基于無線通信系統(tǒng)的數字化無極熒光燈照明應用

　　其中近程短途通信采用ZigBee 技術，其基礎為IEEE 802. 15 標準。由于傳統(tǒng)無線協議很難適應無線通信設備的低*費、低能量和高容錯性等的要求，故ZigBee 技術進行了一定的擴展提高， 即應用IEEE 處理低級MAC 層和物理層協議，而其則針對網絡層協議和API 進行了標準化。其中網絡層采用平面路由協議，嵌入泛洪算法結合“閑聊”策略，具有短距離、低速率但高效、便利的特點。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，即每個路燈會與其最接近的6 ～ 10 個路燈進行相互通信傳輸信息( 兩側路燈共240 米的范圍)。

　　這樣保證了在某個路燈故障時，不會影響整個鏈條的信息指令傳遞。同時可鋪設及擴展高達幾千個的網絡控制節(jié)點。

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

　　同時內部具有A /D 轉換、定時/ 計數、PWM 及中斷功能，均可通過I /O 口加以實現，從而使得電子鎮(zhèn)流器等開關電源控制模擬量僅需要普通光耦即可與其銜接。同時，內部具有JTAG 仿真功能( 與IEEE1149. 1 標準兼容) ，可以進行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，既可以通過一個中央控制站對一個大面積區(qū)域( 例如一個城市) 的所有路燈( 多個路燈群組) 進行集中控制。其中群組控制器與本地控制主機采用長程通信方式。通信頻率采用國際認可的2. 4GHz 微波頻率段進行設定。可選擇FSK + DSSS 來避免帶內多徑干擾。FSK 調制具有設備簡單、調制和解調方便等優(yōu)點，并且具有較好的抗多徑時延性能; DSSS 系統(tǒng)采用偽隨機碼的相關解擴，只要多徑時延大于一個偽隨機碼的碼片，多徑就構不成干擾，反而可以利用這一干擾能量來提高系統(tǒng)性能。同時還具有低功率、可迅速組網而不影響群組內軟硬件設備等特點。

　　圖4 群組控制與中央總控制的信息傳遞示意圖

　　圖5 基礎控制流程示意圖

　　而本地主機進一步可通過互聯網與其他地區(qū)的主機進行通信。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。這一特點具有如下好處:

　　1、任何地區(qū)任何時候均對路燈監(jiān)控進行透明化處理，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，做到控制精細化，節(jié)能效果實際化;

　　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，所以能很明顯的體現出“綜合節(jié)能”的特點。即與同類型其他光源產品相比較，具有較為明顯的綜合參數指標優(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; 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)。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到國家相關標準。

　　而配置了無線通信控制系統(tǒng)，則由于可以實現定時和分段調光等智能化操作，保證相對現有路燈照明系統(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 無極燈路燈樣品實物圖

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

　　4 結語

　　無極熒光燈作為一種目前被廣泛推廣的照明產品，如何更有效的利用其自身優(yōu)勢在綠色照明領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，將會把無極燈的各方面優(yōu)勢體現的淋漓盡致。