大连市路灯管理处 辽宁大连 116000
摘要：单灯终端控制器以其自身的独特优势，得以在城市道路照明中广泛应用。据此，本文主要对单灯终端控制器在城市道路照明中的应用进行了详细分析。
关键词：单灯终端控制器；城市；道路照明；应用
一、单灯终端控制器概述
单灯控制器顾名思义就是能实现对每一盏控制的控制器。单灯控制器的分类有很多，但主要的类别有两大类。第一类从技术上分为电力载波单灯控制器和zigbee单灯控制器；第二类按功能可分为单灯控制器主机和单灯控制器从机（又名单灯控制器终端）。
（一）单灯控制器序言
1、电力载波单灯控制器
利用传输电流的电力线作为通信载体，中间无需任何的布线就能实现通讯，且对每一盏进行控制。适用于市政路灯LED灯、高压钠灯、无极灯、金卤灯等单灯控制。
2、zigbee单灯控制器
zigbee单灯控制器通过zigbee技术近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。其特点：低功耗、低成本、时延短、传输范围小、数据传输速率低。适用于太阳能的路灯的单灯控制。据行业相关权威机构表示：电力载波的单灯控制器与ZIGBEE单灯控制器相比，较为稳定。现重点阐述基于电力载波技术的单灯控制器。且以下简称“单灯控制器”。
（二）单灯控制的工作原理及组成
1、单灯控制的组成
要实现单灯控制完整的组成需要三部分：监控中心的单灯监控软件、各配电柜内分布的单灯控制器、每盏灯杆内的单灯控制器从机（终端）。下面我们以灯联网的单灯监控系统为例。
2、工作原理
通过监控中心和远程分布式RTU，借助强大GPRS/CDMA移动通讯网络，和下端通过电力载波技术对每一个终端完远程控制、远程调光、远程监视、远程实时动态管理四大方面的功能，简称无线“四遥”监控。
遥控：远程控制路灯的开关，能控制到每盏灯。
遥测：远程测量路灯配电柜的所有电气参数和单灯电气参数。
遥信：设备故障信息和自诊断信息实时自动回传，便于管理部门及时处理。
遥调：根据时间、经纬度、照度等自动调光，具备方便的远程调光能力，能对单灯进行开关及调光控制。
（三）单灯控制器的技术参数
单灯器的技术参数主要是指单灯控制器主机和单灯控制器从机的技术参数。
1、单灯控制器主机的技术参数
具有直观的人际交互界面：单灯主机自带中英文液晶显示屏和键盘控制；RTU自带按键5个，可现场设置所有参数并可键盘控制手动输出，用户可以通过现场LCD和键盘设置所有在上位机设置的参数,用以代替监控中心和现场时控器；单灯主机具有故障自动切换功能：一旦单灯主机硬件检测到主控制CPU发生异常或工作紊乱时，能自动进行旁路或切换到备用控制系统，保证被控系统长期稳定可靠运行；通讯接口及通讯速率：具有多种通讯模式，支持RS232，RS485、GPRS/CDMA无线通讯；超大容量存储器,确保各种复杂算法和应用轻松自如；所有输入输出端口均配置有防雷、浪涌、防瞬变、灭弧元件和二级高可靠处理电路，确保设备工作的高可靠性；双重保护，确保控制精准、万无一失：一重保护：双看门狗电路，更增加FAC4的稳定性；二重保护：可以确保即使万分之一的故障出现时，RTU设备也可以在无人干预下自动切换到外部控制模式，这样即使本RTU故障也能在备用的微电脑时控器控制管理下正常工作，确保万无一失；用户的所有设置数据全部实时保存于FLASH内永久保存，直至下次更新，不怕长期停电；全隔离电路，所有IO端口与外部电气连接全部实现光电隔离，抗EMI干扰能力强；接线：输入/输出/通讯接线端子；安装方式：壁挂式安装；散热方式：自然通风散热。
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2、单灯控制器从机（终端）的技术参数
电源：标配AC220V+10%，工作范围：AC（160V-260V）；通讯模式：载波及RS232；数据存储：存储地址异常等重要信息，断电不丢失，正常保存10年；单灯从机支持以下级联方式：、标配：1带1（1个通讯模块带1个驱动模块）、扩充：1带2；1带3，1带4；支持PC机调试及手持终端现场检测调试。
二、集中控制器
（一）设计原理
集中控制器主要是由集中控制器PLC、集中控制器PS、集中控制器ARM和GPRSTD-LTE模块等四个主要模块构成。由载波板、电源板、ARM板、GPRSTD-LTE模块所组成的集中器中间管理单元，可以接到三相电力线上。集中控制器PLC是电力线载波通讯的收发电路和PLC协议栈处理部分，主要用于完成电力线载波通讯的所有功能。集中控制器PLC板和集中控制器ARM板通过URAT口进行通讯。
集中控制器PS为电源板，主要包括开关电源电路和PLC通讯耦合电路两大部分，和外部220VAC连接，为整个系统提供电源。集中控制器ARM板为照明智能控制系统集中器的嵌入式系统板，主要为嵌入式LINUX系统运行提供硬件资源和多个外设接口，并提供系统状态指示灯显示。GPRSTD-LTE模块内部集成了TCPIP协议，通过串口，可以方便地发送命令到GPRSTD-LTE模块、收发用户数据到服务器。集中控制器内置应用程序提供了一整套丰富的功能，促使其能够独立的工作，而不需要借助PC。集中控制器预留扩展接口，可以外接温度和湿度传感器、内涝传感器、光伏辅助备用电源等功能。
（二）集中控制器的主要功能
路灯时序调整、数据记录、报警处理和发送。时序调度应用程序允许按照路灯管理中心设置的时序来控制路灯，可以切实根据日期、时间、事件来调度路灯的动作。数据记录应用程序记录单灯控制器的电流、电压、电能累积等数据活动，并可以用来进行趋势分析、报告和应用分析。报警应用程序提供识别、通告和记录路灯报警状况的手段，单灯控制器产生报警之后，可以设置照明智能控制系统受到报警信息、识别错误和报警状态并确认报警成立之后，将报警发送到路灯管理中心或发送电子邮件到指定的邮件里，也可以发送短消息到手机。
三、单灯控制器
（一）设计原理
单灯控制器主要是有四个单元组成的，即载波通讯模块、电流测量电路、手工操作开关、电源部分。载波通讯设计符合相关国际标准，内部集成了七层协议、自动路由自适应算法，可以把一个通信节点动态配置为一个路由或者普通节点，其出色的物理层性能和自动路由的特点提供了可靠的网络通信性能。路灯开关的设计主要是以8位微控制器为核心，配合相关的硬件和软件设计，主要就是通过与载波模块通信，以此实现开灯、关灯、调光、数据查询、故障报警等功能。电流检测是通过采用高精度电能计量集成芯片，实时查询灯具当前实时电压、电流、功率因素等参数。
（二）单灯控制器具有控制载波通讯、路灯开关、电流检测等功能。
四、应用发展前景
伴随着城市的快速进步与发展，对城市道路照明管理提出了更高要求。传统的路灯控制方式已经不能满足城市现代化要求。研发一种功能完善、操作简单、高效的单灯终端控制器是必然结果。单灯终端控制器作为一种新型的智能化控制器，其具有对单个光源测控、准确判断线路故障、及时掌握路灯开关灯情况、使维护人员对道路照明进行高效、可靠、安全的维护和管理等特点，更好地解决了目前城市管理中的一大难题。此产品在推广成功之后，可以广泛应用到城市道路照明、楼宇景观照明、山体景观照明等。可以促进城市照明的现代化建设，节约路灯用电量，大大降低路灯维护成本，将会带来良好的社会效益和经济效益。
五 结语
总之，单灯终端控制器是由集中控制器和单灯控制器两部分组成，是通过人工或计算机控制城市道路照明设施和可调灯具亮暗的控制器实现道路照明节能。具备电力信噪比监测功能，为自由路由节点提供有效的依据，具有UID主动上报功能，具有同步通信冲突避免机制，在城市道路照明控制系统中起着非常重要的作用。这就要求相关部门积极采取有效措施，引进单灯终端控制器，以此实现城市道路照明的节能环保目标。
参考文献
[1]朱祺,陶冶林.单灯控制器在路灯监控中的应用[J].电世界,2014,55(8):26-27.
[2]李静豪,黑健宁.路灯终端控制系统在道路照明中的运用[J].华东科技:学术版,2017(8):32-32.
[3]姚伟,高益锋,唐鹏杰,等.单灯终端控制器在城市道路照明中的应用[J].电子世界,2014(18):309-310.
论文作者:宋金龙
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/7
标签：控制器论文; 终端论文; 路灯论文; 载波论文; 调光论文; 通讯论文; 城市道路论文; 《建筑学研究前沿》2017年第30期论文;