在智慧城市中集成有線和無(wú)線戶外照明控制

作者：Sanjay Manney，Vijay Dhingra

東北集團(tuán)的市場(chǎng)研究人員估計(jì)，目前全球有超過(guò)2.8億盞路燈，到2025年將有近3.4億盞。每盞路燈使用600至1，000千瓦時(shí)/年的能源，這意味著每年的電力成本為70至125美元（假設(shè)全球平均能源成本為每千瓦時(shí)0.12美元）。此外，每盞路燈每年產(chǎn)生330至1，500公斤的CO2，導(dǎo)致全球氣候變化。

城市面臨著復(fù)雜和多方面的街道照明控制挑戰(zhàn)，包括在何處以及如何實(shí)施有線和無(wú)線通信。在某些地方，由于建筑物，樹(shù)木和隧道等損傷，無(wú)線通信很困難或不可能。另一方面，有線電力線通信（PLC）在變壓器周圍遇到困難，并且在某些情況下可能成本過(guò)高。城市和市政當(dāng)局通常不得不滿足于不太完整的街道照明控制覆蓋范圍，或者管理拼湊的街道照明控制系統(tǒng)，其中一些是無(wú)線的，另一些是有線的。使用先進(jìn)的基于標(biāo)準(zhǔn)的照明控制技術(shù)，世界各地的城市正在獲得集成有線/無(wú)線路燈控制的管理效率和成本效益。

戶外照明控制在智慧城市中的重要性

為照明系統(tǒng)添加控制裝置（通常與轉(zhuǎn)換為節(jié)能 LED 照明結(jié)合使用，但也不添加 LED 轉(zhuǎn)換）可通過(guò)自適應(yīng)照明實(shí)現(xiàn)節(jié)能。此外，室外照明控制可以通過(guò)更高效的維護(hù)和基于使用情況、故障分析和及時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)的更好調(diào)度來(lái)幫助城市節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本。此外，智能照明控制系統(tǒng)可以作為其他智能城市應(yīng)用的平臺(tái)，例如用于安全或交通管理的應(yīng)用。

除了這些廣泛適用的在室外照明系統(tǒng)中增加控制網(wǎng)絡(luò)的理由之外，其他地理或特定情況的好處還可以包括峰值能量管理 - 例如，在夏季晚上7點(diǎn)左右發(fā)生在美國(guó)東海岸，當(dāng)時(shí)建筑物仍在使用空調(diào)，而路燈開(kāi)始亮起;改善公共安全，基于研究表明，50%的車禍發(fā)生在黃昏時(shí)分的三小時(shí)內(nèi);和能源優(yōu)化，這允許城市為相同的能源使用量添加更多的燈。

通過(guò)自適應(yīng)照明實(shí)現(xiàn)節(jié)能

城市通常將其總能源預(yù)算的35%至40%用于街道照明。轉(zhuǎn)換為更節(jié)能的照明光源（如LED）可以將能源支出減少30%至50%。添加智能控制裝置可額外節(jié)省 15% 至 30% 的能源，超出燈具本身的貢獻(xiàn)。

在世界發(fā)達(dá)地區(qū)，城市更有可能將節(jié)省下來(lái)的能源成本重新應(yīng)用于城市預(yù)算的其他部分。在發(fā)展中地區(qū)，缺乏能源資源來(lái)為他們所需的所有路燈供電的城市更有可能將節(jié)省的瓦特視為一瓦特。使用更少的能量為給定數(shù)量的路燈供電，可以釋放能量來(lái)部署更多的燈或?yàn)槠渌a(chǎn)資產(chǎn)供電。

自適應(yīng)照明 - 根據(jù)需求，現(xiàn)實(shí)世界照明條件或其他參數(shù)改變照明的輸出或持續(xù)時(shí)間 - 是控制網(wǎng)絡(luò)如何提高戶外照明能效的一個(gè)重要方面。自適應(yīng)照明節(jié)省的結(jié)果是：

恒定流明輸出。為了補(bǔ)償隨著時(shí)間的推移而惡化，大多數(shù)照明燈具最初被高估了20%到25%。CLO對(duì)燈進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，以在燈年輕時(shí)降低流明，這通常會(huì)導(dǎo)致燈具使用壽命期間能耗減少10%，燈壽命延長(zhǎng)20%。

流明在路上 。。燈泡以低調(diào)的功率提供。然而，很少有特定道路的條件要求每個(gè)夾具精確地達(dá)到150 W或250 W。四舍五入道路照明的風(fēng)險(xiǎn);四舍五入到最接近的瓦數(shù)意味著過(guò)度照明和過(guò)度支付能源使用費(fèi)用。使用LOR有選擇地降低功率可以節(jié)省10%的街道照明系統(tǒng)的整體能源成本。

更好的日程安排。戶外照明所有者通過(guò)使用天文鐘安排打開(kāi)和關(guān)閉燈，可以額外節(jié)省5%的能源;使用光電（PE）單元覆蓋時(shí)間表，該電池根據(jù)實(shí)際可用的環(huán)境光調(diào)整流明;并調(diào)節(jié)和報(bào)告PE細(xì)胞在白天是否顯示像差。

程序化和動(dòng)態(tài)調(diào)光。在非高峰時(shí)段調(diào)光燈光可節(jié)省20%的能源;動(dòng)態(tài)調(diào)光 - 也稱為“跟隨我”照明 - 可以節(jié)省15%以上。

總而言之，自適應(yīng)照明方法貢獻(xiàn)了大約一半的能源節(jié)約，這歸因于增加控制網(wǎng)絡(luò)。

選擇有線或無(wú)線控件

基于有線電力線（PL）的照明控制易于安裝，可靠，并且可以跨越長(zhǎng)距離，支持每個(gè)變壓器段的大量燈。基于無(wú)線射頻 （RF） 的照明控制具有獨(dú)立于配電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。它可以通過(guò)基于最近定義的ANSI標(biāo)準(zhǔn)插座（ANSI 136.41）的插件架構(gòu)輕松安裝，該架構(gòu)使任何供應(yīng)商的RF戶外照明控制器都可以插入光電管插座以添加控件。RF 和 PL 控制均無(wú)需新電線。由于各種歷史和其他原因，歐洲和亞洲主要依靠PL通信進(jìn)行戶外照明，而北美傳統(tǒng)上更喜歡更多的RF通信。

然而，無(wú)論地理位置如何，城市都有某些用例，在這些用例中，只有一種或另一種方法有效。

例如，在以下情況下，射頻控制照明是不可能的或理想的：

隧道。射頻信號(hào)無(wú)法穿越隧道。

停車場(chǎng)結(jié)構(gòu)?；炷?xí)璧K射頻信號(hào)，使其不適合停車庫(kù)或地下停車結(jié)構(gòu)。

偏遠(yuǎn)的高速公路。建立射頻連接是不切實(shí)際的。

歷史或裝飾性燈具。缺少光電管插座但出于美學(xué)原因需要保持在原位的燈具不能通過(guò)射頻進(jìn)入控制網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵任務(wù)照明情況。PL比RF更堅(jiān)固可靠，因此它是照明出于安全或其他原因必須完美運(yùn)行的情況的首選介質(zhì)。

傳統(tǒng)上，照明控制系統(tǒng)僅使用一種或另一種方法構(gòu)建。因此，希望通過(guò)有線和無(wú)線照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全面覆蓋的城市不得不在單獨(dú)的管理下混合和匹配來(lái)自不同控制網(wǎng)絡(luò)提供商的解決方案，從而增加了復(fù)雜性并增加了運(yùn)營(yíng)成本。

混合有線/無(wú)線照明控制

最近，先進(jìn)的基于標(biāo)準(zhǔn)的照明控制技術(shù)使城市能夠?qū)嵤┗旌嫌芯€/無(wú)線戶外照明控制，以包括其所有燈具。這種混合系統(tǒng)的組件包括：

具有 PL 和 RF 邊界路由的分段控制器

射頻-無(wú)線網(wǎng)橋

PL 和射頻光點(diǎn)控制器

管理軟件

混合方法的關(guān)鍵是系統(tǒng)的所有組件都基于標(biāo)準(zhǔn)，以便它們可以彼此之間以及與來(lái)自一系列供應(yīng)商的燈具和傳感器進(jìn)行互操作。

支持混合有線/無(wú)線戶外照明控制的最重要標(biāo)準(zhǔn)是 ISO 14908，這是一個(gè)開(kāi)放、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的多供應(yīng)商標(biāo)準(zhǔn)。其標(biāo)準(zhǔn)功能包括開(kāi)，關(guān)和調(diào)光命令;燈反饋監(jiān)測(cè);故障識(shí)別;電氣測(cè)量（包括 U、I 和連續(xù)體物理、E）;以及能源和運(yùn)行小時(shí)數(shù)計(jì)量。

重要的是，ISO 14908標(biāo)準(zhǔn)支持有線和無(wú)線通信。

另一個(gè)對(duì)混合有線/無(wú)線戶外照明控制具有重要意義的新興標(biāo)準(zhǔn)是TALQ，用于將細(xì)分市場(chǎng)集成到中央管理系統(tǒng)。TALQ是一個(gè)聯(lián)盟，而不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)本身，旨在指定通過(guò)IT標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信的網(wǎng)關(guān)標(biāo)準(zhǔn);通用數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)集;和多個(gè)網(wǎng)關(guān)供應(yīng)商的單一用戶界面。

控制網(wǎng)絡(luò)和基于PL的戶外照明控制解決方案公司Echelon Corporation增加了基于RF的產(chǎn)品，并開(kāi)發(fā)了符合ISO 14908生態(tài)系統(tǒng)的基于標(biāo)準(zhǔn)的混合有線/無(wú)線戶外照明控制解決方案。通過(guò)這種混合方法，開(kāi)始實(shí)施互聯(lián)/智慧城市計(jì)劃的城市不再需要滿足于拼湊的戶外照明解決方案以及PL和RF系統(tǒng)的單獨(dú)管理。相反，他們可以使用PL和RF方法，每種方法都最合適的方法，并獲得單個(gè)室外照明控制系統(tǒng)的管理效率和成本效益，而不必在網(wǎng)絡(luò)控制方面妥協(xié)或讓一些燈具“處于黑暗中”。

審核編輯：郭婷