Introducción

Con la aceleración del ritmo de urbanización, el alumbrado público ha recibido cada vez más atención en función de reflejar la imagen de la ciudad. En el sistema de alumbrado público, cómo ahorrar energía, mejorar la tasa de utilización de energía de las alumbrado público urbano y darse cuenta de que el control inteligente del alumbrado público se ha convertido en un problema urgente que debe resolverse.

Los métodos tradicionales de control de alumbrado público tienen múltiples puntos débiles:

1. Alto consumo de energía

(1) Alto consumo de energía de las farolas tradicionales;

(2) Las medidas de gestión poco inteligentes conducen a un grave desperdicio de energía.

2. Alto OPEX (gastos operativos)

(1) Es imposible ajustar la iluminación en tiempo real según la escena real, y es difícil lograr una gestión precisa;

(2) Es imposible mostrar visualmente los datos de consumo de energía;

(3) Los fallos no se pueden percibir en tiempo real;

(4) Los costos de mano de obra de mantenimiento son altos..

3. Despilfarro de recursos

(1) Es imposible apagar las luces de la calle o ajustar las luces durante las horas de desocupación;

(2) Varios dispositivos de detección inteligente deben instalarse por separado y no pueden concentrarse en un poste de luz.

4. Mala experiencia de usuario

(1) Las luces de la calle no se pueden ajustar automáticamente según el brillo del espacio;

(2) No se puede ajustar de acuerdo con las condiciones climáticas reales, lo que afecta el viaje seguro de los ciudadanos.

Las deficiencias anteriores hacen que el método tradicional de control de farolas no pueda lograr un monitoreo, registro y estadísticas centralizados, y no puede cumplir con los requisitos de la gestión cuantitativa. La inspección y el mantenimiento son extremadamente inconvenientes y no son adecuados para el desarrollo de la modernización urbana. Es por eso que el sistema inteligente de control alumbrado publico está comenzando a surgir.

¿Qué es el sistema inteligente de alumbrado público?

Con el avance continuo de la iluminación urbana moderna y la implementación continua del concepto de ciudades inteligentes, los requisitos para el alumbrado público también son cada vez más altos. En la aplicación de alumbrado público LED, existen principalmente tecnologías como PLC, Zigbee, Lora y NB-IoT. Entre ellos, Zigbee y Lora son los más utilizados. La primera tecnología está madura, mientras que la segunda tiene una tendencia a ponerse al día con el paso de los años. Pueden realizar el control remoto de las luces de las calles, como encender y apagar las luces de las calles, ajustar el brillo, inspeccionar y mantener las luces de las calles, lo que hace que la tecnología Zigbee y Lora se convierta en una dirección importante de la planificación urbana de las luces de las calles.

Zigbee es un protocolo LAN de baja potencia basado en el estándar IEEE802.15.4. La tecnología ZigBee tiene las características de corta distancia, baja complejidad, bajo consumo de energía, baja velocidad y bajo costo. Se utiliza principalmente para la transmisión de datos entre varios dispositivos electrónicos de corta distancia, bajo consumo de energía y baja velocidad de transmisión, así como aplicaciones típicas de transmisión de datos periódicos, datos intermitentes y bajo tiempo de respuesta. Puede funcionar en 3 bandas de frecuencia de 2,4 GHz (popular en el mundo), 868 MHz (popular en Europa) y 915 MHz (popular en los Estados Unidos), con las velocidades de transmisión más altas de 250 kbit/s, 20 kbit/s y 40 kbit/ s respectivamente, y su distancia de transmisión está en el rango de 10-75 m, pero puede seguir aumentando.

LoRa es la abreviatura de Long Range, que pertenece a un tipo de tecnología de comunicación inalámbrica (tecnología de comunicación LPWAN). Esta solución cambia la compensación anterior entre la distancia de transmisión y el consumo de energía, y brinda a los usuarios un sistema simple que puede lograr una larga distancia, una batería de larga duración y una gran capacidad, y luego expandir la red de sensores. En la actualidad, LoRa opera principalmente en bandas de frecuencia libres en todo el mundo, incluidas 433, 868, 915 MHz, etc. La tecnología tiene las características de larga distancia, bajo consumo de energía (batería de larga duración), múltiples nodos y bajo costo. La siguiente tabla es una comparación de la tecnología Zigbee y Lora en aplicaciones de alumbrado público.

Items	LoRa	ZIGBEE
Standard/Alliance	IEEE 802.15.4g, LoRa Alliance	IEEE 802.15.4, Zigbee Alliance
Frequency band	433/470/868/915 MHz	470M/868M/ 915M/2.4 G Hz
Communication distance	Long range, 10-15 km ideally 1-5 km urban rare	Node to Node: 10 to 100 meters, ideally 150 meters
Communication speed	0.2-100 Kbps	20-250 Kbps
Cost	Relatively higher than Zigbee	Lower
Advantages	Good security Good anti-interference Low power consumption Low mainteance Low speed of communicaton Max connection 500-1000 node Long distance	Auto-mesh High common speed Interferred by other radio Max. connections only 255 nodes Common distance shorter than Lora
Disadvantages	Relatively lower communication speed	Not secure as Lora

Principio básico del control inteligente del alumbrado público

El control inteligente del alumbrado público es una innovación y mejora de la tecnología tradicional de monitoreo de farolas. Al instalar un equipo terminal de control de una sola lámpara y establecer un canal de transmisión de red inalámbrica, se puede realizar un monitoreo preciso de cada farola. Esta es una solución de gestión remota, que utiliza la tecnología inalámbrica Zigbee o Lora para realizar funciones como interruptor controlable, potencia ajustable, control de grupo, alarma activa y detección de datos para cada farola. De esta manera, podemos realizar proyectos de alumbrado público para encender las lámparas y faroles donde y cuando sea necesario, ajustar el brillo para satisfacer las necesidades de los usuarios y, al mismo tiempo, verificar el estado de las luces y monitorear el sistema de datos de la calle. luces. A través de estas funciones, el control inteligente de farolas puede mejorar la eficiencia energética, detectar fallas en la iluminación y resolver otros problemas de mantenimiento en tiempo real.

El siguiente es un diagrama esquemático para que comprenda rápidamente cómo el sistema Zigbee y el sistema Lora controlan las luces de la calle.

Como podemos ver en la imagen de arriba, la composición básica del alumbrado público inteligente incluye las siguientes partes:

• Hardware: alumbrado público con enchufe NEMA o Zhaga, controlador de alumbrado público único, puerta de enlace
• Software: plataforma/aplicación de gestión de alumbrado público, nube

Primero, necesitamos una farola con un enchufe NEMA de 5 pines o 7 pines o un enchufe Zhaga. Tenemos que instalar el controlador de alumbrado público único Zigbee o Lora en el enchufe NEMA o Zhaga.

En segundo lugar, tenemos que instalar la puerta de enlace en la ubicación deseada con estas conexiones. La puerta de enlace debe tener una conexión GPRS/3G/4G/WIFI/Ethernet.

Finalmente, debe obtener acceso a la red a todo su sistema de alumbrado público, lo que le permitirá monitorear y controlar el rendimiento de la iluminación de forma automática o manual.

Después de completar estos pasos, puede cambiar la configuración en la plataforma, y luego la puerta de enlace envía una señal al controlador de luz única Zigbee o Lora, y la luz de la calle recibe la señal del controlador de luz única para realizar acciones (atenuación, encendido/apagado, etc).

¿Qué funciones se pueden lograr mediante el control inteligente del alumbrado público?

Interruptor de luz de calle

El sistema inteligente de alumbrado público enciende y apaga las luces de la calle según los requisitos del cliente. Podemos encender o apagar la luz de la calle cuando sea necesario. Por ejemplo:

1. Según la temporada, cambie automáticamente las lámparas y las linternas.
2. En clima especial, encienda las luces con anticipación.
3. De acuerdo con la iluminancia ambiental, encienda y apague automáticamente las lámparas y las linternas

El Esquema de Organismos de Certificación (CB) tiene su origen en la “Comisión para Pruebas de Conformidad de Equipos Eléctricos” (CEE) europea que se fusionó con IEC en 1985. Es un acuerdo multilateral para permitir la certificación internacional de productos eléctricos y electrónicos para que una sola certificación permite el acceso al mercado mundial.

Atenuación de las luces de la calle

Ajuste el brillo de las lámparas si es necesario. Por ejemplo, en el caso de poco tráfico y flujo de peatones en medio de la noche, reducir el brillo de las lámparas no solo puede reducir el consumo de energía sino también prolongar la vida útil de las lámparas. Con mal tiempo, aumente el brillo de las lámparas para asegurar la vista del conductor y evitar accidentes.

Grupo de control de alumbrado público

El sistema inteligente de alumbrado público puede controlar de forma remota luminarias individuales o un grupo de luminarias. Al agrupar luminarias (según diferentes áreas o diferentes caminos), podemos realizar un control grupal de luminarias, incluido el interruptor y la regulación que mencionamos anteriormente. Según el alcance de las lámparas de control, podemos dividir el control de grupo en: control de grupo de todas las áreas, control de grupo de algunas áreas o control de una sola lámpara.

Detección automática y estadísticas de datos

El sistema Zigbee o Lora comprobará si cada farola y cada circuito está accionado y accionado según el interruptor designado por el centro, y obtendrá el estado correspondiente. Al mismo tiempo, la corriente, el valor de voltaje y la electricidad de cada farola se detectan instalando un medidor de electricidad digital con una interfaz 485 en el gabinete de cambio de caja, y los datos anteriores se cargan en el centro de control a tiempo.

Alarma de error

El sistema juzga automáticamente el estado de cada alumbrado público o circuito a través de la detección automática o manual. Cuando se encuentra una falla, se emitirá una alarma en el sistema a tiempo o se configurará como un mensaje de teléfono móvil para enviar una alarma remota al personal correspondiente. Las fallas incluyen lo siguiente: 1. Luces encendidas durante el día; 2. Luces apagadas por la noche; 3. Falla de energía; 4. Rotura de línea o robo de cable (en el tramo de carretera con un solo controlador de luz, cuando el cable es robado); 5. Falla de comunicación; 6. Otras fallas que el sistema considere necesario reportar.

Todas las alarmas de falla tienen información como marca de tiempo, ubicación, tipo de falla, nombre de la unidad, etc., y se registran en la base de datos como archivos.

Visualización del mapa

Usando gráficos geográficos simples y visualización de texto, puede realizar el mapa electrónico vectorizado del área urbana, logrando el efecto de gráficos y texto, una interfaz hermosa y un uso conveniente. A través de la calibración digital, la puerta de enlace y la unidad controladora de luz única del área controlada se calibran en el mapa electrónico; cuando cualquier icono de puerta de enlace o controlador de luz única está activado en el mapa, se pueden mostrar los datos o parámetros relevantes de la puerta de enlace o controlador de luz única seleccionado. Cuando el sistema detecta que una puerta de enlace o un solo controlador de alumbrado público tiene una alarma de falla, el sistema se calibrará a tiempo y mostrará una señal de advertencia.

Otras funciones de alumbrado público de ciudades inteligentes

Pruebas de calidad del aire

Monitorear las emisiones de CO2 y las emisiones contaminantes en una ciudad o región específica permite a los municipios mapear áreas altamente contaminadas, rastrear cambios a lo largo del tiempo, identificar a los contaminadores y analizar posibles intervenciones. Proporcionan estudios de impacto para ayudar a los ciudadanos y las ciudades a tomar las medidas adecuadas para mejorar la calidad del aire en general. Cuando la farola está equipada con un equipo de detección de aire, podemos cambiar el dispositivo y leer los datos a través del sistema Zigbee o Lora de la farola.

Nivel de ruido

La molestia del ruido es uno de los mayores problemas sociales en las zonas densamente pobladas. El monitoreo del sonido y el ruido generado por fuentes de ruido específicas, como áreas de bares, carreteras y aeropuertos en una ciudad o un área específica, permite a los municipios obtener una comprensión clara de los niveles de ruido en la ciudad para proporcionar datos de respaldo para los programas de mejora.

Estación meteorológica

El seguimiento y la medición de las condiciones atmosféricas y climáticas le brindan información para evaluar el cambio climático a largo plazo y los eventos meteorológicos a corto plazo en su ciudad.

Sistema de cámara

Las farolas se pueden instalar con cámaras, y se suponía que estas farolas en la carretera con cámara recopilarían datos de tráfico para ayudar a los administradores de la ciudad a dirigir el tráfico. Se suponía que estas farolas en el estacionamiento o la intersección con cámara proporcionarían servicios de monitoreo de video, pueden proteger la propiedad y la seguridad de la vida de los ciudadanos.

Servicio wifi

Se pueden instalar farolas con punto de acceso WiFi Las omnipresentes farolas hacen posible instalar puntos de acceso WiFi en las farolas. No necesitamos la construcción de infraestructura repetida, y las configuraciones simples de AP pueden proporcionar a los ciudadanos un acceso a Internet rápido, estable y de alta cobertura. Y debajo está la farola de la serie ZGSM H con módulos de ciudad inteligente.

Resumen

A través de este artículo, esperamos que todos tengan una cierta comprensión del estado de desarrollo del alumbrado público, las características de aplicación de la tecnología Zigbee y Lora, y su aplicación y funciones realizables en el control inteligente del alumbrado público. Además, el sistema de alumbrado público inteligente también se puede extender a la aplicación de ciudades inteligentes, y también hemos hecho una breve introducción. Con el avance de la tecnología, creemos que el desarrollo del alumbrado público será cada vez mejor, y se aplicarán más tecnologías al alumbrado urbano, incluido el alumbrado público, la iluminación por inundación y la iluminación industrial. En el futuro, podemos ir más y más lejos en la dirección del ahorro de energía y la sabiduría.

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