里外，甚至支持更遠(yuǎn)的距離使用的無線通信方式。

對(duì)于Zigbee無線通信來說，當(dāng)其應(yīng)用在監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，技術(shù)優(yōu)勢(shì)是十分明顯的。

首先，它的數(shù)據(jù)傳輸率很低，對(duì)于低速率傳輸是十分適合的。

其二，它因?yàn)閭鬏斔俾实?，發(fā)射功率不高，并且可以采用休眠模式，因此功耗也十分低，十分的省電。

其三，對(duì)于星型結(jié)構(gòu)的Zigbee來說，容納設(shè)備數(shù)可達(dá)到一個(gè)主設(shè)備外加254個(gè)從設(shè)備，在一個(gè)區(qū)域內(nèi)又可以容納一百個(gè)這樣的網(wǎng)絡(luò)，并且網(wǎng)絡(luò)組成十分的靈活。

其四，對(duì)于Zigbee通信來說，搜索設(shè)備時(shí)延很短，休眠激活的時(shí)延以及活動(dòng)設(shè)備接入的時(shí)延都只有十五毫秒而已。

其五，Zigbee通信主要采用避免碰撞的策略，也就是主動(dòng)避開了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)候的競爭以及沖突。其MAC層所使用的是完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，對(duì)于發(fā)送出去的數(shù)據(jù)包都需要接受到對(duì)方的確認(rèn)信息才認(rèn)定為發(fā)送成功，避免了傳輸過程中出現(xiàn)問題漏了數(shù)據(jù)的情況。

其六，Zigbee不僅能夠支持鑒權(quán)和認(rèn)證，還提供了基于CRC的數(shù)據(jù)包完整性檢查，并且使用了加密算法，從而保證各個(gè)應(yīng)用的靈活性和安全性。

2.2 電力載波通信

電力載波通信成本比較低，工作效率高，因此格外受到關(guān)注。在路燈單燈控制系統(tǒng)中選擇這種通信方式具有諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì)。首先電力線能夠可靠的進(jìn)行供電，因此對(duì)于自然災(zāi)害或者外力破壞具備很強(qiáng)的抵抗能力。其次，作為電能輸送通道的電力線路，通過金屬良導(dǎo)體材料來進(jìn)行連接，線路的截面相對(duì)比較大，導(dǎo)電性能也比較好。如果是在其上通過高頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并不需要另外再敷設(shè)電纜便足夠做到所有點(diǎn)間的通信。最后，關(guān)于電力線的成本問題，主要是在電力生產(chǎn)成本里面的開支，因而成本比較低。不管是新的道路還是舊的道路，都無須進(jìn)行線路改造，只要增加加載波設(shè)備配合通信協(xié)議便足夠了。

三、Zigbee與電力線載波在路燈單燈控制系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)比

3.1 Zigbee的應(yīng)用

Zigbee需要利用到網(wǎng)絡(luò)，它的網(wǎng)絡(luò)可以自組織網(wǎng)，只要子網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)模塊的通信范圍之內(nèi)就可以自動(dòng)尋找對(duì)方，從而形成一個(gè)相互連通的Zigbee網(wǎng)絡(luò)。它可以通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)或者是GPRS網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。Zigbee實(shí)際上是一種短距離且低功耗的無線通信技術(shù)，當(dāng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的無線通信時(shí)，可以采用GPRS技術(shù)，兩種技術(shù)互相補(bǔ)充從而提高檢測(cè)范圍和監(jiān)控系統(tǒng)水平。利用Zigbee無線自組織網(wǎng)，可以把區(qū)域內(nèi)的路燈都組成一個(gè)Zigbee子網(wǎng)，這樣的若干個(gè)子網(wǎng)再利用GPRS網(wǎng)關(guān)可以形成大型路燈網(wǎng)絡(luò)。最后在監(jiān)控中心就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)路燈的Zigbee無線通信控制了。

為確保使用Zigbee技術(shù)的單燈控制器通訊質(zhì)量，現(xiàn)有設(shè)備安裝方式有兩種：

1、為燈頭內(nèi)安裝：需使用高空車操作，安裝較為繁瑣，占用人員多（一高車至少配置三人），耗時(shí)較長，同時(shí)需對(duì)施工點(diǎn)路段進(jìn)行短時(shí)間封閉，因安裝位置較高設(shè)備無需考慮較為嚴(yán)格的防水性能及被盜保護(hù)要求，但因在燈罩內(nèi)安裝，需考慮設(shè)備的散熱問題

2、手孔門內(nèi)安裝：設(shè)備安裝于手孔門內(nèi)，但考慮到燈桿對(duì)無線信號(hào)的屏蔽，需在燈桿上開孔，將設(shè)備天線引出，引出位置視現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而定，一般不低于2米，此類方式安裝需在燈桿上開孔，所以對(duì)開孔處的防銹保護(hù)、饋線的反水彎、天線的防破壞，設(shè)備本身的防水和被盜保護(hù)均提出較高要求

Zigbee技術(shù)雖已成熟，但在城市路燈單燈控制方面尚無大規(guī)模應(yīng)用，

3.2電力線載波的應(yīng)用

電力線載波技術(shù)能夠利用現(xiàn)有的電力線路把路燈的照明系統(tǒng)組成一個(gè)智能照明系統(tǒng)。這需要在電力線上加載不同信號(hào)，再根據(jù)電力線載波的特點(diǎn)來進(jìn)行不同信號(hào)的傳輸，最后通過設(shè)備剝離信號(hào)再傳送到不同的設(shè)備當(dāng)中。這種無線通信技術(shù)能夠節(jié)省電能，降低維護(hù)成本和延長燈具的使用壽命。一個(gè)完整的載電力波路燈單燈控制系統(tǒng)，應(yīng)該具備服務(wù)器、集中控制器、單燈控制器以及能夠?qū)崿F(xiàn)通訊的協(xié)議軟件。

使用電力線載波通訊的單燈控制器多采用燈桿手孔門內(nèi)設(shè)備安裝方式，可單人或團(tuán)體施工，單點(diǎn)施工耗時(shí)時(shí)間短，施工過程無需對(duì)施工路段進(jìn)行封閉，但因設(shè)備安裝位置低，地面濕氣大，手孔門偶有缺失現(xiàn)象，需對(duì)設(shè)備做嚴(yán)格的防水和被盜保護(hù)要求。

考慮到現(xiàn)有燈具，尤其是LED燈具開關(guān)電源設(shè)備的接入，大量諧波會(huì)造成對(duì)電力線載波頻點(diǎn)的嚴(yán)重干擾問題，因此，此類設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中常需使用各種濾波設(shè)備保證電力線載波通訊

電力線載波方式在城市路燈單燈控制方面有了長足進(jìn)展，已有多個(gè)廠家在國內(nèi)多個(gè)城市有了實(shí)際使用，

四、結(jié)束語

2015年國家在能源政策方面堅(jiān)持規(guī)劃、政策、規(guī)則、監(jiān)管“四位一體”，創(chuàng)新能源管理機(jī)制，路燈單燈控制勢(shì)必成為今后路燈節(jié)能改造的方向，無論是選擇Zigbee無線通信技術(shù)還是選擇電力線載波通信技術(shù)，其最終目的都是為了能夠更加便捷、成本更低的實(shí)現(xiàn)路燈單燈系統(tǒng)的控制。Zigbee無線通信技術(shù)與電力載波通信技術(shù)各自具有優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，究竟選擇哪一種通信技術(shù)，可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境的需求來決定。無論是哪一種技術(shù)，無疑都能夠提升路燈照明品質(zhì)，讓路燈的管理水平得到進(jìn)一步提升。

參 考 文 獻(xiàn)

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