2020-10-20 09:02:57
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隨著(zhù)城市路網(wǎng)建設的不斷發(fā)展，路燈數量增多。而提高路燈智能化管理和功能多樣性，已成為城市照明系統建設的當務(wù)之急。在智能路燈中可以使用哪些無(wú)線(xiàn)控制方案呢?近年國家政策一直力推智慧城市，而智慧路燈照明作為智慧城市建設中最基礎的公共設施之一，自然備受關(guān)注。而根據《“十三五”城市綠色照明規劃綱要》目標來(lái)看，中國將以46%的增速新建1200萬(wàn)盞LED燈，并改造50%的已有路燈，總規模達到290億元。龐大的市場(chǎng)自然吸引到了不少企業(yè)的目光。
與普通路燈只在燈頂發(fā)光不一樣，智慧路燈可全身發(fā)光。LED光帶能調出多種顏色，如同霓虹閃爍。在節日或特殊時(shí)點(diǎn)，燈光可以“起舞”，變成五顏六色，還可隨著(zhù)交通流量的密度變化變色，起到示警作用。工程師LED燈光柔，炫光少，光效高，每盞路燈上有單燈控制器，可搜集技術(shù)參數信息，與人流量、車(chē)流量聯(lián)動(dòng)調整功率，達到更好的節能效果。
同時(shí)燈桿上可搭載公安、交管的監控探頭對道路公共安全進(jìn)行視頻監測。燈桿背側的超大LED顯示屏能滾屏播出天氣預報等公共信息，也能監測當前的PM2.5數值進(jìn)行屏顯。要道路口的部分燈桿基座上設置觸控屏，路人可以通過(guò)上面的觸控屏直接查詢(xún)地理、景點(diǎn)旅游、商業(yè)購物等信息，政府發(fā)布的新聞、示警、公益廣告等也可以通過(guò)觸控屏顯示出來(lái)。有些燈桿還集成廣播功能。在游人較多時(shí)，路燈作用能發(fā)揮得更加明顯。
一邊監控道路車(chē)流、行人安全、城市管理，一邊提示天氣、人流、違章等信息，還可以播放廣播營(yíng)造城市氛圍、制止違章行為。人流多時(shí)，顯示屏會(huì )進(jìn)行預警提示，路燈亮度也會(huì )相應增強。單個(gè)路燈控制解決方案有很多種實(shí)現方法，目前主要根據是否需要額外的通信布線(xiàn)，可以劃分為有線(xiàn)方案和無(wú)線(xiàn)方案兩種。有線(xiàn)目前主流的是電力線(xiàn)載波通信技術(shù)，無(wú)線(xiàn)主要由LoRa、ZigBee等技術(shù)為主。
一、電力載波
1、配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個(gè)配電變壓器區域范圍內傳送;
2、三相電力線(xiàn)間有很大信號損失(10dB-30dB)。通訊距離很近時(shí)，電力載波芯片不同相間可能會(huì )收到信號。一般電力載波信號只能在單相電力線(xiàn)上傳輸;
3、不同信號藕合方式對電力載波信號損失不同，藕合方式有線(xiàn)-地藕合和線(xiàn)-中線(xiàn)藕合。線(xiàn)-地藕合方式與線(xiàn)-中線(xiàn)藕合方式相比，電力載波信號少損失十幾dB，但線(xiàn)-地藕合方式不是所有地區電力系統都適用;
4、電力線(xiàn)存在本身固有的脈沖干擾。目前使用的交流電有50HZ和60HZ，其周期為20ms和16.7ms，在每一交流周期中，出現兩次峰值，兩次峰值會(huì )帶來(lái)兩次脈沖干擾，即電力線(xiàn)上有固定的100HZ或120HZ脈沖干擾，干擾時(shí)間約2ms，因此干擾必須加以處理;
5、電力線(xiàn)對載波信號造成高削減。當電力線(xiàn)上負荷很重時(shí)，線(xiàn)路阻抗可達1歐姆以下，造成對載波信號的高削減。實(shí)際應用中，當電力線(xiàn)空載時(shí)，點(diǎn)對點(diǎn)載波信號可傳輸到幾公里。但當電力線(xiàn)上負荷很重時(shí)，只能傳輸幾十米。
二、LoRa短頻通信
LoRa能夠以較低功耗遠距離通信，可以使用電池供電或者其他能量收集的方式供電;較低的數據速率也延長(cháng)了電池壽命和增加了網(wǎng)絡(luò )的容量。LoRa信號對障礙物的繞射能力也很強，十分適合于低成本大規模的物聯(lián)網(wǎng)部署。
三、NB-IoT窄帶通信技術(shù)
隨著(zhù)NB-IoT技術(shù)的出現，業(yè)內對于NB-IoT將成為物聯(lián)網(wǎng)主流無(wú)線(xiàn)控制技術(shù)的呼聲越來(lái)越高。除了低功耗、低成本和高穩定性等優(yōu)點(diǎn)之外，NB-IoT最大的特點(diǎn)是只要信號能夠覆蓋到的地方，無(wú)需網(wǎng)關(guān)即可快速布網(wǎng)。而且一個(gè)基站預計可帶20多萬(wàn)個(gè)終端，這意味著(zhù)管理每一盞路燈都變得輕松簡(jiǎn)單，目前國內已經(jīng)有不少智能路燈項目使用了NB-IoT技術(shù)。
四、ZigBee通信技術(shù)
ZigBee技術(shù)由于誕生于應用環(huán)境復雜的工業(yè)場(chǎng)所，也因此具有極高的安全性、可靠性、低功耗、自組網(wǎng)能力強等優(yōu)點(diǎn)，對于環(huán)境復雜多變的智能照明路燈來(lái)說(shuō)，自然更加可靠。ZM32是一款基于Silicon Labs EFR32MG1系列芯片設計的高性能ZigBee透傳模塊，具有五大特點(diǎn)：
1、極致硬件性能，通信距離最大化：
單芯片即可達到19dBm的發(fā)射功率，配合-99dBm的接收靈敏度，可提供超過(guò)3.3km的視距通信距離，在穿墻能力和鄰道抑制性能上也有顯著(zhù)提升。
2、強大的Mesh組網(wǎng)能力：
強大的組網(wǎng)能力，可一鍵自動(dòng)組建Mesh網(wǎng)絡(luò )，支持最高200個(gè)節點(diǎn)的非輪詢(xún)Mesh組網(wǎng)100臺設備自組網(wǎng)時(shí)間不超過(guò)100秒。
3、多種通信方式動(dòng)態(tài)可切換：
支持三種通信方式：短地址通信、可修改的MAC地址通信以及指定數據幀內的某一部分作為地址通信，三種通信方式可通過(guò)AT指令動(dòng)態(tài)切換。
4、數據加密，保障傳輸安全：
支持AES128通信加密和新設備登錄加密，采用非法設備從空中抓包也無(wú)法獲取數據，保障數據傳輸安全。
5、豐富的AT指令集：
內置豐富AT指令，支持動(dòng)態(tài)修改通信方式、修改MAC地址、讀取信號強度、讀取子節點(diǎn)狀態(tài)等常用AT指令，使用更簡(jiǎn)單。