智能路燈行業(yè)如何選擇無線通信方式？

　　隨著城市路網建設的不斷發(fā)展，路燈數(shù)量增多。而提高路燈智能化管理和功能多樣性，已成為城市照明系統(tǒng)建設的當務之急。在智能路燈中可以使用哪些無線控制方案呢?

　　近年國家政策一直力推智慧城市，而智慧路燈照明作為智慧城市建設中最基礎的公共設施之一，自然備受關注。而根據(jù)《“十三五”城市綠色照明規(guī)劃綱要》目標來看，中國將以46%的增速新建1200萬盞LED燈，并改造50%的已有路燈，總規(guī)模達到290億元。龐大的市場自然吸引到了不少企業(yè)的目光。

　　前段時間雄安新區(qū)和武漢市首批智慧路燈亮相著實吸引力不少眼球，除了造型有特點，在功能上還增添了視頻、電子顯示屏、環(huán)境監(jiān)控、5G、充電樁等多項功能。

　　與普通路燈只在燈頂發(fā)光不一樣，智慧路燈可全身發(fā)光。LED光帶能調出多種顏色，如同霓虹閃爍。在節(jié)日或特殊時點，燈光可以“起舞”，變成五顏六色，還可隨著交通流量的密度變化變色，起到示警作用。

　　工程負責人說，LED燈光柔，炫光少，光效高，每盞路燈上有單燈控制器，可搜集技術參數(shù)信息，與人流量、車流量聯(lián)動調整功率，達到更好的節(jié)能效果。

　　同時燈桿上可搭載公安、交管的監(jiān)控探頭對道路公共安全進行視頻監(jiān)測。燈桿背側的超大LED顯示屏能滾屏播出天氣預報等公共信息，也能監(jiān)測當前的PM2.5數(shù)值進行屏顯。要道路口的部分燈桿基座上設置觸控屏，路人可以通過上面的觸控屏直接查詢地理、景點旅游、商業(yè)購物等信息，政府發(fā)布的新聞、示警、公益廣告等也可以通過觸控屏顯示出來。

　　有些燈桿還集成廣播功能。在游人較多時，路燈作用能發(fā)揮得更加明顯。

　　一邊監(jiān)控道路車流、行人安全、城市管理，一邊提示天氣、人流、違章等信息，還可以播放廣播營造城市氛圍、制止違章行為。人流多時，顯示屏會進行預警提示，路燈亮度也會相應增強。

　　單個路燈控制解決方案有很多種實現(xiàn)方法,目前主要根據(jù)是否需要額外的通信布線,可以劃分為有線方案和無線方案兩種。有線目前主流的是電力線載波通信技術，無線主要由LoRa、ZigBee等技術為主。

　　一、電力載波

　　1、配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個配電變壓器區(qū)域范圍內傳送;

　　2、 三相電力線間有很大信號損失(10 dB -30dB)。通訊距離很近時，電力載波芯片不同相間可能會收到信號。一般電力載波信號只能在單相電力線上傳輸;

　　3、不同信號藕合方式對電力載波信號損失不同，藕合方式有線-地藕合和線-中線藕合。線-地藕合方式與線-中線藕合方式相比，電力載波信號少損失十幾dB，但線-地藕合方式不是所有地區(qū)電力系統(tǒng)都適用;

　　4、電力線存在本身固有的脈沖干擾。目前使用的交流電有50HZ和60HZ，其周期為20ms和16.7ms，在每一交流周期中，出現(xiàn)兩次峰值，兩次峰值會帶來兩次脈沖干擾，即電力線上有固定的100HZ或120HZ脈沖干擾，干擾時間約2ms，因此干擾必須加以處理;

　　5、電力線對載波信號造成高削減。當電力線上負荷很重時，線路阻抗可達1歐姆以下，造成對載波信號的高削減。實際應用中，當電力線空載時，點對點載波信號可傳輸?shù)綆坠?。但當電力線上負荷很重時，只能傳輸幾十米。

　　二、LoRa短頻通信

　　LoRa能夠以較低功耗遠距離通信，可以使用電池供電或者其他能量收集的方式供電;較低的數(shù)據(jù)速率也延長了電池壽命和增加了網絡的容量。LoRa信號對障礙物的繞射能力也很強，十分適合于低成本大規(guī)模的物聯(lián)網部署。

　　圖 6 致遠電子LoRa透傳模塊

　　三、NB-IoT窄帶通信技術

　　隨著NB-IoT技術的出現(xiàn)，業(yè)內對于NB-IoT將成為物聯(lián)網主流無線控制技術的呼聲越來越高。除了低功耗、低成本和高穩(wěn)定性等優(yōu)點之外，NB-IoT最大的特點是只要信號能夠覆蓋到的地方，無需網關即可快速布網。

　　而且一個基站預計可帶20多萬個終端，這意味著管理每一盞路燈都變得輕松簡單，目前國內已經有不少智能路燈項目使用了NB-IoT技術。

　　圖 7 致遠電子NB-IOT物聯(lián)網模塊

　　四、ZigBee通信技術

　　ZigBee技術由于誕生于應用環(huán)境復雜的工業(yè)場所，也因此具有極高的安全性、可靠性、低功耗、自組網能力強等優(yōu)點，對于環(huán)境復雜多變的智能照明路燈來說，自然更加可靠。

　　圖 8 致遠電子ZM32高性能ZigBee模塊

　　ZM32是一款基于Silicon Labs EFR32MG1系列芯片設計的高性能ZigBee透傳模塊，具有五大特點：

　　?極致硬件性能，通信距離最大化：

　　單芯片即可達到19dBm的發(fā)射功率，配合-99dBm的接收靈敏度，可提供超過3.3km的視距通信距離，在穿墻能力和鄰道抑制性能上也有顯著提升

　　?強大的Mesh組網能力：

　　強大的組網能力，可一鍵自動組建Mesh網絡，支持最高200個節(jié)點的非輪詢Mesh組網100臺設備自組網時間不超過100秒

　　?多種通信方式動態(tài)可切換：

　　支持三種通信方式：短地址通信、可修改的MAC地址通信以及指定數(shù)據(jù)幀內的某一部分作為地址通信，三種通信方式可通過AT指令動態(tài)

　　切換

　　?數(shù)據(jù)加密，保障傳輸安全：

　　支持AES128通信加密和新設備登錄加密，采用非法設備從空中抓包也無法獲取數(shù)據(jù)，保障數(shù)據(jù)傳輸安全

　　?豐富的AT指令集：

　　內置豐富AT指令，支持動態(tài)修改通信方式、修改MAC地址、讀取信號強度、讀取子節(jié)點狀態(tài)等常用AT指令，使用更簡單。