摘 要：LightMaster Vax城市照明调光节能监控系统是根据我国城市照明对节能、监控和防盗迫切需求而研制的高性能信息化照明管理平台，系统的主要技术指标由桂林城市照明管理处提出，并联合本地高新技术企业进行研制，系统的两大核心技术即通信与控制技术和智能化调光节能技术目前已进入应用阶段。本文对LightMaster Vax城市照明调光节能监控系统的主要功能及技术指标进行详细论述。
关键词：路灯 单灯控制
一 LightMaster Vax系统调光节能的实现
1.1 功率因数精确校准及抑制电流谐波失真
目前，世界各国都在严格限制低功率因数的电气设备进入市场，如：欧美的IEC555、VDE0838、IEEE-519和我国的GB17625.1-1998等标准对电气设备的输入谐波电流提出明确的要求，我国城市照明的主要光源是高压钠灯，其电感镇流器与灯配套工作系统功率因数较低，一般在0.43-0.55之间，电流谐波总量在45%~65%之间，供电系统的无功负荷大，线路电流较大，对电网污染严重；另外，高强度气体放电灯自引燃到稳定工作大约需要5~10min,引燃后的启动电流是正常工作电流的1~2倍。启动电流大，时间短，导致灯寿命明显缩短。 同时由于电网供电电压的波动，以250W高压钠灯为例，电压为190V时输出功率不足160W,而电压升到240V时的输出功率却接近300W.
由此可见，自动稳压输出、提高功率因数和降低电流谐波总量是解决照明节能的关键技术，而市场上较早出现的集中调压供电的照明节电技术无法解决上述问题。LightMaster Vax调光设备采用有源PFC技术，精确校准功率因数达到0.97以上，并且使得设备具有从120V到264V的自适应电压输入范围，电流谐波总量控制低于10%.
LightMaster Vax依据高压气体放电灯的特性，将驱动电源进行了转换和逆变（频率可变），以250W高压钠灯为例，输出额定功率250W,光效提高5%,转换能耗损失10%（注意：即使进行电源转换时有电能损失，光效也有5%的提高），启动电流降低60%,线路负载减轻50%.以上技术综合能效节约不低于25%
1.2 按需照明的功率输出控制
按需要照明是LightMaster Vax 节能的核心理念。调光设备在实现稳压控制的基础上采用变频输出的驱动方式进行功率调节，可获得30%~100%的功率调节幅度；变频功率调节与传统的调压方式功率调节有着根本性的不同，变频功率调节不会改变气体放电灯两极的电压峰值，这种技术使得电弧熄灭的电流下限大大降低，实际测试表明，采用变频驱动技术将功率调整到额定输出的10%,高压钠灯仍然可以维持稳定的电弧状态，只是此时的光效已不能满足照明需要。
调光技术的突破，使得城市照明按照满足市民出行需求和治安需求的模式进行管理成为一种可能，当市民活动频繁时，系统将功率调整到较高的输出状态，相反即调整到较低的功率输出状态，满足治安需求即可。
调光节能属于管理节能的技术范畴。不同的道路、建筑和桥梁，在不同的时段对照度的需求是不同的，管理者可以根据实际需求，利用LightMasterVax软件的任务管理器建立各种精细的调光管理任务。
二、LightMaster Vax远程通信
LightMaster Vax 以混合通信的方式组成有线与无线相结合的广域通信网络，监控中心基于静态IP建立互联网出入口，远端通信设备基于GPRS无线公网实现与互联网的数据交换，远端设备同时也是一个微功率无线专网的主站，微功率无线专网采用433MHz（或868MHz或2.4G）频率与调光设备进行数据交换，LightMaster Vax采用上述组网技术，可通过目前日益普及的互联网通信，即从任何一个可进入互联网的地方对系统进行有效的调度和信息查询。通俗地讲，就是无论你身在高速行驶中的列车，还是远在大西洋彼岸，您通过合法的登录操作即可以迅速读取您所管理的城市中任何一盏路灯的状态信息并可以对它进行调光控制。
三、LightMaster Vax 系统管理
3.1 应用属性管理
LightMaster Vax 在组网时除了对远端节点按区域进行划分之外，在同一个远端节点中，按照街道或建筑物的方向划分为八个区域，每个方向区域支持15种应用属性管理，如：“漓江路（网络转换单元节点名称）南向西侧（微网信息单元的方位）快车道（应用属性）”.在照明管理过程中，管理者最终的管理目标是具有特定应用属性的灯具，而不是安装在配电箱中的开关，一个现场人员在请求监控中心远程控制时，诸如“请打开解放桥北侧高杆灯”的描述相比“请打开8号箱第五路开关”更加精确。
LightMaster Vax提供了类似的管理手段，利用模糊查询的方法，自动匹配筛选出管理者需要的管理对象，如“解放桥北侧”包含“解放桥东向北侧”和“解放桥西向北侧”两个方位，在其高级属性设置中，采用复合方位标识，甚至可以识别“解放桥北侧单号灯杆” 和“解放桥北侧双号灯杆”这样复杂的对象。然而无论我们对方位的查询有多精确，安装在这些位置的灯具才是我们所关心的，比如支干道的路灯杆，只安装了一盏灯，主干道的路灯杆，安装了三盏灯，而繁华街道（如中山路）的华灯灯柱上竟多达9个灯头。
实际上一个城市的灯光无论其复杂程度如何，都可以根据其所满足的照明需求来进行属性定义，比如“快车道”、“慢车道”、“人行道”、“绿化带”、“草坪灯”、“立面泛光”、“楼顶泛光”等等，LightMaster Vax 提供多达255种自定义属性。结合模糊查询的方位识别，管理者能迅速而且精确锁定目标范围的大小。
LightMaster Vax的应用属性可以通过监控软件进行设置，这就意味着开关灯的管理并不完全取决于配电箱交流接触器的工作状态，而是取决调光设备的应用属性设置，其结果是对供电线路的走线要求降低，只要能给调光设备供电即可，而这些灯的电源供应来自哪一根电缆则毫无关系。
3.2 调度与监控
由于LightMaster Vax 系统的微功率无线子网是系统的末端执行网络，所以可以采用“线控”与“子网调度”相结合的方式进行自动开关灯和调光管理，如将一部分调光设备设置为“通电即自动全功率输出”的模式，另一部分设置为“通电即待命”模式；“线控”由LCA3400监控终端实现，可设置为跟随季节变换自动调整交流接触器开启时间，“线控”开启的全功率输出可定义为第一时段执行的调光任务，其它时段执行的调光任务则由监控中心定制后下载到子网的网络转换单元。
调光任务包含有如下参数：网络转换单元节点、任务执行时间、方向信息、应用属性信息、调光命令及功率百分比；
多时段（23:25）调光任务队列示例：
任务1:“解放桥”+“23:25”“+”全部方向“+”高杆灯“+”调光“+”功率75%;
任务2:“解放桥”+“23:25”“+”全部方向单号“+”防撞栏“+”调光“+”功率0%;
任务3:“解放桥”+“23:25”“+”全部方向双号“+”防撞栏“+”调光“+”功率50%;
任务4:“解放桥”+“23:25”“+”全部方向“+”草坪灯“+”调光“+”功率0%;
任务5:“解放桥”+“23:25”“+”全部方向“+”人行道“+”调光“+”功率0%;
LightMaster Vax 调度端软件支持单个时段最多建立16个调光任务，每个远端节点最多可建立八个时段的任务队列；系统将这些任务下载到远端节点的网络转换单元，即使在监控中心没有与无线子网进行实时通信，这些任务也能自动执行。这种面向“应用属性”的管理理念与传统的面向配电开关的管理具有很大差别，面向应用属性的管理有利于进一步提高管理效率，对城市照明系统的整体运行状况作出更加准确和清晰的描述。
在监控方面，LightMaster Vax 对每个子网的数据进行分别汇集，网络转换单元利用 “卷轴查询”功能迅速获得整个子网的单灯状态信息，卷轴查询指的是子网最小节点（路灯信息单元）按方向排列，从最后一个节点开始挨个组装自己的单灯状态信息，向网络转换单元汇集，任何一个方向的全部单灯信息被组装成若干个48字节的数据包，这些信息包含有“调光运行状态”、“灯寿命状态”、“灯故障状态”等。LightMaster Vax的智能化调光设备还提供了电量计量、电压/电流采集、视在功率采集的高级功能，系统在处理如此丰富的单灯工作信息的基础上，使得管理者可以轻松地对城市照明系统实施精细管理，尤其以下工作的管理方式将发生根本性的变化：
巡灯工作：将逐步取消，系统已经可以提供详细的单灯统计信息，能精确统计亮灯率和对坏灯进行定位；换灯工作：将不再需要将整条街道的灯全部开启，系统根据单灯信息精确指定坏灯位置，且不需要等灯泡寿命终结才进行更换，系统自动统计即将到达寿命的单灯信息；
四 LightMaster Vax 设施防盗
城市照明设施防盗主要是对供电电缆、变压器以及灯具进行防范，由于这些设施分布广，情况复杂，特别是在城乡交汇处，更是被盗风险高发区域，传统的防范手段成本高，却收效甚微，照明设施防盗已经成为城市公共事业领域的一个十分棘手的问题。
LightMaster Vax 系统独特的网络特点为彻底解决城市公共照明设施防盗问题提供了技术依据，首先安装在灯具上的无线信息单元本身就是一个防盗传感器，另外由于调光设备可以在通电时进行熄灯操作，进入极低功耗待机状态，系统从最末端的一个路灯杆到变压器之间可形成一个没有盲点的监控区域，任何一个节点的振动传感器发出告警或者信息单元掉线，信息可在数秒时间内传递到监控中心，监控中心依据这些信息作出风险评估，如“振动传感器告警”后信息单元随即失去联系，则系统判断为“电力线路遭外力切断”;如“振动传感器告警”后信息单元工作正常，则系统判断为“灯杆受到撞击”.
LightMaster Vax是一个大型照明信息化平台，详细的技术数据将在随后的测试文档中公布。