愚钝路灯体系以澳门永利彩票为底子让智能更节能

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以澳门永利彩票衔接装置为底子,智能路灯体系事半功倍 在环球动力中,智能电网(Smart Grid)技术的出现,使从传统电力应用到更高效可靠动力体系的变化成为大约。应用进阶动力监测和控制,透过

以澳门永利彩票衔接装置为底子,智能路灯体系事半功倍
     在环球动力中,智能电网(Smart Grid)技术的出现,使从传统电力应用到更高效可靠动力体系的变化成为大约。应用进阶动力监测和控制,透过整合高效的动力孕育发生、分派和斲丧,智能电网见地可令智能型蹊径照明体系陈设于大范围照明体系,如都市街道照明。
 
    本文将从智能型蹊径照明体系概述末尾,形貌针对网络化路灯、基于电力线通讯的长途控制协议,并透过一个创新的体系操持方案实行该协议,相应的硬件和软件东西,将在本文的末了局部先容。

智能蹊径照明体系高涨维护本钱
    都市是智能型蹊径照明的重要斲丧者,可节活动力和维护。在智能型蹊径照明体系中,路灯群可相互通讯及向本地集合器提供照明数据,集合器通常透过数字举措装置调制解调器操持数据并向一个寂静的服务器传输相关数据,服务器捕捉数据,然后将其出现于一个网络欣赏器接口。

    别的,一个智能型蹊径照明体系允许双向通讯,这使得配置操持者可以长途控制路灯,并记录灯具和驱动电路的电力斲丧。

    与传统自主式路灯相比,监控式路灯网络可淘汰维护本钱,由于灯具形状被监控,活期维护变得更为高效和经济。出现阻碍也毋须巡回检测,标题灯具可被准确定位;如夜晚有豁亮的月光照射,智能型蹊径照明还能透过长途调暗或调亮灯光以确保淘汰动力耗用。这可依据气候形状或预设时间表完成,并能包管有效的数据征求。

蹊径照明体系设置思量多
    智能型蹊径照明体系的基本组件是智能灯柱,它整合几个差异的局部,包括进阶功率级(镇流器或驱动器)用于以最高遵从驱动灯具、通讯接口可装置一个数字监控的、寂静可靠的网络,以及添加种种智能传感器(可选)以检测气候形状、灯柱倾斜和气氛污染。

    智能型蹊径照明不但仅是大约地照亮蹊径,还必需依据蹊径范例确保亮度、照度、匀称度和眩光抵达指定值,以包管司机和行人的最大视觉寂静。这便是应用高功用光源,如高压气体放电(HID)灯和发光二极管(LED)灯的缘故原因。

    智能灯柱以其镇流器或驱动器末尾。芯片商针对HID电子镇流器的创新操持方案,可延伸灯具的寿命、提高光通维持率和高涨能耗。如今,业界推出的操持方案涵盖用于驱动高功率灯具(150W和250W)的电子镇流器,到针对中低功率运用(70W和35W)的先辈操持方案。

    为驱动LED路灯,厂商为工程职员提供普及的操持方案组合,餍足电力相关的独立和非独立运用,为差异级别的输入功率(60?130W)驱动单个或多个LED灯串,专为户外运用设计。

    大少数这些针对HID和LED的灯具驱动操持方案均基于数字要领,这便是真正的愚钝发扬作用的中央。一个8位或32位微控制器(MCU)控制全部用于驱动灯具的效果,与此同时,操持全部用于完成智能型蹊径照明网络的数据。

通讯技术为智能路灯关键
    网络化蹊径照明体系可依靠几个成熟的通讯规范透过有线或无线通讯举行操持。对付有线选项,可完成一个基于电力线通讯的数字控制器和监视器。从电力线收发器到支持种种调制(B-FSK, S-FSK, B-PSK, Q-PSK, 8-PSK)的最新一代电力线网络体系单芯片(SoC)皆是有线网络方案。无线网络通讯选项,则可采取可建构寂静可靠网络的ZigBee技术。须细致,在两种环境下,通讯都是双向的,被监控的体系可收/发信息和指令从/至灯具(图1)。


 
图1 智能型蹊径照明体系

    调光级别和开/关指令依赖当日时间、路况或事先的自然光照条件。该信息及灯具形状、灯具和其驱动电路的动力斲丧、灯柱倾斜等,可被集合器基站征求并发送至中间服务中心,数据在此被监控、指令在此收回。

    当灯柱倒下或从其照明位置倾斜时会发生什么呢?直到路人报告,不会有人知晓这一环境。及时监测灯柱倾斜或下降可透过应用微机电体系(MEMS)传感器完成。超低功耗、高功用、三轴线性nano加快度计是完成此一目的的选择。异样的能识别手势的愚钝感测技术可改良智能型蹊径照明体系,透过及时、被监控的服务时间表增强蹊径寂静并淘汰维护本钱。

    智能型蹊径照明运用中,网络由几个电力线调制解调器(称为节点)构成。这些调制解调器散布于整个灯柱,每个调制解调器掌握照明器和其相应的电源。此中一个调制解调器节点被用做数据集合器,一样寻常在配电柜(分派电力到某一组灯柱)内,透过一根三相电力线实行。每个配置最多可以衔接三个差异的电源相。就多么,全部的节点和集合器共享同一根被用做数据通讯信道(物理方法)的电力线。在本运用中,集合器由长途服务中心(RSC)透过集团封包无线电服务(GPRS)调制解调器举行长途控制。

    在此,全部灯具相关信息,如功耗、形状和错误,以及配电柜自身,如环境温度和断路器形状都被转发和存储在数据库中。一个配有专门接口的网络服务器允许RSC阐发数据并实行很多长途操纵,如变化开/关/调光的长途照明时间表,手动切换灯具的开/关/调光,或变化调制解调器的外部时钟。

    网络在逻辑上被设计为主-从布局,数据集合器被以为是一个主配置,每个节点为从配置。毕竟上,任何配置都可倡议通讯,从而变为主配置,而目的节点(每个都有一个独一的地址ID)则变为从配置。

    无需任何特别的步伐设计效果,每个节点还可充任数据中继器,以增长网络的可靠性和在庞大的网络条件下将信息由主配置传送至从配置的统计概率。

数据争辩操持不可或缺
    多个主配置和中继器并存的环境引出数据争辩操持的必要。因多个配置可在任何时间倡议通讯,大约引发网络壅堵,并高涨总体功用。有两个重要的技术可操持此标题,此中之一,带争辩检测的载波检测多路访问(CSMA/CD),在一个硬配置能在数据传输进程中检测任何争辩时应用。另一个是带争辩抑制的载波检测多路访问(CSMA/CA),当硬配置没有此硬件效果时应用。

    完成的争辩抑制机制应用一个回退时间(Back-off Time)和电力线调制解调器(Power Line Modem, 澳门永利彩票)的事故波段(BU)硬件效果以抑制传输争辩。在倡议任何通讯之前,每个配置举行等候,直到透过查抄自身的BU标志确认波段可用。一旦波段可用,将谋略出一个随机的退避时间。当回退时间完毕,要是波段依旧可用,传输末尾,不然将再次进入循环(等候事故波段和新回退时间的谋略)。

    衔接同一电力线的全部节点之间数据互换还应用一个数据帧确认机制。透过这种方法,主配置可知道自身传输的数据报是否曾经被准确传送至目的节点,由于它会因每个发送至目的配置的数据帧收到一个确认帧。

    重发效果提高将数据帧传送至远处节点或处于喧华网络环境中节点的概率。由于全部其他节点都衔接在同一电力在线,它们不绝检测网络,抓取全部传送中的数据。寄予配置地址和数据帧/确认流,每个节点都可发明检测到的帧是否需要重发、释放或处置惩罚。一项数据识别技术(帧ID)和数据帧中的前向纠错(FEC)冗余可以抑制循环重发或数据丧失,那会惹起数据流量不需要的增长。

软件布局分工 选拔体系遵从
    完成先前形貌的网络模型的软件由几个层构成(图2),每个层完成差异的事故。软件最顶真个层由用户软件构成,在本案例中为实行蹊径照明协议。用于灯具操持的形状机在本级完成,其向/从灯具电源发送/吸取指令。有三种范例的帧可被发送至电力线调制解调器。

 
图2 电力线调制解调器软件布局

    第一种是数据帧,包括要发送的用户数据(灯亮、灯灭、灯调光)和从灯具电源如灯具功率、灯具电压和环境温度读取的参数。
    第二种是步伐帧,包括节点的步伐参数,如节点独一地址和存储于闪存中的用户数据等。
    末了一种是服务帧,包括和澳门永利彩票堆栈参数一样的参数,包括定时和数据重发、节点时钟。服务帧还包括设定节点事故模式的参数,事故模式依赖网络模式完成,如有没有确认、广播举动、重发模式。

    全部这些帧都由运用引擎操持,其为将数据传送至节点的操持者。数据帧包括用户数据,由引擎从用户级传送至澳门永利彩票堆栈级。用户信息在此被打包和添加所需信息,如FEC和循环冗余检测(CRC),然后被发送至澳门永利彩票。该事故是双向的,如澳门永利彩票捕捉契合的数据报,则由堆栈操持。FEC被用来矫正错误数据(要是有),CRC也将被查抄,要是有效数据被译码,将被发送到引擎举行处置惩罚和编址。澳门永利彩票堆栈直接操持重发与需要的时序和确认。
 

    要是目的配置未确认一个数据帧,每个临近的、有重发效果的节点如检测到该传输的数据帧,都将转发它,直到确认超时,只需波段未被占用。这个由澳门永利彩票堆栈引擎直接操持的重发机制将在每个节点实行一次直到数据帧被确认或每个节点都重发该数据帧。当主配置未收到确认帧时,重发机制也用于确认。

    由于每个软件层都向原始帧添加自身的信息,从运用引擎收回的100字节用户数据在电力线级将高出两倍于原先大小。这重要是由于每当它抵达一个目的节点都市有FEC冗余添加到每个字节。要是电力线不太过喧华,网络流量将因此淘汰,由于FEC算法可以调停破坏的信息。

    每个帧还含有目的地址、源地址和其他参数。这里大约包括一个标志字节以标明网络模式(该标志标明是否可马虎该帧的重发,或该确认是否是盼望的)。一个帧ID用于抑制屡次重发同一个帧、CRC(CRC16)字节、调制解调器标头和后同步讯号字节。

    另一个与重发相关的机制为「腾跃」。腾跃级是用户定义的澳门永利彩票参数之一,被用来在重发中指定某一层级。要是一个帧须重发但腾跃级较存储在澳门永利彩票参数中的级低,该帧不会被转发。通常,层级的设定依赖距离和环境噪音环境。具有重发效果的节点越接近集合器,腾跃级越高,因此,有关的重发流量淘汰。

    网络分组是另一可被用户完成的效果。假设多么,恣意6字节长的帧地址的头两个字节被视为组地址。每个含有差异于指定组组地址的帧都将被马虎。透过这一方法,多个网络共享同一电力线而毋须交互成为大约。

    以后的软件完成对任何配置(主配置、从配置或中继器)都是独一的。澳门永利彩票堆栈能依据数据上下文得知主配置、从配置或中继器形状机何时须实行。

GUI便于操持路灯效果
    一个专门的图形用户界面(GUI)可用于测试或手动操持路灯效果。透过GUI,用户可设置全部的澳门永利彩票参数,操纵每个灯具,直接寻址目的节点或实行广播操纵,如开/关/调光灯具,或取得全部灯具的参数(灯具形状、灯具功率和总线电压)。

GUI在PC上实行并透过RS232接口与各节点通讯。颠末步伐谋划后,每个节点都被设置独一的地址,并创立一个本地数据库存储于团体私家谋略机中。GUI相应的列表框表现全部已安排的节点。在人机接口装置(HID)局部,应用者可对衔接到列表框中所表现节点的每个灯具实行全部手动操纵,或透过选择广播复选框大约地实行广播操纵。
图4表现GUI一个专门的局部,允许应用者为指定节点设置一个开/关/调光操纵的配置文件,为每个灯具接洽干系一个时钟,每次抵达存储的时钟时间,节点便为灯具实行相接洽干系的操纵,可在澳门永利彩票的应用者数据存储器中存储并实行多达六个步伐。
图4 基于澳门永利彩票通讯的长途控制器图形用户界面
 

智能型蹊径照明硬件板设计须知
在意法半导体的操持方案中,澳门永利彩票衔接装置(Dongle)节点硬件基于评价板STEVAL-IHP003V1,内有ST7540 FSK电力线收发器和一个基于安谋国际(ARM)内核的32位微控制器,可用于衔接澳门永利彩票收发器(图5)。
图5 澳门永利彩票网络衔接装置
 

    衔接装置节点电路板装备有一个专为餍足电力线耦合需求而设计的直流对交流开关模式电源,以便在宽范围输入电源电压下操纵并提供微控制器。该微控制器依靠内核、大范围的增强输入/输入(I/O)和接口配置高遵从、高功用地实行协议。
 
    为电力线通讯网络运用而设计的半双工同步/异步FSK调制解调器,应用一个单电源电压,整合一个线驱动和两个针对5伏特(V)及3.3伏特的线性调理阀。在电力线内的通讯速率被设为2,400bit/s,并可提高至4,800bit/s。表1概括该衔接装置的重要效果。

    串行接口允许衔接装置与团体私家谋略机或其他电子板衔接。在本智能型蹊径照明操持方案中,澳门永利彩票衔接装置已衔接至HID镇流器以便长途控制灯柱。这些体系的变体已被用于构建实行网络以实地测试澳门永利彩票协议,透过团体私家谋略机控制更多灯具。

    至于驱动HID灯具的是STEVAL-ILH005V2(图6),包括双极架构:升压变卦器(功率因子控制器)事故在转换模式;由全桥构成的逆变器可以在低频方波下驱动150W金属卤素灯和高压钠灯。表2概括该灯具镇流器的重要效果。
图6 HID灯具镇流器
 

    在智能型蹊径照明体系中,遵从的见地包括诸如节能和节电、网络配置和操持的机动性、长途网络维护及延续监控网络环境和形状等紧张方面。该体系操持方案具有外延可扩展性,因此可立刻扩展至任何地域范围。

硬件与软件搭配得宜
智能路灯照明体系设计没烦末路
    综合上陈说明,每个网络节点的效果特性和专有的数据协议扩展运用,高出蹊径照明网络的操持。毕竟上,澳门永利彩票节点就像一个动力分送网络的电子桥;在另一方面,要是配有RS232埠并可实行基本的允许用户举行数据互换的软件代码,即可毗蝉联何电路板。

    透过该桥,种种用户信息可被传送和吸取,智能灯柱可驱动和监视周边环境。愚钝灯柱见地将很自然地做为一个基本元素在智能电网操持方案中找到自身的位置,构成智能都市生长的底子。
 

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