摘要：停车场是社会中常见的建筑空间，不论是户外或是室内的形式，但是对停车场的照明光环境却有着相互抵
触的需求，我们需要足够的亮度来维护驾驶行车与行人步行的安全需要，但是大部分的时间却可能不会有人进出或是经过，虚耗了点灯的能源，而持续过亮的照明却也会对周遭的住户形成夜间的光害。因此为了改善这种矛盾的情况，利用LED灯具规划照明的情景再搭配智慧控制的技术将可以做为最佳的解决方案。
关键词：网络；照明；停车场
1前言
停车场光环境有着相互矛盾的需求，需要足够亮度来维护驾驶行车与行人的安全，但是无人出入的时间虚耗了点灯的能源也形成夜间的光害。随着LED光源与LED灯具的发展逐渐成熟，结合模块化的LED灯具与智能化的照明网络控制监控系统，将是一种未来的发展趋势。本系统利用照明情境的设计、LED灯具光强度可调控的特性结合应用于路灯的广域路灯监控系统技术，可达到节能省电、智能化自动控制、节约人力和时间的目的。
2照明需求
在停车场中需要的照度值在CNS12112［照度标准］中有相关的建议，如图1所示，室内停车场车道需要的照度值约在100～300Lux之间，停车格位置需要的照度约在30～100Lux之间。目前使用的荧光灯具是46盏90W的荧光灯具，耗电量约在4100W。
作为照明灯具的LED灯具，外形如图2（a）与图2（b）所示，图中之灯具用电为30W。
不同设计的使用情境来控制灯具的点灭，使灯具不必一直维持在全部点亮或者是全负载的状态之下。灯具的配置规划如图3所示，蓝格表示用以提供停车格需要的光，需要灯具21盏；绿格的灯具用在车道的转角处与出入口提供固定的照明以维护行车安全，需要灯具7盏；红格的灯具用在提供车道上的照明，需要的灯具24盏。整体的灯具数目为53盏，总灯具功率为1590W。
3停车场网络架构
如图4所示为室内的立体停车场的网络布置图，为配合停车场照明使用情景，需使用到的感测组件有i-Socket电力计、微波传感器、亮度传感器。i-socket负责量测某一电力线回路上所使用的电压、电流、耗功，并将值透过电力线回传到照明控制器（gateway）再告知监控主机，做为耗电统计与LED灯具故障判断的依据（此处以电流差异为故障侦测依据），一个i-socket经过的回路电流大约为30A，i-socket数目设置多寡必须依据回路电流与故障侦测灯具范围大小决定，若以成本考虑，一层楼的41盏灯大约耗电流10A左右，则只需一个i-socket即可，但考虑到灯具故障侦测范围与电流精细度，以10盏灯为一个错误侦测范围，则需大约4个i-socket左右，因此i-socket的数量配置多寡需要依据成本、回路电流、故障侦测灯具范围大小决定。
微波传感器主要负责侦测人车活动，微波传感器侦测到人车活动后，会透过电力线回路告诉照明控制器，照明控制器内部有mappingtable对应某些微波传感器对应控制某些LED灯具，当照明控制器接收到微波传感器所传送的值后，会将其对应的LED灯具亮度调到事前由监控主机所设定的最大亮度，等待计时一段时间后，再将对应的LED灯具亮度调到事前由监控主机所设定的最低亮度（须符合法规），若其间一直有人车移动持续触发微波传感器，则计时时间会重复复归。需注意的是由微波传感器侦测到人车移动再到LED灯具调控完毕，会有秒差，若秒差大于一秒，人会感受到延迟现象。因此微波传感器所控制的LED灯具数目、秒差与照明情境的设计需要详细搭配考虑。微波传感器的动作一般在local端的照明控制器就会解决，至于需不需要告知监控主机则由系统需求决定，若系统需要知道人车进出频繁数、车辆统计等需求，则照明控制器需将微波感测计信息回传给监控主机。
亮度传感器主要负责侦测周边环境照度，其信息可做为自动调光、开关LED灯具、LED灯具寿命侦测等功能，自动侦测周遭环境自然光以调节LED灯具亮度，可达到节能省电的目的。而系统可在某个时间，将所有LED灯具PWM强度调到固定值，此时亮度传感器量测到的照度值可做为LED灯具光源寿命的依据。
4系统网络布建
传统自动控制网络布建中，受限于人员、技术、成本等因素，常倾向于使用单一通讯技术来解决所有问题，结果经常是不尽理想。以灯光情境控制为例，传统的灯光控制网络多以双绞线（Twisted-pair）总线技术来进行控制布建，然而这种方式受限于电气讯号的衰减，距离、可控制节点数量与网络拓璞结构都受到很大的限制。本网络系统架构结合PLC电力线通讯与WSN无线感测网络技术，取代旧式的双绞线总线，来进行灯光网络控制。由于PLC电力线通讯网路、在长距离传输的情况下造成讯号衰减，原因包括电力线粗细与老旧。
本系统将动态侦测信号衰减的程度，建立一等同Repeater作用的路由传输。当电力回路有大的负载运作，某节点范围内会形成干扰讯号，网络将自动以中继节点重新传输的方式，放大讯号强度，增加传输的可靠度。藉由分析载波讯噪比、封包传输测试等各项参数作质量诊断，并动态决定最佳路由传输，提高传送可靠度，定义各项质量参数对选择路由及中继节点的影响。
除了信号衰减的问题，另一个影响PLC通讯质量的问题就是通讯质量的不稳定。电力回路上的负载变化以及噪讯会对通讯质量带来极大的影响。对于PLC在公共网络噪声干扰的问题，将以动态噪声与载波侦测为主要的解决方案。本系统针对通讯质量的状况进行侦测与分析以下两项对于PLC通讯的干扰的影响因素：1.来自于外部环境噪声的干扰、2.来自于电力回路中负载变化的干扰。了解这两种干扰的程度以及原因后，并可针对滤波器电路、以及讯号处理方式等提出各种改善的建议。配合可程序化之滤波处理程序，针对不同干扰源与不同的载波调变方式，以可调适性滤波电路技术进行噪声抑制处理，将达到高可适性噪讯抑制的效果。
5LED照明监控界面framework
图5为照明路灯监控的网站架构图，一般停车场照明接口设计至少应有以下模块功能：
（1）路灯图资维护模块：细分为图层管理模块与设备管理模块，图层管理模块负责停车场楼层图的管理，可新增、删除与编辑停车场与停车场楼层的设计图，对于室内停车场而言，可以有一层以上的设计图，而室外停车场则只有一层。设备管理模块负责可于图层管理模块所设置的楼层上新增、删除与修改设备。譬如图层管理模块建立了一个立体停车停车场的室内停车场，新增并且汇入了9个楼层的设计图，设备管理模块可任意选择立体停车停车场的任一楼层设计图上，放置新增LED照明设备、电力计、微波传感器、网关器等设备icon，并且编辑其硬件与逻辑设定值。
（2）通讯协议应用程序模块：本模块负责编译与解译UI跟网络层间的协议命令，其透过存取数据库与UI作联系，并且利用socket与底层网络沟通，此种作法好处是协议与UI是相互隔离的，每次协定一有新增与修改，则只需抽换掉旧的通讯协议应用程序换上新的应用程序即可。
（3）路灯控制模块：本模块主要负责控制、查询、排程、群组、动态显示设备信息。譬如client端可在路灯图资维护模块所设置好的立体停车场的6楼的某盏LED灯具做调光控制、查询某灯具回路上电力计的电流值、设定某个时刻灯具该做何事、将某些灯群组一起以便控制等功能。图6自动化派工流程
（4）路灯事件查询模块：本模块主要是用于查询与辨识来至网络的事件，当发现网络有错误事件发生时，会自动下查询命令查询错误的硬件装置，重复2次以上若网络回复仍有问题，则自动将错误的硬件编码与错误症状告诉派工模块自动派工，达成系统自动化的目的，详细的派工自动化流程如图6所示。
（5）路灯数据查询统计模块：本模块主要负责照明网络设备数据统计分析与绘图用，如分析绘制电力计的电压、电流、耗功等数据。
（6）权限管理模块：负责管理网站登入角色的权限与人员资料的维护，路灯人员全线大致可分为感理整个网站架构的系统管理员、可控制某些区域设备的区域分队巡查员、回复派工维修状态的维修人员与网络留言、故障报修、维修进度查询的访客。
（7）派工维护模块：负责派工通知、材料使用与维护、设备维修状与查核等功能。
（8）故障报修模块：提供民众网络故障报修与报修状态回复。
6灯光模拟与实作
停车场的照明分为3种运作模式：长时间无车辆进出、短时间无车辆进出与有车辆出入时，观察3种灯具操作模式的照明效果。
图7所示为有车辆出入时的照明模拟与实景照片，由图中的明亮分布可以看到在车道区域的照度较高，让驾驶可以有较高的明亮感受以满足视觉导引与安全上的亮度要求。此时点亮的灯具共53盏，总用电量约1590W。
图8所示为在短时间无车辆进出时的情境照明模拟与实景照片，代表有行人经过但无车辆行动的情境，由图中的明亮分布可以看到在车道区域的照度降低，而维持了在停车格、转角处与出入口的照度分布。此时点亮的灯具共29盏，总用电量约870W。
图9所示为在长时间无车辆进出时的情境照明模拟，由图中的明亮分布可以看到关去在车道区域的照明灯具，而维持了在停车格、转角处与出入口的灯具照明，但是降低灯具的用电功率，减少55%的用电功率，兼顾长时间省电与治安安全的需求。此时点亮的灯具共29盏，总用电量约392W。
7结论
藉由电力线通讯骨干整合低压电力线载波技术、无线通讯技术、智能化计算机远程监控平台、感测技术与无线通讯技术，使得整体照明监控系统具有远程诊断及控制能力，因此得以监测LED灯具故障原因及地点等情形，不仅节省了大量的人力成本并且大幅缩短了维护的时间。
利用灯具的合理配置与智能控制技术可以达到最佳的节能效果，同时维持优良的光环境使用质量，并减少环境光害。停车场大多数时间不会有人车进出，所以多数时间操作在无车辆进出的情景，如果搭配灯具调光功能可以再做进一步的省电。只在车辆进出时点亮车道照明灯具，虽然当时的用电功率会提高，但是用电的时间并不长，电力的使用亦具有正面效应，可以满足使用者的驾驶与安全需求。只有LED照明灯具搭配智能控制技术的组合才能达成用电用在刀口上目的。