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博客

智能路燈系統中“天生的”數據通路—云間電力載波芯片

已有 1300 次閱讀2017-7-12 12:28 | 電力線載波, 寬帶電力線載波, 智能路燈, 智慧路燈, 載波通訊

隨著科學技術的飛速發展，人們對道路照明的技能和舒適性需求也不斷增強。城市道路照明也成為城市市政的一項重要設施，它在保證道路交通安全，方便行人生活，提高交通運輸效率，美化城市環境中具有非凡的意義。我國經濟的快速發展也推動著城市道路照明的建設，現如今交通工具逐日增加，伴隨著能源日益緊張和霧霾日益嚴重等問題的出現，都要求道路照明向智能節能模式發展。道路照明一方面要滿足行人車輛照明的需求，同時還要合理的最大化節約能源并保證環境的美化和諧。

同時隨著智慧城市的大力發展，并且城市用地已經接近飽和的狀態下，城市建設中已經隨處可見的路燈桿成為了一個承載信息上下傳輸的一個重要渠道。現在的智慧路燈建設中，除了路燈的智能照明系統之外，音視頻信息發布，道路狀況監控，綠色出行所需的電動汽車充電，防災防洪的消防廣播，安全報警等功能也逐漸的集成到智慧路燈系統中。

圖1：智能路燈系統

因此我們在智能路燈系統中，其實要解決兩個方面的問題。第一，原來的路燈照明系統的智能化管理；第二，智能路燈作為智慧城市的一個終端，如何將更多的服務終端集成到路燈設備。這兩種方式中都需要解決一個非常重要的問題，那就是穩定的，高速的，安全的通信系統，并且由于路燈建設的距離長，覆蓋范圍廣的原因，施工成本低，通信費用盡可能少也是兩個必要的條件。

云間公司的寬帶電力線載波通信技術直接在路燈原有的電線上傳輸高速數據信息，符合智慧路燈系統的所有需求。該通信技術具有以下通信特點：

- 高速通信技術，物理層通信速率可達240Mbps；

- 強大的網路協議，國際標準的快速自組網協議，支持1000個節點同時接入；

- 方便快捷的施工方式，直接將使用云間載波芯片的嵌入式設備連接到路燈上，

即可實現一個高速的IP網絡；

- 安全傳輸，物理上有線數據傳輸的信號不容易泄露，且AES128的數據加密保證，智慧路燈系統中的重要信息不被泄露和攻克。

圖2：智慧路燈的照明管理

圖3：智慧路燈中的寬帶電力線載波嵌入式設備

圖3是基于云間寬帶電力載波芯片的通信設備，該產品可以實現以太網通信與電力載波的相互轉換，也可以實現串口數據與電力載波的相互轉換。該產品的功能和性能指標如下：

---- 硬件參數

n 連接方式：

• Master端RS485端口與Terminal端RS485端口方連接

• Master端以太網端口與Terminal端RS485端口連接

• Master端以太網端口與Terminal端以太網端口直接

n 接口：

•以太網接口，1個10/100M自適應RJ45端口

• RS485串口1個

• 說明：以太網接口與RS485串口可以同時使用

n LED： Power、LAN、PLC

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

n 工作電壓： AC 36V~265V

n 功耗： 1.6W

n 其他：

• 提供設定參數的工具軟件

• 提供1個主機與多個子機UDP，TCP/IP通信速度測試工具軟件

• 提供1個主機與多個子機連接的RS485設備的測試工具軟件

• 提供表示PLC整個網絡連接狀況與拓撲圖軟件

n 使用環境：

• 工作溫度：-20℃ 到 70℃

• 存儲溫度：-30℃ 到 70℃

• 工作濕度：10% 到 75%RH 不凝結

• 存儲濕度：5% 到 80%RH 不凝結

2016年該產品在國內知名的智能路燈系統公司內部進行了長時間的測試，測試結果令人非常滿意，連續運行半年時間沒有出現異常中斷，而且能夠在測試現場的300米距離范圍內提供穩定的音視頻傳輸，而且測試現場的4路攝像機和語音廣播可以同時連接，同時進行音視頻傳輸。通過該產品樣機的測試證明了云間半導體公司的寬帶載波芯片完全滿足智能路燈系統中對于多臺設備同時高速音視頻傳輸的性能要求。

該產品內嵌了云間半導體公司的CR700芯片，該芯片特性如下：

- ARM9 CPU內核，可以支持完整的TCP/IP協議棧；

- 運行實時嵌入式操作系統；

- 支持ETHERNET 100Mbps的全雙工傳輸；

- 支持1路UART傳輸接口，可以實現232/485等串口協議，

由于擁有強大的CPU處理能力，可以進行串口協議的定制化二次開發；

- 16路GPIO接口，可以進行豐富的外設控制;

- 外置SPI Flash 以及擴展SDRAM，可以存儲更多的本地數據;

- P2P穩定高速傳輸能力， TCP: 60Mbps, UDP: 90Mbps;

- 強大的自組網能力，支持10級HOP跳轉，支持最大1000個節點同時接入；

鑒于CR700芯片優秀特性，目前CR700系列芯片已經廣泛應用于IP攝像頭的同軸線纜傳輸方案，樓宇能源監控系統中的交流供電和數據傳輸方案，電梯隨行電纜視頻傳輸方案，軌道交通列車內部視頻傳輸方案，以及太陽能發電逆變器的狀態監視和遠程控制的數據傳輸方案。

同時云間公司自主開發的另外一款寬帶電力載波芯片CR600，相對于CR700 擁有更多的外設接口（4路PWM接口,AD/DA接口等,PLC接口），更低的功耗，更加靈活的組網協議以及更高的性價比，非常適合于智能路燈系統中的智能照明控制。而智能照明控制的關鍵部件是節能LED燈的單燈控制設備，將CR600芯片嵌入單燈控制器既可以實現路燈智能控制，而且可以接入傳感器設備，能夠集成智能路燈中的多個設備功能，實現智能路燈燈桿內部設備的小型化，以及通過提高集成度而減少設備個數。對于智能路燈系統的節能環保以及施工安裝提供更加便利的條件。