| GPRS城市路燈照明監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方案 | |
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| GPRS城市路燈照明監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方案 隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市照明建設(shè)越來越注重于城市的形象，道路照明和景觀照明的要求和數(shù)量不斷增加，今后城市照明管理部門除了管理城市道路照明外，還將參與城市景觀燈的管理。因此各級政府和市民對城市的建設(shè)、道路照明和景觀照明提出更高的要求。希望實現(xiàn)城市照明管理的現(xiàn)代，使城市管理水平達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。 1、建設(shè)照明監(jiān)控系統(tǒng)的必要性 1.1、現(xiàn)行的控制方法 現(xiàn)在采用控制方法以分散時控方式為主，即在路燈配電箱中安裝定時器，按預(yù)定的時間自行開、關(guān)燈；而有些景觀燈開關(guān)通常是人工手動控制方法。 1.2、現(xiàn)行控制方法的缺陷 現(xiàn)行的方法既不能及時調(diào)整開/關(guān)燈的時間，更無法及時反映照明 設(shè)施的運行情況，并且故障率高、維修困難。隨著城市的不斷發(fā)展，控制范圍越來越大，現(xiàn)行的控制方法無法及時反映照明設(shè)施的運行情況，使得維修工作十分被動。運行過程中的故障只有等待巡視人員到達現(xiàn)場才能發(fā)現(xiàn)，或者被動地等待市民的電話反映，因此難以做到及時維修。在遇到一些接待首長、迎接國賓、舉辦大型活動等特殊任務(wù)時，由于缺乏靈活的控制手段，必須臨時派出大量的人員到現(xiàn)場手動操作照明開關(guān)箱或者臨時通知各景觀燈單位，因此在時間十分緊迫的情況下，無法滿足領(lǐng)導(dǎo)和市民的要求。此外，由于缺乏靈活的控制手段，花費大量經(jīng)費建設(shè)起來的各類景觀燈，難以充分發(fā)揮應(yīng)有的效能。 2、城市照明監(jiān)控系統(tǒng)的效益分析及方案優(yōu)點 2.1、社會效益分析 隨著社會文明的不斷發(fā)展，路燈已不再局限于街道照明，而是發(fā)展為表現(xiàn)城市景觀、體現(xiàn)城市形象的重要標(biāo)志。因此，現(xiàn)代社會對路燈的管理和維護也提出了越來越高的要求，這些要求包括根據(jù)光照度變化及時開/關(guān)燈、隨時調(diào)整景觀燈的開/關(guān)燈時間并進行應(yīng)急調(diào)度、及時發(fā)現(xiàn)故障并立即進行修復(fù)等。 目前各城市管理部門所采用的控制方式已很難保證城市照明系統(tǒng) 的正常開關(guān)燈和運行，特別是當(dāng)照明控制箱或線路出現(xiàn)問題時，就有可 能造成大面積滅燈，產(chǎn)生較壞的影響。同時由于缺少實時監(jiān)測手段，無 法實現(xiàn)故障的及時發(fā)現(xiàn)和維修。隨著政府和市民對照明管理和維護要求 越來越高，照明管理部門的管轄范圍也越來越大，為了及時發(fā)現(xiàn)故障并 立即進行修復(fù)，仍然采用檢修車上街巡燈的方法越來越難以勝任。采用城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)以后，全市范圍的全夜燈、半夜燈和景觀燈的開/關(guān)均可實現(xiàn)自動控制。同時，由于照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)具有自動報警和巡測、選測功能，調(diào)度人員可以在故障發(fā)生后的數(shù)秒鐘內(nèi)及時了解故障的地點和狀態(tài)，為及時進行修復(fù)提供了有力的保障。路燈維 護及時，可以極大地減少對照明管理部門的投訴、減少道路交通事故的 發(fā)生，有利于城市的治安，產(chǎn)生極大的社會效益，從而進一步提高城市的形象。 2.2、方案優(yōu)點 2.2.1、節(jié)約路燈維護費用 路燈自動化監(jiān)控系統(tǒng)將傳統(tǒng)的“巡燈查找故障”改為“值班等待報 警”，不僅減少了“巡燈”人員和車輛損耗，降低了維修成本；而且在 檢修車出所之前已經(jīng)知道了故障的準(zhǔn)確地點和基本狀態(tài)，因而縮短了維 修時間、提高了檢修效率；由此將產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟效益。 圖：以上是典型的路橋照明系統(tǒng)和城市夜景工程 2.2.2、節(jié)約大量的電費支出 無線照明監(jiān)控系統(tǒng)能提高開/關(guān)燈的可靠性和可檢查性，避免白天亮燈情況的出現(xiàn)；同時，系統(tǒng)采用光控和時控相結(jié)合的控制方案，在預(yù)置的時間區(qū)段內(nèi)根據(jù)光照度決定路燈的開或關(guān)，既能在陰雨天自動延長照明時間，又能在晴好天氣自動縮短照明時間；這些措施既可滿足市民對道路照明的需求，又避免了路燈的無謂開啟，減少了開燈時間，從而節(jié)約了大量的電能。 如果通過對照明線路的改進，增加路燈的半夜燈控制方案或景觀燈在非節(jié)假日采用只開部分景觀燈的控制方案，因此可節(jié)約大量的電費支 出。 2.2.3、提高燈具壽命，降低運行成本 在降低運行成本以外由于減少了開燈時間，延長了燈具壽命，降低運行成本，進一步提高了經(jīng)濟效益。 2.2.4、實現(xiàn)自動計費功能，減少電費支出 無線照明監(jiān)控系統(tǒng)具有遠程自動抄表和計量電費功能，每天、 每月、每年的照明用電能夠及時的自動采集、計算、存儲、打印，隨時了解用電情況，實施有效管理，降低支出，提高經(jīng)濟效益。對景觀燈還可采用雙計費功能，實現(xiàn)政府開燈與各景觀大樓業(yè)主自行開燈分別計費的方式，減少政府與大樓業(yè)主為電費的相互扯皮的現(xiàn)象，保證雙方的利益。 2.3、實現(xiàn)照明系統(tǒng)的管理現(xiàn)代化 城市照明監(jiān)控系統(tǒng)能將采集到的數(shù)據(jù)自動進行存儲、統(tǒng)計，并能隨 時進行查詢和打印，為管理現(xiàn)代化提供了基本條件。 2.4、可靠性 由于系統(tǒng)的服務(wù)對象是廣大市民，稍有差錯即會產(chǎn)生嚴(yán)重的社會后 果；同時監(jiān)控設(shè)備長期在野外運行，工作環(huán)境極為惡劣；因此必須充分考慮系統(tǒng)的可靠性，要求監(jiān)控系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定地運行；同時要求監(jiān)控 系統(tǒng)在個別設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下仍能穩(wěn)定運行，不影響或者少影響照 明系統(tǒng)的按時開啟和關(guān)閉。 2.5、先進性和實用性 設(shè)備須符合相關(guān)國內(nèi)、國際標(biāo)準(zhǔn)，整個系統(tǒng)應(yīng)是目前國內(nèi)最先進的，并長期處于國內(nèi)較為先進的水平。同時，應(yīng)以實用為原則，不可脫離實用性而盲目追求先進性，從而造成華而不實、浪費資金，降低可靠性。 2.6、可維修性 系統(tǒng)的設(shè)備模塊化設(shè)計，并且各單元部件具有故障定位指示，便于 設(shè)備維修。 2.7、可擴展性 硬件采用模塊化設(shè)計，軟件采用組態(tài)化設(shè)計，使得系統(tǒng)擴展、升級 均不必改變現(xiàn)有設(shè)備的狀態(tài)。 2.8、通用性 硬件設(shè)備具有通用性，通過不同的軟件參數(shù)設(shè)置，可以實現(xiàn)不同的 功能。 3、系統(tǒng)方案介紹 由于GPRS通信是基于IP地址的數(shù)據(jù)分組通信網(wǎng)絡(luò)，因此監(jiān)測中心計算機需要一個固定的IP地址或固定的域名，各個數(shù)據(jù)采集點采用GPRS模塊通過IP地址或域名來訪問該主機，從而進行數(shù)據(jù)通信。 通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3.1、照明控制方案 3.1.1、分組控制 系統(tǒng)可以根據(jù)不同類型的照明控制要求，把全市路燈和景觀燈分成 若干組，分別采用時控方案或時控和光控相結(jié)合的控制方案，自動遙控 開/關(guān)全夜燈、半夜燈和景觀燈；也可以手動對全夜燈、半夜燈和景觀 燈進行遙控開/關(guān)操作；在特殊情況下，可以實現(xiàn)白天亮燈。 3.1.2、時控和光控相結(jié)合的路燈控制方案 目前,路燈控制方案主要有時控法和光控法兩種。時控法的主要缺點是不考慮天氣對光照度的影響，每天在固定的時間開/關(guān)燈；從而造成陰雨天光照度嚴(yán)重不足但沒有開燈，或者晴朗天氣雖然到了固定開燈時間但光照度仍然充足，白白浪費電力；關(guān)燈時間的固定不變，同樣出現(xiàn)類似的不合理現(xiàn)象。此外，隨著季節(jié)的變化，定時器需要人工頻繁地調(diào)整。光控法的主要缺點是在光線不足的白天，或者夜晚有強光照射時都有可能發(fā)生誤動作。 3.2、景觀燈控制方案 景觀燈控制采用分組定時控制方案，即可以把不同地理位置和要求的景觀燈分成若干組，對不同組采用不同的定時控制方案。 采用先進的全組態(tài)設(shè)計，通過中央控制室微機的設(shè)置程序，可任意 設(shè)置一年中的開/關(guān)燈時間以及每周固定的開/關(guān)燈時間。通過群控方 式，可將景觀燈進行分組，不同組采取不同的控制方案；也可通過選控 方式，將相應(yīng)的飾燈逐點控制，更增強了系統(tǒng)的靈活性。 3.3、系統(tǒng)通信方案的選擇 正確選用系統(tǒng)通信方案，是城市照明監(jiān)控系統(tǒng)得以成功運行的必要前提，在照明監(jiān)控系統(tǒng)中目前可采用的通信方案主要有無線專用網(wǎng)、移動通信網(wǎng)中的 GSM 短消息、USSD 和 GPRS 通信方式。根據(jù)要求本系統(tǒng)通信方案選擇無線移動公用網(wǎng)的 GPRS 通信方式。 3.4、系統(tǒng) GPRS 通信方案特點 GPRS (General Packet Radio Service)是通用分組無線業(yè)務(wù)的英 文簡稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的 是為GSM 用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),具有“永久在線”、“高速傳輸”等優(yōu)點。特別適用于間斷的、突發(fā)性的和頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。 相對于原有GSM撥號方式的電路交換數(shù)據(jù)傳輸方式,GPRS網(wǎng)絡(luò)采用 的分組交換技術(shù)，具有以下優(yōu)點： (1)永久在線。即用戶無需為每次數(shù)據(jù)的訪問建立呼叫連接。 (2)高速傳輸。數(shù)據(jù)傳輸速率理論上最高可以達到171.2kbps,目前 傳輸速率可達到40kbps。 (3)流量計費：用戶只需要為接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)報支付費用，因此 相對運行費用較低。 (4)快捷登錄：只須3秒即可登錄互聯(lián)網(wǎng)。 GPRS 采用與GSM 同樣的無線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、同樣的頻帶、同樣的突發(fā) 結(jié)構(gòu)、同樣的跳頻規(guī)則以及同樣的TDMA幀結(jié)構(gòu)，其分組數(shù)據(jù)信道與當(dāng)前的電路交換的話音業(yè)務(wù)信道極其相似。因此，現(xiàn)有的基站子系統(tǒng)從一開始就可提供全面的GPRS覆蓋。 監(jiān)控中心的前后臺監(jiān)控微機接入 Internet（可采用 DDN 專線、ADSL 等多種方式），GPRS 終端與監(jiān)控中心建立連接，監(jiān)控中心與 GPRS 終端 通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)，實時傳遞指令和數(shù)據(jù)。 3.5、系統(tǒng)監(jiān)控控制中心全 景圖（根據(jù)工程大、小可 選配） 照明監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)度端 采用前、后臺機連網(wǎng)工作 方式， 選用帶看門狗的適合連續(xù)工作的工業(yè)控制計算機。一般情況下，前臺機作為監(jiān)控工作站承擔(dān)遙測、監(jiān)控、調(diào)度等工作； 后臺機平時自動備份前臺機的數(shù)據(jù)，當(dāng)前臺機出現(xiàn)故障的情況下，可以隨時切換頂替前臺機工作；從而極大地提高了系統(tǒng)的可靠性。同時，考慮到計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)接口，接入服務(wù)器、管理工作站等，系統(tǒng)就可以很方便地組建為路燈管理處局域網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)照明監(jiān)控數(shù)據(jù)和圖像信息共享。 系統(tǒng)外部的計算機均可通過撥號上網(wǎng)，采用加密查詢的方式訪問相應(yīng)的各類最新和歷史數(shù)據(jù)。同時，系統(tǒng)也可以通過電話語音方式查詢當(dāng) 前的最新情況，或指定相應(yīng)的電話號碼和告警方式實現(xiàn)電話語音告警。整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計為今后的生產(chǎn)管理與辦公自動化的實施奠定了良好的基礎(chǔ)，同時保留了足夠的軟件與硬件擴展接口，以便現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)能隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，發(fā)揮越來越大的作用。 3.6、系統(tǒng)軟件設(shè)計 3.6.1、設(shè)計方案：應(yīng)用軟件與服務(wù)器的操作系統(tǒng)為 Win2000 Server 版，數(shù)據(jù)庫平臺為 SQL Server2000 版，采用視窗化語言設(shè)計，可基于地理信息平臺（GIS）設(shè) 計，支持瀏覽器/服務(wù)器 （B/S）查詢模式，數(shù)據(jù)庫 也可與 Internet相連接。 3.6.2、可升級擴展性： 系統(tǒng)升級無需額外接口即可解除 用戶數(shù)限制，并可與WinXp 、Linux 等系統(tǒng)平臺兼容 。 3.6.2、兼容性：數(shù)據(jù)庫報表格式劃分為系統(tǒng)參數(shù)表、用戶操作記錄表、故障記錄表、年月日巡測記錄表、開關(guān)燈分組控制表、用戶權(quán)限表等，均按照 SQL 標(biāo)準(zhǔn)格式存儲。 3.7、移動控制系統(tǒng)（移動調(diào)度端）設(shè)計（選配） 為了實現(xiàn)靈活的現(xiàn)場調(diào)度指揮，特別是重大活動時需要在夜景現(xiàn)場 及時準(zhǔn)確地控制燈光的開 關(guān)，廈門宇能科技設(shè)計 制造的便攜式移動控制 系統(tǒng)可以方便地實現(xiàn)這 一功能。 該系統(tǒng)由便攜式 計算機和便攜式無線 移動指揮車 巡檢搶修車 通話 GPRS 數(shù) 傳模塊 UPS 電源 數(shù)傳模塊組成，同時配有 UPS 電源和車載電源系統(tǒng)，可以方便地實現(xiàn)指揮人員的全面控制。 4、照明監(jiān)控終端（RTU）主要技術(shù)指標(biāo) 4.1、系統(tǒng)容量：1個控制主站可監(jiān)控1萬個監(jiān)控點。 4.2、可以實現(xiàn)群控和組控 系統(tǒng)終端根據(jù)需要可以把全夜燈、半夜燈、各種景觀燈分為不同功 能組，實現(xiàn)群控和組控（需和路燈控制器組合使用來實現(xiàn)）。 4.3、通信方式 根據(jù)用戶的具體情況、通信技術(shù)的發(fā)展，本方案建議采用GPRS通信方式。 4.4、工作環(huán)境溫度 照明監(jiān)控端的工作環(huán)境溫度范圍滿足 －40℃ ～ +85℃。 控制主站為 ：0℃ ～ +40℃。 4.5、數(shù)據(jù)采集精度 為了保證亮燈率的統(tǒng)計，交流電流、電壓、有功功率、功率因數(shù)采集精度優(yōu)于1.0 %。 4.6、監(jiān)控終端的采集和控制的內(nèi)容包括： 遙控：2繼電器輸出，觸點為交流 220V/7A，一組常開和常閉觸點 遙信：4隔離開關(guān)量輸入、4隔離模擬量輸入 通訊：1路隔離 232 或 485 接口 具有遠程抄表接口 |
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