城市路燈控制系統(tǒng)無線的解決方案

　　摘 要: 本文針對(duì)目前城市路燈照明系統(tǒng)存在的問題,如自動(dòng)化管理水平還不很高、系統(tǒng)可靠性不高等,提出了一個(gè)較為完善的路燈的集中監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)集無線通訊技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)、軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和地理信息技術(shù)于一體,為城市路燈照明系統(tǒng)的新建或改造升級(jí)提供穩(wěn)定、可靠、低成本的實(shí)施方案。

　　關(guān)鍵詞 : 路燈;無線監(jiān)控;GPRS;指令;數(shù)據(jù)庫

　　1 引言

　　在我國,大部分城市特別是中小城市的路燈系統(tǒng)自動(dòng)化管理水平還不很高,仍采用早期的鐘控、光控或人工控制技術(shù),系統(tǒng)可靠性低,特別是當(dāng)季節(jié)、氣候變化時(shí)不能及時(shí)改變開關(guān)時(shí)間,當(dāng)有些路燈壞掉時(shí)特別是電纜被盜也不容易及時(shí)發(fā)現(xiàn),另外還無法對(duì)新型景觀燈實(shí)行有效的控制(如節(jié)假日自動(dòng)開關(guān)燈),從而對(duì)城市照明造成很大影響。

　　RLCS-1001型路燈無線監(jiān)控系統(tǒng)是鄭州大學(xué)與深圳藍(lán)譜里克公司聯(lián)合研制的、具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一個(gè)比較完善的路燈的集中監(jiān)控系統(tǒng),如圖1所示。該系統(tǒng)集無線通訊技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)、軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和地理信息技術(shù)于一體,是一個(gè)城市的路燈系統(tǒng)良好運(yùn)行的可靠保障。

　　2.系統(tǒng)主要功能

　　2.1 控制功能

　　鐘控和光控相結(jié)合,系統(tǒng)提供靈活、方便、可靠的開關(guān)燈控制功能,監(jiān)控中心自動(dòng)執(zhí)行群控開關(guān)燈,也可全天候控制任一智能終端執(zhí)行開關(guān)燈,可隨意設(shè)置半夜燈(省電模式),可對(duì)一年中的各類節(jié)假日進(jìn)行開關(guān)燈設(shè)置。

　　2.2 數(shù)據(jù)采集分析功能

　　每個(gè)智能終端的電壓、電流、電度數(shù)、功率因數(shù)和功率等參數(shù)通過無線信道發(fā)送回監(jiān)控中心,監(jiān)控中心主機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)加以分析、處理后,以直觀的圖形或表格形式提供管理人員,為決策提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

　　2.3 網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)查詢功能

　　位于路燈處領(lǐng)導(dǎo)辦公室的電腦和路燈運(yùn)行、調(diào)度等管理科室的電腦,均可作為管理中心與監(jiān)控中心主機(jī)通過互連網(wǎng)組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),形成一個(gè)統(tǒng)計(jì)、查詢、決策系統(tǒng)。必要時(shí)可以由管理人員直接通過自己的手機(jī)對(duì)智能終端進(jìn)行控制和查詢。

　　2.4 報(bào)警功能

　　智能終端處出現(xiàn)停電、交流接觸器損毀甚至電纜被盜等故障時(shí),均在監(jiān)控中心或值班室實(shí)時(shí)發(fā)出聲光告警信號(hào),并在電腦顯示器上顯示故障位置(某智能終端的某一支線)、故障的狀況與類型,如情況緊急還可直接顯示在主管領(lǐng)導(dǎo)的手機(jī)上。管理人員根據(jù)對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)分析,及時(shí)診斷故障的地點(diǎn)及類型,并可對(duì)可能發(fā)生故障的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

　　2.5 豐富的顯示功能

　　監(jiān)控中心的顯示器選用工作站使用的大屏幕顯示器,除了操作界面與測(cè)控參數(shù)外,還可以現(xiàn)場(chǎng)模擬顯示全市路燈狀況以及各智能終端處的測(cè)控參數(shù)與狀態(tài),可局部放大顯示。

　　2.6 掉電保護(hù)功能

　　智能終端設(shè)計(jì)有備用電池,以確保交流供電中斷后,系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行,智能終端的數(shù)據(jù)保存在EEPROM中,永不丟失,24小時(shí)內(nèi)保障同監(jiān)控中心的通訊。監(jiān)控中心配備UPS不間斷電源, 保證主機(jī)的正常運(yùn)行和與智能終端的通訊聯(lián)系。

　　2.7 保密功能

　　監(jiān)控中心可以設(shè)定自己的系統(tǒng)命令密碼,在本系統(tǒng)中,只有符合密碼的命令被接收?qǐng)?zhí)行,不符合密碼的命令一律拋棄。這樣可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,以防被其他無關(guān)人員的干擾。

　　圖1 系統(tǒng)組網(wǎng)原理圖

　　3.系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

　　a) 遙控命令響應(yīng)時(shí)間 < 60 秒

　　b) 遙控正確率 ≥ 99.99%

　　c) 報(bào)警響應(yīng)時(shí)間 <1秒

　　d) 系統(tǒng)MTBF ≥ 20000 h

　　e) 測(cè)量量精度 0.5 級(jí)

　　f) 電能測(cè)量精度 1 級(jí)

　　g) 系統(tǒng)容量 >65536

　　h) 獨(dú)立控制能力 4路/終端

　　i) 可接變壓器數(shù) 2個(gè)/終端

　　j) 控制距離 2公里/終端

　　k) 工作溫度范圍 -20℃——65℃

　　l) 應(yīng)用條件 GSM覆蓋區(qū)域

　　4.智能終端的主要特點(diǎn)

　　圖2 智能終端的控制原理

　　智能終端的控制原理如圖2所示,它以微處理器為核心,采用微信號(hào)處理技術(shù),通過傳感器進(jìn)行全隔離采樣,完成現(xiàn)場(chǎng)電流、電壓及功率、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)的采集;并根據(jù)調(diào)度端的命令,完成數(shù)據(jù)的傳送和對(duì)各路路燈的控制;當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生故障時(shí)可以一邊發(fā)出本地聲光告警,一邊把告警信息傳送到監(jiān)控中心,保證系統(tǒng)安全正常運(yùn)行;當(dāng)與調(diào)度端通信中斷時(shí),可根據(jù)存儲(chǔ)的開關(guān)燈時(shí)間和光照強(qiáng)度自動(dòng)獨(dú)立運(yùn)行,絕對(duì)保證路燈運(yùn)行的可靠性。其主要特點(diǎn)如下:

　　① 硬件設(shè)計(jì)模塊化,每路有一個(gè)單獨(dú)的控制模塊,最多可接4路;

　　② 智能終端內(nèi)有電池,掉電后24小時(shí)內(nèi)仍能正常運(yùn)行;

　　③ 工作電源與控制電源各自獨(dú)立,提高了系統(tǒng)的可靠性;

　　④ 可以顯示現(xiàn)場(chǎng)的工作時(shí)間;

　　⑤ 智能終端設(shè)定參數(shù)后可以脫離系統(tǒng)使用,具有本地智能開關(guān)燈的獨(dú)立運(yùn)行功能。

　　5.軟件主要功能

　　系統(tǒng)采用局域網(wǎng)方式,可根據(jù)用戶要求擴(kuò)展為相應(yīng)的客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)模式,并與SQL數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)連接共享。操作系統(tǒng)為中文Windows2000,采用視窗化語言設(shè)計(jì),中文人機(jī)界面,鼠標(biāo)操作,所有命令、查詢和打印均非常直觀簡(jiǎn)便。

　　主要功能如下:

　　① 與光控系統(tǒng)同時(shí)控制所有智能終端開關(guān)路燈;

　　② 給所有智能終端校時(shí)或設(shè)置開關(guān)燈時(shí)間;

　　③ 接收所有智能終端發(fā)來的自動(dòng)開關(guān)燈信息;

　　④ 在電子地圖上進(jìn)行操作,顯示當(dāng)前城市中所控制部分的所有路燈狀態(tài):亮、滅或故障;

　　⑤ 接收并顯示所有智能終端發(fā)來的告警信息,如門開、燈壞、電纜被盜、停電等;

　　⑥ 顯示某個(gè)智能終端的狀態(tài)信息:電壓、電流和用電度數(shù)等;

　　⑦ 日?qǐng)?bào)表的匯總和打印;

　　⑧ 歷史控制信息和告警信息查詢、統(tǒng)計(jì)、打印等。

　　6.應(yīng)用實(shí)例

　　2005年8月,我們應(yīng)用本系統(tǒng)對(duì)廣東省某市原有控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造,在現(xiàn)場(chǎng)施工過程中發(fā)現(xiàn)各個(gè)控制點(diǎn)所控制的路數(shù)是不同的,有的簡(jiǎn)單,僅控制一路, 但復(fù)雜的則需要控制十幾路,為此我們采取一個(gè)控制模塊用并聯(lián)的方式去同時(shí)控制多個(gè)接觸器的方法,很好地解決了這個(gè)問題。在近一年的運(yùn)行期間,智能終端經(jīng)受了南方多雨潮濕、悶熱氣候的嚴(yán)峻考驗(yàn),始終處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn):

　　本文提出了一個(gè)較為完善的路燈的集中監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)集無線通訊技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)、軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和地理信息技術(shù)于一體,為城市路燈照明系統(tǒng)的新建或改造升級(jí)提供穩(wěn)定、可靠、低成本的實(shí)施方案。