Telecomunicaciones por líneas eléctricas en la calle con la automatización de iluminación

El alumbrado público en sus diversas formas-camino de iluminación, alumbrado de los túneles, aparcamientos, iluminación y alumbrado urbano-es un gran consumidor de electricidad. Toda la iluminación exterior está, de hecho, estima que comprenden 19% de consumo de electricidad en todo el mundo hoy. Para los municipios y las empresas con grandes instalaciones, el alumbrado público es una parte importante de los gastos operativos. El alumbrado público es también una parte vital de la seguridad pública. Asegurarse de que las luces de la calle son de forma fiable en y en el nivel de iluminación óptimo para el tráfico de vehículos y peatones es fundamental para la seguridad pública y la responsabilidad de los operadores. Como resultado, las mejoras en el uso de energía, fiabilidad operativa y los costos de mantenimiento que proporcionan una recuperación significativa de las organizaciones responsables de que la iluminación de las calles. Hay, por supuesto, evidentes beneficios añadidos al medio ambiente como el uso de energía se reduce.

Powerline (CPL) es la elección natural para la automatización de redes de alumbrado de la calle. PLC permite a las empresas y los municipios para reducir los costes operativos y mejorar la seguridad. G3-PLC es una nueva basada en OFDM sistema PLC diseñada para la automatización de la red que se amplía espectacularmente el alcance, el tipo de datos, y el rendimiento de las comunicaciones de línea eléctrica . Este artículo discute los beneficios de un sistema de automatización de G3-basado en PLC y se presenta un ejemplo del mundo real de un sistema para reducir el consumo de energía y reducir los costos de mantenimiento en los túneles. El diseño básico del sistema se explican y discuten los parámetros de rendimiento clave. Un transceptor optimizado para la automatización del PLC se presenta.

PLC sistema promete beneficios para el Medio Ambiente y de los operadores

El sistema PLC-G3 proporciona una solución simple para añadir comunicaciones a las redes de alumbrado público.Esta comunicación bidireccional permite a los avances de la automatización:

• La precisión de encendido / apagado basado en la ubicación, el calendario astrológico, y las condiciones climáticas
• De ahorro de energía de regulación durante el amanecer / atardecer y la noche profunda
• El control del tráfico a través de regulación
• Monitorización del tráfico
• Lámpara de notificación de fallo
• La notificación de la lámpara de mantenimiento basado en la temperatura , PF actual, o las horas de operación
• De emergencia de encendido / apagado / control de intensidad
• Monitoreo en tiempo real del consumo de energía

PLC ofrece una gama de ventajas con respecto a móviles los sistemas de comunicación. Como inalámbrica, sin cables que se requieren nuevas. Pero con el PLC, la comunicación se mantiene incluso bajo tierra, a través de paredes y esquinas. El canal de comunicación es propiedad del operador o de utilidad, por lo que los riesgos de compartir ancho de banda se eliminan. PLC no tiene ninguna limitación de línea de vista y no se ve afectado por el clima. Además, desde PLC utiliza la red eléctrica, que puede detectar cuando hay un salto de línea y su ubicación aproximada.

Iluminación del túnel: un ejemplo del mundo real del PLC

El ahorro con el PLC se ven en la reducción de los costos de uso de energía y operativa, que puede ser sustancial.Consideremos un ejemplo de un nuevo sistema de PLC. La tecnología se utiliza actualmente para alumbrado de los túneles por Nyx Hemera Technologies. Su túnel de iluminación del sistema de control (TLACS) está ofreciendo un ahorro energético del 25% de las lámparas fluorescentes y la reducción de los costes de mantenimiento en un 30%.Se mejora considerablemente la seguridad, haciendo coincidir el nivel de iluminación en el exterior a la entrada y salida de los túneles.

El sistema TLACS se basa en los OFDM productos PLC de Maxim Integrated Products, que reciben señales fuertemente atenuadas por líneas eléctricas largos, incluso si el nivel de la señal está por debajo del ruido. Los datos de direccionamiento y las altas tasas de solución Maxim permiten a Nyx Hemera Technologies para soportar hasta 1022 luces en un solo sistema. El sistema soporta TLACS longitudes de los cables de 3 km, y ya que utiliza la red eléctrica, es modular y fácil de instalar en los sistemas de iluminación existentes ( Figura 1 ).

Figura 1. Esquema de la tecnología PLC. En un sistema TLACS de Nyx Hemera Technologies, integra un controlador local del PLC para comunicarse con el controlador de red a través de la línea de CA y controla cada lámpara utilizando un estándar de interfaz DALI.

Optimización del Sistema de Automatización de Iluminación

El rendimiento y la capacidad de un sistema de automatización de iluminación están determinados por el alcance, el tipo de datos, la inmunidad al ruido, y la capacidad de enrutamiento del sistema PLC.

Un típico alumbrado público topología se ilustra a continuación ( Figura 2 ). Un módem con un concentrador de red WAN de conexión, como la fibra o inalámbrica 2G/3G, se comunica con una red de módems, o nodos, que controlan cada lámpara. La gama del módem PLC determina el número de nodos con la que el concentrador pueden comunicarse directamente. Cuanto mayor sea el número de nodos, el más eficiente es el sistema.

El rango de comunicación sobre un cable de energía se ve afectada por varios factores: ramas, que dividen a la potencia de la señal, atenuación, que varía con la frecuencia, e interfiere, como fuentes de alimentación conmutadas, motores, y otros consumidores de energía en la línea. Puesto que el ruido de las líneas eléctricas es dinámico (es decir, las fuentes de ruido se enciende / apaga con el tiempo), inmunidad al ruido es crucial para el sistema de automatización para mantener sus características esenciales. Mediante la incorporación de capacidades de enrutamiento de los nodos, una red de malla se puede establecer para permitir que los nodos conectados con el concentrador para extender la red mediante el reenvío de mensajes a / desde el concentrador y los nodos más distantes. Aunque las redes de malla pueden ampliar la red que un concentrador solo puede servicio, la velocidad de datos de línea eléctrica determina el tamaño que puede ser mantenida por los servicios deseados. Dado que las redes de malla para la iluminación de las calles tiene un solo canal de la red al concentrador, todos los mensajes reenviados debe viajar a través de uno o más enlaces compartidos que se convierten en el cuello de botella del sistema.

Figura 2. Ejemplo de una topología típica de red automatizada de la calle la luz.

El MAX2992 es un transmisor-receptor G3-PLC-compatible. Se ofrece un rendimiento líder de la calle de la luz a través de la automatización de las funciones avanzadas que satisfacen el alcance del sistema PLC, la velocidad de datos, inmunidad al ruido, y los requisitos de enrutamiento. El MAX2992 implementa el estándar IEEE ® P1901.2 norma previa de baja frecuencia del PLC y cumple con la UIT G.9955/G.9956 G3-PLC estándar. Modulación utilizando DBPSK, DQPSK , y D8PSK velocidades de datos permiten hasta 300 kbps para la banda de la FCC (10kHz a 487.5kHz). Un modo robusto mantiene una comunicación incluso cuando la relación señal-ruido ( SNR ) es-1dB. El transceptor cuenta con la adaptación de vínculos dinámicos para seleccionar automáticamente el esquema de modulación óptima y la tasa de datos basado en las condiciones del canal. Además, el mapeo de tonos de adaptación evita interferentes mediante la selección de las sub-bandas con el menor ruido. Esto, a su vez, permite modulaciones de orden superior para lograr automáticamente la mayor tasa de datos. Un mecanismo de asociación automática se configura una red de malla cuando los nodos se agregan o se quitan. Como los mensajes se comunican, un mecanismo de enrutamiento dinámico identifica y actualiza la mejor ruta de enrutamiento en la red.

La capacidad y el rendimiento de una red de alumbrado público están determinadas por la topología de la red eléctrica, incluyendo el número y la ubicación de los transformadores, las condiciones de la línea eléctrica, la banda de frecuencia seleccionada, y la frecuencia del mensaje. La tasa de MAX2992 de datos es de hasta 300 kbps para la completa banda de la FCC (10kHz a 487.5kHz) cuando se utiliza DB8PSK modulación. El grupo FCC se utiliza en los EE.UU. y muchos otros países. Cuando se comunica a través de transformadores de la red eléctrica oa través de largas distancias, la relación señal ruido se reduce debido a la atenuación. El MAX2992 cambia automáticamente a DQPSK con una velocidad de transferencia de 150 kbps.

La topología de la red de calles de luz impacta en la gama de la comunicación y la configuración de la red de malla.Ramas de la línea eléctrica tanto dividir la señal de PLC, lo que reduce la gama, y ​​crear sucursales adicionales en la malla. Además, la gestión de la red es fundamental para el rendimiento de la red. Las redes donde los nodos son consultados por el concentrador tiene latencias de mensajes predecibles; redes en las que transmite en cada nodo necesarios están sujetos a la afirmación que crea latencias variables. Topología y la línea de impacto en el rendimiento de la red de manera significativa las condiciones, por lo que la estimación de la capacidad y el rendimiento de una red en particular es difícil. Como resultado, la provisión de redes específicas deben basarse en los datos recogidos en los ensayos con la frecuencia de mensaje deseado y el sistema de gestión de la red.

En aplicaciones de iluminación de la calle latencias predecibles mensajes son generalmente preferidos sobre la latencia de mensaje variable. En este caso, el sondeo de los nodos por el concentrador es recomendable. Cuando se utiliza un esquema de votación de round-robin, cuanto mayor sea el número de nudos por concentradora, la mayor es el intervalo entre los mensajes a cualquier nodo se convierte en uno. La automatización de iluminación, tales como control de la luz de regulación o control de los niveles de tráfico se han programado eventos, lo que permite latencias predecibles mensaje a ser compensado en el calendario.

Al darse cuenta de los beneficios

Las ventajas del sistema de G3-PLC para grandes redes puede verse en el siguiente cálculo. Usando G3-PLC para la banda de 10 kHz de la FCC a 490 kHz, el tiempo de mensaje punto a punto es .017 segundos durante los cuales aproximadamente 180 bytes de datos de carga se transmiten. Para una gran red de 1.000 lámparas con una separación media de 80 m, la longitud de línea total sería de 80 km.

Debido a la distancia o transformadores que atenúan la señal PLC, el concentrador no se puede comunicar con cada nodo directamente. En este caso, las características de red de malla de G3-PLC permiten a los nodos para convertirse en transportistas para enrutar los mensajes a / desde el concentrador a cada nodo. Siete reenviadores se utilizan en este ejemplo ( Tabla 1 ). El uso de un período de reenvío retraso medio de .005 segundos y un concentrador único que sondea todos los nodos, el tiempo total para el concentrador para enviar un mensaje a cada lámpara es de 10 minutos. Este intervalo permite al operador para activar luces o cambiar los niveles de regulación específicas para la ubicación de cada lámpara (por ejemplo, en lo alto de una colina, en un paso subterráneo, o en un valle). Hay un retraso máximo de 10 minutos, incluso si todas las lámparas se debe tener acceso. Si el mismo comando debe ser enviado a todas las lámparas, tales como una emergencia "en" de comandos, un comando de difusión se puede utilizar lo que requiere menos de .2 segundos para llegar a todas las lámparas.

Tabla 1. Tiempo al sondeo de 1000 lámparas en la red de malla con siete Transitarios

Lámparas totales
Transitarios
Hora del mensaje (s)
Es hora de enviar un mensaje a cada nodo (s)

1000
7
0,017
588 (10 min.)

Conclusión

Calle los fabricantes de lámparas, integradores y fabricantes de equipos de automatización, comunicación están desarrollando soluciones que utilizan PLC automatizados para desplegar sistemas de alumbrado público para ahorrar energía, reducir costos de mantenimiento, y proporcionan un rápido reembolso a los operadores y el medio ambiente.El MAX2992 PLC transceptor puede asociar, elegir la mejor ruta de enrutamiento, se comunican a través de transformadores y redes de soporte para IPv6. Estas capacidades optimizadas para simplificar en gran medida el despliegue de un sistema automatizado sistema de alumbrado público. El dispositivo ofrece un rendimiento de vanguardia para que las redes más grandes, los ahorros adicionales y una mayor seguridad.