城市照明智能监控节能系统说明

综述

    随着近年来城市基础设施建设的飞速发展，城市的市容市貌得到了极大的的改观，城市灯光工程又是一个城市现代化的重要标志，在城市建设与发展中具有重要的意义。城市灯光工程的逐渐被重视,路灯照明的管理、监测控制和维护的工作量日渐增大与有限的人力物力资源矛盾日益突出。通常有如下问题：

    ◆ 通常设备陈旧、可靠性差、故障多

    ◆ 人员数量有限、市政投资少、线路多、管理维护不到位

    ◆ 电力网不稳定

    因此，城市照明智能监控系统是非常适合的。启用城市（路灯）照明智能监控系统，可以对城市的路灯实施统一启闭，对夜间照明系统和路灯的实时监控和管理，确保高效稳定，全天候运行，控制不必要的“全夜灯照明”，有效节约电能消耗。对于城市公共照明系统来说，采用智能化的管理系统是实现能源节约、减少资源浪费、满足人们生活要求、显示现代化城市靓丽风景的科学解决方案。

    珠海精讯电子科技有限公司研发的城市照明智能监控系统专门针对路灯管理的具体特点，严格按照国标GB4064《电气设备安全设计手册》等标准开发而成。能够在路灯系统现有的配电设备、控制设备等各种设备和环境实行监测的基础上，增加处理和通信功能，有效降低了系统的建设成本。城市照明智能监控系统运用了先进的通讯技术和计算机网络技术，贴合路灯管理的实际情况，无论其实用性、可靠性、技术先进性、经济性等方面都有许多创新。

城市（路灯）照明智能监控系统主要特点：

   1、“四遥”功能超越传统的"三遥"功能：遥控、遥测、遥信、遥调。

    ◆ 遥控功能---控制回路或单灯的开或关

    ◆ 遥测功能---遥测总电压、电流电量和各单灯电压电流及用电量

    ◆ 遥信功能---反馈各种开关的状态,远程查看各支路送电情况

    ◆ 遥调功能---远程调整单灯电流，实现单灯节能，对单灯、分组、支路灯等进行开关灯时间调节

   2、先进性

    系统融合了无线通信技术、电力载波技术、计算机技术、自动控制技术于一体，可在现在线路基础上直接运行该系统，免去了二次布线的人力物力。它将分散在城市各点的路灯、景观灯现场端站通过特定的无线通信网络汇集至中心主站，实现集中监控。所有控制点的参数状态信息均以定时上报或主站召唤方式传送至中心站，进行计算、显示和判断，并生成统计报表存储起来；所有站点的开关灯均由中心站统一下发命令，确保在开关灯时间上准确无误，并保证了全部站点开关灯的统一性。

   3、实时性

    系统以公用网（GPRS、GSM）或 TCP\IP 无线与有线通信网络为传输信道，随着 GPRS、TCP\IP 等公用通信网络技术的日趋成熟及传输速率的不断提高，完全满足监控系统可靠性、实时性的要求；各站点时刻保持在线，确保主站命令迅速及时下达执行，端站数据、状态及各种异常报警信息能立即传送至中心站，为运行值班人员迅速反应提供技术保障。

   4、灵活性

    系统采用计算机时控（主控）的方式执行开关灯操作。预先给计算机设定好每天的开关灯时间，在阴雨天气，光照度低，系统提前开灯，方便市民出行，改善社会治安和交通安全都具有非常积极的意义；当出现特殊情况或有重大活动时，也可通过计算机人工干预，随时进行手动开关灯操作。

   5、智能性

    系统的中心站和现场集中器均具有智能化运行和检测的功能。主站与现场集中器相互检测对方是否处于良好状态，当系统主站发现某一现场终端出现故障时，会将故障信息及时通知值班人员，以便及时处理；当中心站停机或通信出现故障以致开关灯命令无法下达时，现场集中器会启动自身的逻辑控制电路，自动进行开关灯操作。现场集中器的自检和独立控制功能，极大提高了整个监控系统的可靠性，保证正常的开关灯操作。

   6、可靠性

    可靠性是监控系统的重要指标，也是设备技术水平的主要体现，系统及智能测控终端不以降低成本为原则，在设计上增加了各种防范措施和纠错措施，具有良好的电磁兼容性和异常情况下的后备处理能力，确保系统和设备能经受高低温、电磁干扰、冲击耐压、静电辐射、振动等恶劣环境的考验，确保开关灯正常操作。

   7、开放性

    监控系统的建设是一个不断扩充和完善的过程，随着监测点的逐步增多，系统规模及信息量会越来越大，系统遵循开放性的设计原则，主站用户界面和应用层软件是完全开放的，并提供直观友好的图形界面和人机对话窗口，用户可自行对站点进行增减，并可自行组态。

   8、灵活的远程通信方式

    城市路灯现场监控点量大面广，信息传输量大，监控系统能否实现功能目标的要求，关键在于是否具有实时、可靠、快捷的传输信道。现场测控终端具有标准的 RS232 和 RS485 通信接口，可支持 GPRS、TCP\IP、USB 各种通信方式，用户可根据实际情况灵活选择连接。

   9、社会效益

    提高相关部门的工作成效，更好维护政府形象。系统具有在线巡测和自动告警功能，值班调度人员可在故障发生后数秒钟内及时发现故障地点和故障类型，为及时迅速进行维护提供了技术保证，极大提高了路灯管理部门应急反应能力，缩短了维修时间，提高了工作效率，从而进一步提高城市和市政服务形象。

   10、经济效益

    系统对全市路灯和景观灯进行智能化的管理，通过合理设置开、关灯时间，并设置全夜灯、半夜灯运行方式，充分达到节能效果，全年可节省大量的电费。监控系统实行人性化的管理，根据光照度的高低发出开灯控制命令，在晴朗天气，自动缩短了亮灯时间，起到节能效果。采用集中监控方式后，中心站自动完成对各单灯的巡测，各参数、状态、故障告警信息会及时传送至中心站，无需再安排人员、车辆外出巡回检查，大大降低了人员和车辆成本，每年可节省可观的维护费用。

系统构成：

    该系统由路灯控制器、集中器和控制管理软件三部分组成。每个设备可以组合使用，以提供更灵活的智能监控系统，为客户提供最优的预算组合。系统结构图如下：

系统示意图

*载波数据集中器（简称集中器）

   1.功能及特点：

    ◆ 定时开/关/调光/查询：按照管理中心设定的开/关/调光/查询时间控制本集中控制器下面的单/双灯控制器

    ◆ 节点管理：255个节点以内

    ◆ 数据采集：可采集智能路灯控制器的数据并主动上报到管理后台

    ◆ 现场自动设定功能。通过调试串口，可以现场显示，便于现场的安装调试和维护、维修，并可控制该点的全夜灯、半夜灯、路灯等

    ◆ 上行通讯信道：GPRS/3G或以太网

    ◆ 下行通讯信道：电力线载波通信

    ◆ 回路控制功能：集成3路开关量输出（可选）

    ◆ 光控时控结合：可接入光控传感器（可选）

    ◆ 数字量输入：集成1路数字量输入（可选）

    ◆ 模拟量输入：集成1路模拟量（0-5V）输入，可接入各种传感器（可选）

    ◆ 三相电量信息采集：集成三相全电量信息采集功能（可选）

    ◆ 报警功能：当集中器检测到单灯异常时向管理中心报警

    ◆ 超负荷检测：当接入多功能智能表计后，可以设定线路最大允许负荷，当负载超限时提供报警

    ◆ 远程升级：可以通过GPRS网络对集中器软件升级

    ◆ 本地升级：可以通过本地RS232串行接口对集中器的软件升级

    ◆ 独立运行：当发生中控室微机或通信线路发生故障时，终端会根据预先设定的程序定时自行开/关灯及调光等任务，以确保路灯照明线路的正常运行。

载波路灯智能控制器（简称控制器）：

产品概述：

    电力载波城市路灯单灯功效智能控制器是以国际上先进的电能计量芯片和微控制器为核心，吸收消化国内外同类产品的功能优点，采用SMT等先进工艺及技术，可通过电力线载波完成抄表、数据传输、远程控制，具有防窃电等功能，该控制器具有计量准确、功耗低、过载能力强、寿命长、抗干扰性能好、可靠性高等特点。本控制器集成高精度的电量遥测，开关灯遥控，监控中心与终端遥信，节能模式遥调的四遥功能。本产品性能指标符合GB/T 17215.321-2008 的要求，载波通讯满足DL/T698.1-2009 标准要求。在实现路灯用电计量的同时，可以做到能效的节能控制及完善的保护功能，广泛适用于公共照明，景观照明等需要节能控制，计量电量，时间控制的场所。

工作原理：

性能特点：

   1．控制输出：

    ◆ 控制模式---手动模式，可由集中器下发的控制指令实现开关灯；自动模式，可由预先设定的方案实现定时分时段开关灯；节能模式，可由预先设定的方案实现定时分时段输出PWM调节信号。

    ◆ 延时控制，可根据命令对路灯的进行一定时长的延后开关控制。

    ◆ 输出路数---可选1路，2路，3路继电器输出

   2．监控：

    ◆ 可随时掌握单灯故障，客观地、及时地计算亮灯率。

    ◆ 可监控路灯的电压，电流，功率，

    ◆ 具备1路模拟量输入，接入感光器可监测亮度，光衰

   3．节能控制：

    ◆ 通过控制单灯电流，降低电能消耗，实现有计划地节能。

    ◆ 具备1路PWM信号输出

   4．能效统计：

    ◆ 记录路灯的每日用电量，统计能耗

   5．自动抄表：

    ◆ 完成电量的采集。及时掌握电能消耗

    ◆ 具备31次日冻结，12次月冻结数据存储

   6．通讯：

    ◆ 使用低压电力载波模块，不用二次布线

    ◆ 自动组网，自动中继，自动路由，自适应

   7．掉电保护：

    ◆ 突发掉电时可以保存相关电量

   8．数据存储：

    ◆ 数据存储采用全固态集成电路技术，无需使用电池，断电后数据可保存10年以上。

技术规格参数：

后台软件应用管理监控中心：（管理中心软件）

   ◆灵活的开关控制功能（开、关、调光）

    1、可以对整个集中控制器下所有灯进行全控；

    2、可以对集中控制器下灯进行自由分组，实现组控功能；

    3、可以单独对任意灯实现点控功能；

   ◆智能化自适应的自动组网功能

    1、节点信息下载到集中器后可以实现一键式自动组网功能；

    2、采用了自适应的组网功能，提高通信可靠性和延长通信范围；

   ◆自由的分组功能

    1、一个灯可以隶属于1个不同的组；

    2、一个集中控制器下可实现255个分组；

   ◆灵活的定时控制策略

    1、可以设置分时段对不同的组采用不同控制策略；

    2、可以对集中控制器或组设置不同的开、关、调光时间；

    3、可以实现自动和手动校时功能；

   ◆远程升级功能

    1、支持集中器远程升级功能，方便维护；

    2、集中器文件导出功能，备份数据；

   ◆美观人性化的操作界面

    1、使用C\S架构，界面美观，操作简单。

   ◆集中器参数远程设定

    1、可以远程查询集中器参数；

    2、集中控制器可脱离控制中心独立运行，便于控制中心的迁移，变更；

   ◆基于地理信息系统的集中器位置显示

    1、利用工程图进行集中器，路灯信息的位置显示，直观方便；

    2、可定制本地地图显示；

   ◆采用高可靠性的电力载波通信

    1、底层通信采用电力载波，无需额外布线即可实现单点控制；

    2、智能的组网算法，提高可靠性并有效延长通信距离；

    3、通过GPRS与集中器进行通讯

   ◆智能查询及精确故障定位

    1、实现对集中控制器、组、节点的查询功能；

    2、灯具故障报警功能；

    3、可以查询事件日志，并导出到EXCEL表格进行分析；

    4、报警信息快速定位当前集中器，极大简化了维修巡查时间；

   ◆数据管理分析

    1、实时数据库。实时数据库保存的是各个检测站点采集上来的实时数据其数据在每次系统扫描周期之后被刷新一次，并可分析能耗效费比。在实时数据库中可以保存模拟量、数字量、脉冲累积量、控制量、计算量、设定点控制输出等多种类型的点。

    2、历史数据查询。需长期存放的重要数据,通过定义可存入历史库,数据归档的定义和修改可以通过界面在线进行,不影响系统的运行；历史数据库自动保存在硬盘上,也可以转到磁带上做为长期存档,在已存档的历史数据装回系统做数据分析时,装回的数据在磁盘上有足够的空间。

总结

    随着时代的发展，城市现代化建设步伐不断加快，对城市道路照明及城市亮化工程需求也更大，而能源的供需矛盾也越来越突出，节电节能、绿色照明的要求越来越迫切，越来越高。现在再采用那些传统的手控、钟控城市照明系统的方法已不能满足要求。如何充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。城市道路照明自动化控制和智能化管理作为城市现代化的标志之一， 它所带来的经济和社会效益是十分显著的，它的推广和实施也将是市政工程建设中的一项重要内容。