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Zigbee物联网技术在城市照明控制中的兴起

发布作者:admin 发布时间:2018-07-31
     路灯和景观灯合称城市照明, 随着城市社会经济的发展和人民生活水平的提高,作为展现城市形象的城市照明系统受到了各地政府的高度重视。城市的照明已从原来的功能性照明(如道路照明),发展成亮化、美观的景观照明与功能性照明并举的方式。随着城市各类照明灯具不断的增加,政府和市民对城市建设、道路照明和景观照明提出越来越高的要求,既要提高照明质量,又要节约能源,还要提升运行管理水平,这些都给照明管理提出了新的挑战。
      早期的城市照明控制主要以分散时控方式为主,即在路灯配电箱中安装定时器,按预定的时间自行开 / 关灯。 时控方式以时间为唯一的开、关灯依据,不论在任何季节、气象和环境条件下,均只能按规定的统一开、关灯,不能随季节、气象和环境条件的变化及时调整开 /关灯的时间,即无法达实现       良好的照明效果,也达不到节能的效果,更无法及时反映照明设施的运行情况,运行结果不能集中监视、记录和统计,达不到量化管理的要求,而且故障率高、维修困难。有鉴于此,联网集中控制方式已在城市照明控制管理中兴起,可以解决传统控制方法中存在的问题,使得路灯监控脱离了人工干预,实现自动化控制。 
      照明联网集中控制分为有线联网和无线联网两种方式,有线联网用的较多地是RS485总线和以太网,无线联网则有数传电台、GSM短信、GPRS、ZigBee等。有线联网虽然具有通信稳定、运行费用低等特点,但随着城市规模越来越大,部署的成本约来越高、困难越来越大、后期维护量较大等缺陷,只适于在一些区域照明集中控制采用,对城市照明已基本不采用;数传电台、GSM短信也属于是早期的技术,随着通信技术的进步和GPRS、ZigBee的兴起也慢慢淘汰。可以说,GPRS、ZigBee无线联网技术在目前城市照明联网集中控制中占据了主流。
GPRS和ZigBee这两种无线联网技术各有优缺点:
1.  部署:GPRS和ZigBee都具有部署灵活、简便的特点。GPRS直接使用中国移动、中国联通和中国电信现有的2G、3G、4G通信移动网,无需建网,因而只要移动通信信号覆盖到的地方,都可以很方便的加入网络;ZigBee使用动态路由的自组网技术,无需借助第三方网络,加入网络更加方便;
2.  网络容量:GPRS网络容量理论上不受限制,无需考虑;ZigBee网络是一个局域网,采用单字节寻址可达到255个点,双字节寻址可达到65535个点;
3.  通信距离:GPRS不存在通信距离的问题,只要只要移动通信信号覆盖到的地方,都可以进行;ZigBee网络中单个节点通信距离目前最大为1-3km, 两个节点间距最大为2-6km, 通过加装中继器,可以将通信距离加倍到4-12km。因此ZigBee网络在城市照明控制中除了城市边缘地带也不会是一个问题;
4.  易用性:GPRS通信方式数据是通过internet来传输的,因而在控制端还需要连接internet网络,进行域名解析或具备固定IP地址,进行端口映射等条件,比起ZigBee来说较为复杂,Zigbee在控制端无需其他条件,但ZigBee方式是一种类似于WIFI的无线局域网,受建筑物、地貌、强磁场等环境的影响较为明显,要求为网络中的任一站点至少与网络其余站点中的一个可视(即没有遮挡),因而每个控制现场终端安装位置的选择就极为重要;
5.  运行费用:GPRS需要在每个控制现场终端的数据传输单元(DTU)使用通信运营商的数据卡,有数据卡使用费,在操控端有宽带使用费、域名或IP地址使用费,而ZigBee方式几乎没有任何使用费用;
6.  维护:GPRS和ZigBee这两种通信方式基本都无需维护;
7.  稳定性:影响GPRS联网集中控制的因素较多,移动通信运营商网络的好坏、宽带网络的好坏、域名解析服务的好坏等都会影响GPRS联网集中控制的稳定性;ZigBee方式易受环境的影响,环境因素直接影响到ZigBee联网集中控制的稳定性;
      通过以上分析可以看出,GPRS联网集中控制方式技术稍显复杂,运行费用高,但其控制范围广,尤其适于大城市的照明集中联网控制;ZigBee联网集中控制方式技术简便,无运行费用,但其通信距离小,受环境影响较大,适于用在高大遮挡物密度不大,平坦开阔的区域进行照明集中联网控制。即便如此,随着物联网技术运用的越来越广泛,接入物联网的设备会以几何级数增长,有专家预测,到2020年,全球将有750亿的设备接入物联网。如果都采用GPRS方式进行联网,则对移动通信频谱资源的消耗是一个极大的考验,而且运行费用也是一笔不小的成本。因此充分发挥这两种物联网技术的优点,通过接口设备等多种方式,将两个或多个ZigBee局域网络与internet互联网、GPRS网以及其它通信网络连接,并通过这些骨干网络将许多个ZigBee局域网相互连成为一个整体,可以“无限”扩大它的接入点和覆盖范围,从而既可实现不受距离限制的远程操控,又大大节省了频谱资源的消耗和运行成本。
      基于GPRS、Zigbee物联网技术的城市照明控制系统在吸收消化国外同类产品技术的基础上,通过自主开发,实现了城市照明的智能化控制和管理。再辅以单灯智能控制、智能调光、线缆监控等技术,城市照明控制技术处于百花齐放的状态,将更快地推动智慧型城镇建设的步伐,极大的改善和丰富人们的生活。