摘要：停車場是社會中常見的建筑空間，不論是戶外或是室內的形式，但是對停車場的照明光環境卻有著相互抵
觸的需求，我們需要足夠的亮度來維護駕駛行車與行人步行的安全需要，但是大部分的時間卻可能不會有人進出或是經過，虛耗了點燈的能源，而持續過亮的照明卻也會對周遭的住戶形成夜間的光害。因此為了改善這種矛盾的情況，利用LED燈具規劃照明的情景再搭配智慧控制的技術將可以做為最佳的解決方案。
關鍵詞：網絡；照明；停車場
1前言
停車場光環境有著相互矛盾的需求，需要足夠亮度來維護駕駛行車與行人的安全，但是無人出入的時間虛耗了點燈的能源也形成夜間的光害。隨著LED光源與LED燈具的發展逐漸成熟，結合模塊化的LED燈具與智能化的照明網絡控制監控系統，將是一種未來的發展趨勢。本系統利用照明情境的設計、LED燈具光強度可調控的特性結合應用于路燈的廣域路燈監控系統技術，可達到節能省電、智能化自動控制、節約人力和時間的目的。
2照明需求
在停車場中需要的照度值在CNS12112［照度標準］中有相關的建議，如圖1所示，室內停車場車道需要的照度值約在100～300Lux之間，停車格位置需要的照度約在30～100Lux之間。目前使用的熒光燈具是46盞90W的熒光燈具，耗電量約在4100W。
作為照明燈具的LED燈具，外形如圖2（a）與圖2（b）所示，圖中之燈具用電為30W。
不同設計的使用情境來控制燈具的點滅，使燈具不必一直維持在全部點亮或者是全負載的狀態之下。燈具的配置規劃如圖3所示，藍格表示用以提供停車格需要的光，需要燈具21盞；綠格的燈具用在車道的轉角處與出入口提供固定的照明以維護行車安全，需要燈具7盞；紅格的燈具用在提供車道上的照明，需要的燈具24盞。整體的燈具數目為53盞，總燈具功率為1590W。
3停車場網絡架構
如圖4所示為室內的立體停車場的網絡布置圖，為配合停車場照明使用情景，需使用到的感測組件有i-Socket電力計、微波傳感器、亮度傳感器。i-socket負責量測某一電力線回路上所使用的電壓、電流、耗功，并將值透過電力線回傳到照明控制器（gateway）再告知監控主機，做為耗電統計與LED燈具故障判斷的依據（此處以電流差異為故障偵測依據），一個i-socket經過的回路電流大約為30A，i-socket數目設置多寡必須依據回路電流與故障偵測燈具范圍大小決定，若以成本考慮，一層樓的41盞燈大約耗電流10A左右，則只需一個i-socket即可，但考慮到燈具故障偵測范圍與電流精細度，以10盞燈為一個錯誤偵測范圍，則需大約4個i-socket左右，因此i-socket的數量配置多寡需要依據成本、回路電流、故障偵測燈具范圍大小決定。
微波傳感器主要負責偵測人車活動，微波傳感器偵測到人車活動后，會透過電力線回路告訴照明控制器，照明控制器內部有mappingtable對應某些微波傳感器對應控制某些LED燈具，當照明控制器接收到微波傳感器所傳送的值后，會將其對應的LED燈具亮度調到事前由監控主機所設定的最大亮度，等待計時一段時間后，再將對應的LED燈具亮度調到事前由監控主機所設定的最低亮度（須符合法規），若其間一直有人車移動持續觸發微波傳感器，則計時時間會重復復歸。需注意的是由微波傳感器偵測到人車移動再到LED燈具調控完畢，會有秒差，若秒差大于一秒，人會感受到延遲現象。因此微波傳感器所控制的LED燈具數目、秒差與照明情境的設計需要詳細搭配考慮。微波傳感器的動作一般在local端的照明控制器就會解決，至于需不需要告知監控主機則由系統需求決定，若系統需要知道人車進出頻繁數、車輛統計等需求，則照明控制器需將微波感測計信息回傳給監控主機。
亮度傳感器主要負責偵測周邊環境照度，其信息可做為自動調光、開關LED燈具、LED燈具壽命偵測等功能，自動偵測周遭環境自然光以調節LED燈具亮度，可達到節能省電的目的。而系統可在某個時間，將所有LED燈具PWM強度調到固定值，此時亮度傳感器量測到的照度值可做為LED燈具光源壽命的依據。
4系統網絡布建
傳統自動控制網絡布建中，受限于人員、技術、成本等因素，常傾向于使用單一通訊技術來解決所有問題，結果經常是不盡理想。以燈光情境控制為例，傳統的燈光控制網絡多以雙絞線（Twisted-pair）總線技術來進行控制布建，然而這種方式受限于電氣訊號的衰減，距離、可控制節點數量與網絡拓璞結構都受到很大的限制。本網絡系統架構結合PLC電力線通訊與WSN無線感測網絡技術，取代舊式的雙絞線總線，來進行燈光網絡控制。由于PLC電力線通訊網路、在長距離傳輸的情況下造成訊號衰減，原因包括電力線粗細與老舊。
本系統將動態偵測信號衰減的程度，建立一等同Repeater作用的路由傳輸。當電力回路有大的負載運作，某節點范圍內會形成干擾訊號，網絡將自動以中繼節點重新傳輸的方式，放大訊號強度，增加傳輸的可靠度。藉由分析載波訊噪比、封包傳輸測試等各項參數作質量診斷，并動態決定最佳路由傳輸，提高傳送可靠度，定義各項質量參數對選擇路由及中繼節點的影響。
除了信號衰減的問題，另一個影響PLC通訊質量的問題就是通訊質量的不穩定。電力回路上的負載變化以及噪訊會對通訊質量帶來極大的影響。對于PLC在公共網絡噪聲干擾的問題，將以動態噪聲與載波偵測為主要的解決方案。本系統針對通訊質量的狀況進行偵測與分析以下兩項對于PLC通訊的干擾的影響因素：1.來自于外部環境噪聲的干擾、2.來自于電力回路中負載變化的干擾。了解這兩種干擾的程度以及原因后，并可針對濾波器電路、以及訊號處理方式等提出各種改善的建議。配合可程序化之濾波處理程序，針對不同干擾源與不同的載波調變方式，以可調適性濾波電路技術進行噪聲抑制處理，將達到高可適性噪訊抑制的效果。
5LED照明監控界面framework
圖5為照明路燈監控的網站架構圖，一般停車場照明接口設計至少應有以下模塊功能：
（1）路燈圖資維護模塊：細分為圖層管理模塊與設備管理模塊，圖層管理模塊負責停車場樓層圖的管理，可新增、刪除與編輯停車場與停車場樓層的設計圖，對于室內停車場而言，可以有一層以上的設計圖，而室外停車場則只有一層。設備管理模塊負責可于圖層管理模塊所設置的樓層上新增、刪除與修改設備。譬如圖層管理模塊建立了一個立體停車停車場的室內停車場，新增并且匯入了9個樓層的設計圖，設備管理模塊可任意選擇立體停車停車場的任一樓層設計圖上，放置新增LED照明設備、電力計、微波傳感器、網關器等設備icon，并且編輯其硬件與邏輯設定值。
（2）通訊協議應用程序模塊：本模塊負責編譯與解譯UI跟網絡層間的協議命令，其透過存取數據庫與UI作聯系，并且利用socket與底層網絡溝通，此種作法好處是協議與UI是相互隔離的，每次協定一有新增與修改，則只需抽換掉舊的通訊協議應用程序換上新的應用程序即可。
（3）路燈控制模塊：本模塊主要負責控制、查詢、排程、群組、動態顯示設備信息。譬如client端可在路燈圖資維護模塊所設置好的立體停車場的6樓的某盞LED燈具做調光控制、查詢某燈具回路上電力計的電流值、設定某個時刻燈具該做何事、將某些燈群組一起以便控制等功能。圖6自動化派工流程
（4）路燈事件查詢模塊：本模塊主要是用于查詢與辨識來至網絡的事件，當發現網絡有錯誤事件發生時，會自動下查詢命令查詢錯誤的硬件裝置，重復2次以上若網絡回復仍有問題，則自動將錯誤的硬件編碼與錯誤癥狀告訴派工模塊自動派工，達成系統自動化的目的，詳細的派工自動化流程如圖6所示。
（5）路燈數據查詢統計模塊：本模塊主要負責照明網絡設備數據統計分析與繪圖用，如分析繪制電力計的電壓、電流、耗功等數據。
（6）權限管理模塊：負責管理網站登入角色的權限與人員資料的維護，路燈人員全線大致可分為感理整個網站架構的系統管理員、可控制某些區域設備的區域分隊巡查員、回復派工維修狀態的維修人員與網絡留言、故障報修、維修進度查詢的訪客。
（7）派工維護模塊：負責派工通知、材料使用與維護、設備維修狀與查核等功能。
（8）故障報修模塊：提供民眾網絡故障報修與報修狀態回復。
6燈光模擬與實作
停車場的照明分為3種運作模式：長時間無車輛進出、短時間無車輛進出與有車輛出入時，觀察3種燈具操作模式的照明效果。
圖7所示為有車輛出入時的照明模擬與實景照片，由圖中的明亮分布可以看到在車道區域的照度較高，讓駕駛可以有較高的明亮感受以滿足視覺導引與安全上的亮度要求。此時點亮的燈具共53盞，總用電量約1590W。
圖8所示為在短時間無車輛進出時的情境照明模擬與實景照片，代表有行人經過但無車輛行動的情境，由圖中的明亮分布可以看到在車道區域的照度降低，而維持了在停車格、轉角處與出入口的照度分布。此時點亮的燈具共29盞，總用電量約870W。
圖9所示為在長時間無車輛進出時的情境照明模擬，由圖中的明亮分布可以看到關去在車道區域的照明燈具，而維持了在停車格、轉角處與出入口的燈具照明，但是降低燈具的用電功率，減少55%的用電功率，兼顧長時間省電與治安安全的需求。此時點亮的燈具共29盞，總用電量約392W。
7結論
藉由電力線通訊骨干整合低壓電力線載波技術、無線通訊技術、智能化計算機遠程監控平臺、感測技術與無線通訊技術，使得整體照明監控系統具有遠程診斷及控制能力，因此得以監測LED燈具故障原因及地點等情形，不僅節省了大量的人力成本并且大幅縮短了維護的時間。
利用燈具的合理配置與智能控制技術可以達到最佳的節能效果，同時維持優良的光環境使用質量，并減少環境光害。停車場大多數時間不會有人車進出，所以多數時間操作在無車輛進出的情景，如果搭配燈具調光功能可以再做進一步的省電。只在車輛進出時點亮車道照明燈具，雖然當時的用電功率會提高，但是用電的時間并不長，電力的使用亦具有正面效應，可以滿足使用者的駕駛與安全需求。只有LED照明燈具搭配智能控制技術的組合才能達成用電用在刀口上目的。