基于無線通信系統(tǒng)的數(shù)字化無極熒光燈照明應(yīng)用

　　其中近程短途通信采用ZigBee 技術(shù)，其基礎(chǔ)為IEEE 802. 15 標(biāo)準(zhǔn)。由于傳統(tǒng)無線協(xié)議很難適應(yīng)無線通信設(shè)備的低*費(fèi)、低能量和高容錯(cuò)性等的要求，故ZigBee 技術(shù)進(jìn)行了一定的擴(kuò)展提高， 即應(yīng)用IEEE 處理低級(jí)MAC 層和物理層協(xié)議，而其則針對網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API 進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。其中網(wǎng)絡(luò)層采用平面路由協(xié)議，嵌入泛洪算法結(jié)合“閑聊”策略，具有短距離、低速率但高效、便利的特點(diǎn)。我公司采用的單燈通訊模塊的單方向上限傳輸距離為120米，即每個(gè)路燈會(huì)與其最接近的6 ～ 10 個(gè)路燈進(jìn)行相互通信傳輸信息( 兩側(cè)路燈共240 米的范圍)。

　　這樣保證了在某個(gè)路燈故障時(shí)，不會(huì)影響整個(gè)鏈條的信息指令傳遞。同時(shí)可鋪設(shè)及擴(kuò)展高達(dá)幾千個(gè)的網(wǎng)絡(luò)控制節(jié)點(diǎn)。

　　通訊模塊除設(shè)有天線、短程通訊接發(fā)收設(shè)備外，更配置了一個(gè)16 位工業(yè)用MCU 核( 如圖2. c 所示)。其工作于16MHz 時(shí)性能高達(dá)16MIPS，保證外部通信速率和內(nèi)部指令執(zhí)行速率均高效、無障礙化。

　　同時(shí)內(nèi)部具有A /D 轉(zhuǎn)換、定時(shí)/ 計(jì)數(shù)、PWM 及中斷功能，均可通過I /O 口加以實(shí)現(xiàn)，從而使得電子鎮(zhèn)流器等開關(guān)電源控制模擬量僅需要普通光耦即可與其銜接。同時(shí)，內(nèi)部具有JTAG 仿真功能( 與IEEE1149. 1 標(biāo)準(zhǔn)兼容) ，可以進(jìn)行PC 仿真并檢測狀態(tài)，從而使各類狀態(tài)模擬成為可能。

　　每個(gè)群組通過群組控制器執(zhí)行并記錄信息，即完成了對一條道路照明的直接控制。而通過對不同群組控制器的再編址方式，既可以通過一個(gè)中央控制站對一個(gè)大面積區(qū)域( 例如一個(gè)城市) 的所有路燈( 多個(gè)路燈群組) 進(jìn)行集中控制。其中群組控制器與本地控制主機(jī)采用長程通信方式。通信頻率采用國際認(rèn)可的2. 4GHz 微波頻率段進(jìn)行設(shè)定。可選擇FSK + DSSS 來避免帶內(nèi)多徑干擾。FSK 調(diào)制具有設(shè)備簡單、調(diào)制和解調(diào)方便等優(yōu)點(diǎn)，并且具有較好的抗多徑時(shí)延性能; DSSS 系統(tǒng)采用偽隨機(jī)碼的相關(guān)解擴(kuò)，只要多徑時(shí)延大于一個(gè)偽隨機(jī)碼的碼片，多徑就構(gòu)不成干擾，反而可以利用這一干擾能量來提高系統(tǒng)性能。同時(shí)還具有低功率、可迅速組網(wǎng)而不影響群組內(nèi)軟硬件設(shè)備等特點(diǎn)。

　　圖4 群組控制與中央總控制的信息傳遞示意圖

　　圖5 基礎(chǔ)控制流程示意圖

　　而本地主機(jī)進(jìn)一步可通過互聯(lián)網(wǎng)與其他地區(qū)的主機(jī)進(jìn)行通信。即可保證在其他地方可以很清晰的查看該地區(qū)的路燈控制情況。這一特點(diǎn)具有如下好處:

　　1、任何地區(qū)任何時(shí)候均對路燈監(jiān)控進(jìn)行透明化處理，保證客戶和廠家信息對稱一致;

　　2、便利于各地路燈處的管理和控制，做到控制精細(xì)化，節(jié)能效果實(shí)際化;

　　3、有利于形成范圍更廣的統(tǒng)一集中管理;

　　3 城市道路照明的應(yīng)用可行性

　　由于無極燈本身具有較高光效、較高顯色性、低光衰、白光照明的特點(diǎn)，所以能很明顯的體現(xiàn)出“綜合節(jié)能”的特點(diǎn)。即與同類型其他光源產(chǎn)品相比較，具有較為明顯的綜合參數(shù)指標(biāo)優(yōu)勢( 例如，與高壓鈉燈比較則光效稍低的情況下具有白光、高顯色性和低光衰的特點(diǎn); 而與金鹵燈相比較，則具有光效稍高、顯色性更好和低光衰的特點(diǎn))。而通過特制的無極燈路燈反光器，可以有效的形成整燈蝙蝠翼的配光曲線形狀( 最大光強(qiáng)角度示具體燈具不同而有差異) ， 使得無極燈路燈在保證整燈效率不低于65% 的前提下，照度均勻度在規(guī)定路燈情況下完全達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

　　而配置了無線通信控制系統(tǒng)，則由于可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)和分段調(diào)光等智能化操作，保證相對現(xiàn)有路燈照明系統(tǒng)具有至少30% 的節(jié)能效果。即保證了從照明產(chǎn)品到照明方式上雙重節(jié)能的目的。

　　圖6 部分LVD 無極燈路燈樣品實(shí)物圖

　　( a. b. c. 為三種不同款式路燈實(shí)物，d. 為A 中路燈產(chǎn)品的子午面配光曲線圖)

　　4 結(jié)語

　　無極熒光燈作為一種目前被廣泛推廣的照明產(chǎn)品，如何更有效的利用其自身優(yōu)勢在綠色照明領(lǐng)域大展拳腳是擺在無極燈廠商以及科研院所面前的核心問題。上海宏源照明電器有限公司通過將無極燈照明系統(tǒng)匹配無線通訊系統(tǒng)控制，使得提供給客戶的綜合化節(jié)能方案更加智能化和便利化，做出了開拓性的嘗試。相信這一統(tǒng)一的路燈控制平臺(tái)，將會(huì)把無極燈的各方面優(yōu)勢體現(xiàn)的淋漓盡致。