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智能路灯系统中“天生的”数据通路—云间电力载波芯片

已有 1100 次阅读2017-7-12 12:28 | 电力线载波, 宽带电力线载波, 智能路灯, 智慧路灯, 载波通讯

随着科学技术的飞速发展，人们对道路照明的技能和舒适性需求也不断增强。城市道路照明也成为城市市政的一项重要设施，它在保证道路交通安全，方便行人生活，提高交通运输效率，美化城市环境中具有非凡的意义。我国经济的快速发展也推动着城市道路照明的建设，现如今交通工具逐日增加，伴随着能源日益紧张和雾霾日益严重等问题的出现，都要求道路照明向智能节能模式发展。道路照明一方面要满足行人车辆照明的需求，同时还要合理的最大化节约能源并保证环境的美化和谐。

同时随着智慧城市的大力发展，并且城市用地已经接近饱和的状态下，城市建设中已经随处可见的路灯杆成为了一个承载信息上下传输的一个重要渠道。现在的智慧路灯建设中，除了路灯的智能照明系统之外，音视频信息发布，道路状况监控，绿色出行所需的电动汽车充电，防灾防洪的消防广播，安全报警等功能也逐渐的集成到智慧路灯系统中。

图1：智能路灯系统

因此我们在智能路灯系统中，其实要解决两个方面的问题。第一，原来的路灯照明系统的智能化管理；第二，智能路灯作为智慧城市的一个终端，如何将更多的服务终端集成到路灯设备。这两种方式中都需要解决一个非常重要的问题，那就是稳定的，高速的，安全的通信系统，并且由于路灯建设的距离长，覆盖范围广的原因，施工成本低，通信费用尽可能少也是两个必要的条件。

云间公司的宽带电力线载波通信技术直接在路灯原有的电线上传输高速数据信息，符合智慧路灯系统的所有需求。该通信技术具有以下通信特点：

- 高速通信技术，物理层通信速率可达240Mbps；

- 强大的网路协议，国际标准的快速自组网协议，支持1000个节点同时接入；

- 方便快捷的施工方式，直接将使用云间载波芯片的嵌入式设备连接到路灯上，

即可实现一个高速的IP网络；

- 安全传输，物理上有线数据传输的信号不容易泄露，且AES128的数据加密保证，智慧路灯系统中的重要信息不被泄露和攻克。

图2：智慧路灯的照明管理

图3：智慧路灯中的宽带电力线载波嵌入式设备

图3是基于云间宽带电力载波芯片的通信设备，该产品可以实现以太网通信与电力载波的相互转换，也可以实现串口数据与电力载波的相互转换。该产品的功能和性能指标如下：

---- 硬件参数

n 连接方式：

• Master端RS485端口与Terminal端RS485端口方连接

• Master端以太网端口与Terminal端RS485端口连接

• Master端以太网端口与Terminal端以太网端口直接

n 接口：

•以太网接口，1个10/100M自适应RJ45端口

• RS485串口1个

• 说明：以太网接口与RS485串口可以同时使用

n LED： Power、LAN、PLC

n 尺寸： 112mm x 65mm x 35mm（L x W x H）含突出部分

n 工作电压： AC 36V~265V

n 功耗： 1.6W

n 其他：

• 提供设定参数的工具软件

• 提供1个主机与多个子机UDP，TCP/IP通信速度测试工具软件

• 提供1个主机与多个子机连接的RS485设备的测试工具软件

• 提供表示PLC整个网络连接状况与拓扑图软件

n 使用环境：

• 工作温度：-20℃ 到 70℃

• 存储温度：-30℃ 到 70℃

• 工作湿度：10% 到 75%RH 不凝结

• 存储湿度：5% 到 80%RH 不凝结

2016年该产品在国内知名的智能路灯系统公司内部进行了长时间的测试，测试结果令人非常满意，连续运行半年时间没有出现异常中断，而且能够在测试现场的300米距离范围内提供稳定的音视频传输，而且测试现场的4路摄像机和语音广播可以同时连接，同时进行音视频传输。通过该产品样机的测试证明了云间半导体公司的宽带载波芯片完全满足智能路灯系统中对于多台设备同时高速音视频传输的性能要求。

该产品内嵌了云间半导体公司的CR700芯片，该芯片特性如下：

- ARM9 CPU内核，可以支持完整的TCP/IP协议栈；

- 运行实时嵌入式操作系统；

- 支持ETHERNET 100Mbps的全双工传输；

- 支持1路UART传输接口，可以实现232/485等串口协议，

由于拥有强大的CPU处理能力，可以进行串口协议的定制化二次开发；

- 16路GPIO接口，可以进行丰富的外设控制;

- 外置SPI Flash 以及扩展SDRAM，可以存储更多的本地数据;

- P2P稳定高速传输能力， TCP: 60Mbps, UDP: 90Mbps;

- 强大的自组网能力，支持10级HOP跳转，支持最大1000个节点同时接入；

鉴于CR700芯片优秀特性，目前CR700系列芯片已经广泛应用于IP摄像头的同轴线缆传输方案，楼宇能源监控系统中的交流供电和数据传输方案，电梯随行电缆视频传输方案，轨道交通列车内部视频传输方案，以及太阳能发电逆变器的状态监视和远程控制的数据传输方案。

同时云间公司自主开发的另外一款宽带电力载波芯片CR600，相对于CR700 拥有更多的外设接口（4路PWM接口,AD/DA接口等,PLC接口），更低的功耗，更加灵活的组网协议以及更高的性价比，非常适合于智能路灯系统中的智能照明控制。而智能照明控制的关键部件是节能LED灯的单灯控制设备，将CR600芯片嵌入单灯控制器既可以实现路灯智能控制，而且可以接入传感器设备，能够集成智能路灯中的多个设备功能，实现智能路灯灯杆内部设备的小型化，以及通过提高集成度而减少设备个数。对于智能路灯系统的节能环保以及施工安装提供更加便利的条件。