近年国家政策一直力推智慧城市,而智慧路灯照明作为智慧城市建设中最基础的公共设施之一,自然备受关注。而根据《“十三五”城市绿色照明规划纲要》目标来看,中国将以46%的增速新建1200万盏LED灯,并改造50%的已有路灯,总规模达到600亿元。

智能照明多项标准一直无法统一,而在户外照明,特别是智能路灯照明,除了主流的电力线载波通信技术(有线控制技术)之外,、ZigBee为主的无线控制技术、NB-IoT物联网、蓝牙MESH新协议控制技术、超级WIFI控制技术。

一、电力载波通讯即PLC,是英文Power line Communication的简称。 电力载波是电力系统特有的通信方式,电力载波通讯是指利用现有电力线,通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络,只要有电线,就能进行数据传递。

PLC的最大特点:

1、不需要重新架设网络,只要有电线,就能进行数据传递,无疑成为了解决这智能家居数据传输的最佳方案之一。同时因为数据仅在家庭这个范围中传输,远程对家电的控制我们也能通过传统网络先连接到PC然后再控制家电方式实现,PLC调制解调模块的成本也远低于无线模块。

2、相对于其他无线技术,传输速率快

但电力载波的缺点也很明显:电力线载波通讯因为有以下缺点,导致PLC主要应用--“电力上网”未能大规模应用:

1、配电变压器对电力载波信号有阻隔作用,所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送;

2、三相电力线间有很大信号损失(10 dB -30dB)。通讯距离很近时,不同相间可能会收到信号。一般电力载波信号只能在单相电力线上传输;

3、不同信号耦合方式对电力载波信号损失不同,耦合方式有线-地耦合和线-中线耦合。线-地耦合方式与线-中线耦合方式相比,电力载波信号少损失十几dB,但线-地耦合方式不是所有地区电力系统都适用;

4、电力线存在本身固有的脉冲干扰。使用的交流电有50HZ和60HZ,其周期为20ms和16.7ms,在每一交流周期中,出现两次峰值,两次峰值会带来两次脉冲干扰,即电力线上有固定的100HZ或120HZ脉冲干扰,干扰时间约2ms,因此干扰必须加以处理。有一种利用波形过0点的短时间内进行数据传输的方法,但由于过零点时间短,实际应用与交流波形同步不好控制,现代通讯数据帧又比较长,所以难以应用;

5、电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时,线路阻抗可达1欧姆以下,造成对载波信号的高削减。实际应用中,当电力线空载时,点对点载波信号可传输到几公里。但当电力线上负荷很重时,只能传输几十米。

二、ZigBee技术由于诞生于应用环境复杂的工业场所,也因此具有极高的安全性、可靠性、低功耗、自组网能力强等优点,对于智能照明路灯来说,控制系统能够复杂多变的环境自然更加可靠。

优点:功耗低,自组网距离远,蜂窝组网

缺点:开发队伍参差不齐,市场应用范围窄,懂底层协议的队伍少。

三、NB-IoT技术的出现,业内对于NB-IoT将成为物联网主流无线控制技术的呼声越来越高。

除了低功耗、低成本和高稳定性等优点之外,对比LoRa和ZigBee,NB-IoT最大的特点是传输距离达到惊人的10km,可以覆盖一个小县城。而且一个基站可以带20多万个终端,这意味着管理每一盏路灯都变得轻松简单,同时能够深度覆盖地下停车场、地下管道等领域。目前国内已经有不少智能路灯项目使用了NB-IoT技术。

四、蓝牙MESH网络,同ZIGBEE有异曲同工之妙,同时成本低,可手机直连,有zigbee的优点。但仍需长期观察此协议在户外使用的稳定性

优点是:成本低,手机直连。

五、WIFI无线控制技术,原先困扰的是“手拉手”问题,但随着新协议的发展,WIFI也具备了走向户外控制的方向。

优点是:同智慧路灯适配度最高,可以共用WIFI信道来实现控制,信息传输。

缺点:功耗大

小结:介绍了5种通用技术,作为中小企业角度来考虑,NB-IOT技术是通讯大企业玩的,中小企业玩不了。WIFI蓝牙现在这个情况不是太适合,电力载波配套非常成熟,作为老技术,新企业进入难以快速超车。只有ZIGBEE是中小企业现在最不错的选择,但国内对技术团队没有约束性,大部分开发团队应付甲方,碰到了2个队伍,收了订金,然后做的东西烂的要死,你告他还很麻烦,导致费钱费工夫。

智慧路灯的前景展望

目前,智能路灯是通过应用电力线载波和无线通信技术、4G通信、云计算、物联网和移动互联网等技术,实现对路灯的远程集中控制与管理。其具有自动调节亮度、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程控制、远程抄表等功能。后期集成的WIFI覆盖,公共监控,PM空气检测、显示屏广告提示等,更加方便了管理者的管理与使用。

智慧路灯能够大幅提升公共照明管理水平,节省电力资源,降低运维成本。智慧路灯的实质就是照明精细化管理。

可以说,哪里有路灯,哪里就是城市的管理区域,在智慧城市的时代,基于城市广泛分布的路灯建立路灯物联网,可以避免城市基础网络传感设施的重复资金投入。