基于双模通信技术的路灯远程控制系统——2018神灯奖申报技术

项目名称：  基于双模通信技术的路灯远程控制系统

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申报单位：  厦门市智联信通物联网科技有限公司

综合介绍或申报理由：

目前市场主流智能路灯控制系统主要采用无需布线的电力线载波（PLC）或无线通信（ZIBGEE或RF433）两种通信技术。
采用单一的电力线载波通信，尤其是目前大部分载波技术均采用一个工作频点工作的单载波通信技术，在工作频率上自适应能力有限，容易受到各种电器设备工作时产生的谐波以及接入电网的深度阻抗衰落影响，导致部分终端实时体验度不够理想，甚至无法操作，这点尤其在城中村、城乡结合区域等电网结构复杂的恶劣电网环境下表现的更为凸出。
采用单一的无线通信，其传输介质为空间电磁波，其信号传输容易受到地理环境、空气湿度、同频干扰以及天线类型和安装位置影响，因此在遮挡较多或无线环境较复杂的城市环境下会出现终端不能被可靠控制，甚至无法控制。
“双模”顾名思义就是两种通信模式，这里特指电力线窄带载波与微功率无线两种通信技术。而双模方案就是利用这两种通信信道特性不同而形成一种互补机制的通信方案，从而使通信的时效性和可靠性得以最大程度的提升。采取多链路同时并发，便可以更大程度去降低这种通信链路失效的风险，这种设计也称之为冗余设计。通过牺牲一定的产品系统成本，提供系统的可靠性和后期的维护成本。

主要技术参数：

输入 电压范围 86-305VAC
频率范围 47-63Hz
电流范围 0-4A
待机功耗 ≤2W
电量检测（25℃） 电压检测范围 86-305VAC
电压检测精度 ≤2%
电流检测范围 0-4A
电流检测精度 ≤2%
有功功率检测精度 ≤4%
调光输出 0-10V 0-10V
PWM 5V/400Hz
DALI 0.2V – 11.8V
通信 通信信号 电力载波通讯（PLC） & 无线（Wireless）双模
调制解调方式 BPSK/QPSK/16QAM@PLC & GFSK/FSK@Wireless
工作频率 390kHz@PLC & 433MHz@Wireless
接收灵敏度 -114dBm@9.6kbps(BER<0.1%)
环境 工作温度 -40～+80℃（不含RTC），-25～+70℃（含RTC）
工作湿度 20～90%RH（无冷凝）
储存温度、湿度 -40～+85℃,10～90%RH
安规和电磁兼容 安全规范 UL8750,EN61347-1,CLASS 2，IP65，UL60950-1
耐压 I/P-O/P：3.75KVAC  I/P-FG：2KVAC O/P-FG：0.5KVAC
绝缘阻抗 I/P-O/P，I/P-FG，O/P-FG：＞50MΩ At 500VDC
静电放电 IEC/EN 61000-4-2 Contact ±4KV/Air ±8KV
脉冲群抗扰度 IEC/EN 61000-4-4 ±4KV
浪涌抗扰度 IEC/EN 61000-4-5 Power Line: line to line 4 KV
*漏电检测 范围 10-305VAC
精度 ±2%
阈值 默认36V
*温度检测 范围 -40-85℃
精度 ±3℃
阈值 75℃
*灯杆倾斜检测 范围 全向
精度 ±1度
阈值 15度
*自运行 断电记录时长 ≤3天
精度 ≤3S/天
*自动归属地理位置信息 精度 ≤10m
*灯盖检测 精度 ±5度
阈值 45度（视现场安装情况而定）
其它 防护等级 IP65
尺寸 140*56*40mm

   

与国内外同类产品或同类技术的比较情况：

目前基于双模的产品市场上还不多，很少看到有同类产品出现。最大的解决方案是直接将双模中的两种通信通过“双核”来实现，这种通信还需要一个微控制器来协调处理，整体对技术要求更高，很少做的很好的。这些同类产品他厂家利用双模通信仅作简单的“桥接”，而我司研发的基于双模通信路灯控制系统定位于电力线载波和微功率无线两种信道通信技术真正地融合，也就是在通信协议架构设计上两种媒体介质的 MAC 媒体访问层融合在一起，使整个通信系统能够发挥双模通信的最大效益，实现双模真正意义上的“混合路由”。

经济评价分析：

当然产品采用的更高端的技术，无疑会产生相对较高的成本，但是在设计上，由于采用了双模单芯片解决方案，避免了传统“双核”成本来的低；另外，对于这种新技术带来的成本略微增加所带来的，更明显的是系统稳定性的提升，从原来的低成本不可靠、不稳定到中等成本高稳定性，这是整体工程上经济投入上产生更大的价值。

技术及工艺创新要点：

本控制系统通信采用了将电力线通信技术和无线通信技术合二为一，电力线载波和微功率无线双模单芯片解决方案。有线PLC采用适合中国电网环境的工频过零时隙正交多载波技术（ZOFDM），具有较强的抗电网噪声及干扰能力，并提供较高的通信速率。无线使用 433 ISM 免费频段，GFSK 调制，共 31 个子信道，子信道间隔 200kHz。可根据工作信道质量进行扫描接收、自动切换。双模芯片及技术可利用两者信道天然的差异，可实现物理层根据各自信道质量情况进行自动切换、网络层可实现混合路由，两者互补从而使得通信的时效性和可靠性得以最大程度的提升。

实际运用案例和用户评价意见：

成都智慧城市路灯改造项目，实际应用效果相较于其他ZigBee或纯载波等通信来的稳定，远程查询和控制开关基本达到100%成功，这是以往是比较少见的。

申报单位介绍：

智联信通始创于2007年，总部设在厦门，是一家从事通讯技术、智能控制和物联网技术研究与应用的国内创新高科技领先企业。公司具有强大的创新研发实力，城市公共管理物联网大数据平台软件、核心智能控制硬件产品均为自主研发、自主生产。是国家十三五重点研发课题《公共机构高效用能系统及智能调控技术研发与示范》的承担单位，是国家半导体照明技术评价联盟与上海照明学会“LED智能控制（系统）”协议开发组组长单位，是国家发改委物联网重大示范工程重点项目——“城市照明物联网运营平台服务外包项目”唯一承担单位，是中国工信部“两化融合标杆企业”，是国家创新基金承担单位。
　　目前公司已累积20余项国内外发明专利及30余项实用新型专利和软件著作权，具备年300万台套传感终端的科研生产能力，第四代智慧照明单灯控制系统国内市场占有率60%以上。产品在国内200多个城市300多个工程项目中获得应用，产品大量出口到法国、美国、德国、埃及、沙特、土耳其等30多个国家和地区。

　　智联万物，信通天下，智联信通以科技为基石，构建城市立体信息空间，为人类提供更加美好舒适的智慧生活。

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