[合作] 智能路灯远程监控系统

  数字化城市路灯远程监控系统

1、            概述

随着城市化建设步伐的加快，城市建设的发展对道路及景观照明的控制、节能提出了新的要求，这使得城市照明管理的难度越来越大，运营成本也越来越高。目前国内照明管理普遍实现的集中控制，统一管理，已不能满足照明管理部门对城市照明的控制、节能、故障监测、亮灯率、电缆防盗、巡逻等方面提出的更高的管理要求。这就迫切的需要一种更现代化的管理系统平台，来使照明管理部门提高管理效率的同时又可以有效降低运行成本。因此对城市路灯照明系统实施远程监控，成为了目前路灯应用中可以实现整个路灯系统的***佳节能、***佳管理和***低维护成本的目标的***佳解决方案之一。

1.1 现行的控制方法

      现在采用控制方法以分散时控方式为主，即在路灯配电箱中安装定时器，按预定的时间自行开/关灯；而有些景观灯开关通常是人工手动控制方法。

1.2 现行控制方法的缺陷

      现行的方法既不能及时调整开/关灯的时间，更无法及时反映照明设施的运行情况，并且故障率高、维修困难、人工巡逻成本高。随着城市的不断发展，控制范围越来越大，现行的控制方法无法及时反映照明设施的运行情况，使得维修工作十分被动。运行过程中的故障只有等待巡视人员到达现场才能发现，或者被动地等待市民的电话反映，因此难以做到及时维修。

       在遇到一些***视察、国宾接待、举办大型活动等特殊任务时，由于缺乏灵活的控制手段，必须临时派出大量的人员到现场手动操作照明开关箱或者临时通知各景观灯单位，因此在时间十分紧迫的情况下，无法满足圆满完成任务的要求。

为实现城市路灯照明的远程监控及自动化，龙创科技基于智能控制技术、数字电子技术、电力线载波与GPRS技术开发了***新一代数字城市照明监控管理系统，该系统设计符合国家及电力部和国际有关标准，为完全自主设计。该系统采用电力线载波通信方式，它将所有的路灯连接到计算机上，并通过计算机监视所控区域内的路灯工作状态。在硬件方面采用了龙创科技自有电力载波技术，实现在现有的电力线上传递数字信号进行通讯。灯具使用的电力线是已经铺设好的现成通讯资源，现在它既是灯具的供电线路，又是设备使用的通讯线路。相对其他传输方式，它的施工***为简单，而且对原有环境不构成破坏。它的实现代价是***小的，基本不受外部环境因素影响。

数字城市照明监控管理系统建立在电力线载波远程通讯技术基础之上，对难于管理的用电设备，例如路灯、公共照明设备等，可以根据工作和生活的实际需要，季节和天气变化情况，事先设置区域、路段的控制策略，根据策略在计算机上事先设定时间，系统就可自动按时间段分区，分路进行定时开关控制，可实现间隔灯杆亮、单边亮，可独立到每盏灯，当然也可实时进行人工开关控制。当夜晚（或光线较暗）来临且处在交通高峰时，路灯全部开启，交通高峰期后，进入按比例开启，如午夜之后70%；在凌晨之前时段，路灯开启比例可以降到40%等。还可对防范重点部位（区域）亮、安全地段（区域）不亮或少亮，有活动有需要的地方亮，无活动无需要的地方不亮或少亮，仅此一项就节电40%，一切只需操作员在计算机上轻松完成。不但节省了人力，更排除了人为因素产生的矛盾和失误，有效节约了电能。

该系统对电线（路）路灯故障有监测的功能，操作员极易发现线路故障的地点和位置，只要通知维修人员，就能及时排除故障。如：路灯维修，以前是大白天开着所有路灯，才能一个一个查找故障，显然是浪费。现在只要在计算机上查看后，记下故障灯杆号，就可直奔该灯杆去检修，目标明确，工作效率大大提高。

安装本系统，不破坏设施现状和周围环境，不影响正常的工作和生活秩序，施工简捷、工期短，是当今提倡的节约型社会一个很好的改造升级优选的系统。

2、系统整体构成

数字城市照明监控管理系统由上位机监控管理软件、集中控制器、单灯控制器、双灯控制器及电缆防盗终端组成，集中控制器安装在配电柜内，单灯控制器及双灯控制器安装在照明终端，电缆防盗终端安装在路灯回路的末端。集中控制器通过GPRS无线网路与监控中心进行通信，单灯控制器、双灯控制器及电缆防盗终端通过电力载波通信方式与集中控制器进行通信。集中控制器通过接收、执行、转发上位机监控管理软件的命令，对每个单灯/双灯控制器进行控制，达到控制每盏路灯的亮灭及调光，节约电能。同时集中控制器通过内置的DO输出端口在配电箱内可实现对路灯整条回路的控制，查询每个单灯/双灯控制器的信息，通过模拟量、数字量的AI、DI输入端口，采集现场的光照等其他信息，反馈到上位机监控管理软件，实现对现场的实时监控。

3、系统软件功能

DCMS数字城市照明监控管理系统软件是我公司为提高城市照明的管理和维护水平而开发的一款专业应用软件，属于数字城市建设的一部分。系统软件使用成熟的JAVA编程语言开发，采用B/S结合C/S的架构模式，采用浏览器进行访问，使用FLASH作为客户端，此架构可有效继承了B/S架构和C/S架构的优点，解决了独立使用B/S架构或C/S架构存在的不足和缺陷。软件采用Windows操作系统，视窗化语言设计，完善的界面查询及设备管理，用户界面友好，操作简单方便。

本软件将路灯、景观灯等各种不同对象的监控和数据采集及处理融于一体，通过不同的控制方式实现对不同灯型的监控，同时支持GPRS网、公网等通信平台。软件一方面监视和管理集中器反馈上来的信息，如路灯状态（电压、电流、电量、照度、功率和功率因数等）；一方面向集中器发出控制命令，完成开关路灯和调节路灯的亮度，实现时序调度事件、报警应答等操作。软件系统按模块化设计，共包含六大功能模块：照明监控模块、地理信息模块、视频监控模块、数据存储模块、节能分析模块、维护管理模块。

3.1遥控功能

 (1) 自动开/关灯

自动开关灯是依据天文时钟控制程序执行的，不同地方的经纬度不同，开关灯时间不同，本软件按经纬度自动计算每天的开关时间，也可以根据时控或光控相结合的控制原则进行整体、分区、分组自动开/关全夜灯、半夜灯、隔盏灯和景观灯。

(2) 手动巡测、手动选测和手动遥控

操作人员可以随时检测终端的运行情况，可以对任意集中控制器进行手动巡测、手动选测，也可以对任意集中控制器进行的全夜灯、半夜灯、景观灯进行遥控开/关操作。

(3) 特殊情况下的开/关灯的处理

在特殊情况下，用户可以通过远程遥控方式手动临时开关路灯，手动方式可实现白天亮灯。

3.2遥测功能

(1) 自动测量（巡测）

系统按照操作人员设置的时间周期对所有运行状态下的监控终端进行监测，并记录检测的路灯运行数据。其设定的时间周期间隔可在线修改。

(2) 手动测量（巡测、选测）

在任何时候，操作人员都可以给终端下达测量参数的指令，立即对指定范围内的监控终端立即进行参数测量，并且将测量结果直观地显示出来。

(3) 自动计算亮灯率

系统能根据电压、电流、有功功率和功率因数的变化自动进行亮灯率估算和统计。为了保证亮灯率的统计，数据采集精度应优于1%。所以，终端采用16位以上的采集模块，使数据采集精度至少为0.5% ，以保证计算的亮灯率准确。

3.3够对路灯进行开/关灯操作，对于安装有可调光功能驱动电源的路灯，还可以进行整体、分区、分组或单灯调光操作，调光分为自动调光和手动调光两种方式：

(1) 自动调光

根据终端任务中设置好的自动调光程序，自动调整路灯的亮度。自动调光程序配置灵活，可以根据不同时间段对于路灯亮度的不同需求自由配置。

(2) 手动调光

可通过手动的方式对集中器下的全部单灯、某一组单灯或某一盏灯进行立即调光操作。手动调光不受自动程序限制，可随时进行调整。

3.4显示功能

(1) 将路灯照明区域制作成矢量化电子地图或直接使用google等网络地图，利用监控站和大屏幕对市区各路段的监控终端和路灯的工作状态及运行数据进行动态的直观显示。

(2) 显示全市或全区街道图，各监控终端的位置及控制的各街区及路灯，利用动态显示将控制终端与所控制区域及路灯的对应关系表示出来。

3.5设备分组功能

(1) 分组方式

整体定义：可以是城市照明监控管理系统下的全部，也可以是集中控制器和线路开关下的全部。

分区定义：可以是城市的某区、某个特定的功能区域、某几条街道。

分组定义：可以是多少个集中控制器（供配电柜），也可以是全部或部分区域的集中控制器下某一个或几个支路；可以是多个路灯控制器，也可以是全部或部分区域的路灯控制器下的某一个或几个支路（灯杆上的某灯头）。

(2) 开关灯方式

全夜灯定义：天黑开灯，天亮关灯，全夜灯可以设置为整体、分区或分组，可以是隔杆灯、单边灯或每根灯杆上的某盏灯。

半夜灯定义：天黑开灯，在夜里十点或是十二点或是凌晨一点等夜间任意设置关灯时间，半夜灯可以设置为整体、分区或分组，可以是隔杆灯、单边灯或每根灯杆上的某盏灯。

隔盏灯定义：是按灯杆来定义的，可以是一根灯杆（也就是一台单/双灯控制器），也可以是灯杆上的某一盏灯（也就是双灯控制器下的某一个支路），按灯杆编号的奇偶来区分。

单边灯定义：是按照主辅路来区分，可以是整条主路或辅路的全部灯杆（也就是一台单/双灯控制器），也以是整条主路或辅路的全部灯头（也就是双灯控制器下的某一个支路）。

3.6远程设置功能

(1) 集中控制器设置

设置内容：集中器参数、输入通道、开关参数、电表参数、线路防盗参数、报警参数、分组任务、经纬度时间表、光控参数等。

 (2) 单灯控制器设置

设置内容：额定电压、额定电流、额定功率、功率因数、报警参数、分组信息、终端任务、开关灯时间等。

 (1) 声光报警

当集中控制器、单灯控制器发生报警或操作人员在浏览遥测时发现有报警时，系统自动发出声光报警，并在系统主界面弹出报警信息窗口，在电子地图以及大屏幕上显示相应的报警位置。

报警内容包括电表故障报警、意外亮灯报警、意外关灯报警、过流报警、过压报警、欠压报警、缺相报警、断电报警、电缆被盗报警、短路报警、线路开关异常、终端异常、继电器故障、灯具故障、灯具漏电、功率因数越线、终端通信终断等。

(2) 短信报警

系统可以通过预置若干个手机号码，以GSM短消息方式，按照预先设定的告警模式，把故障报警的时间、地点、内容等相关信息发送至各相关人员的手机上。

3.8数据查询统计和打印功能

可以对各集中控制器、单灯控制器的任意数据（包括电压、电流、功率、电能、亮灯率、各种状态、控制程序、设置参数、报警事件等）按年、月、日、时间段统计数据进行查询。

可以对历史报警信息、用户登录信息、系统操作信息、硬件日志信息进行查询；

数据查询具有多种显示方式（数据列表、曲线图、柱状图等，并可选择），图形显示时将每一个点按照起始查询时间和终止查询时间按窗口宽度平均分配，并显示出该点相对应的数据；

所有查询的数据均可打印。

3.9 网络校时功能

系统具有网络自动校时功能。能够通过Internet网络时间对服务器进行时钟修正，再通过服务器对集中控制器定时发送校时指令，来统一监控网络的时钟，保证监控管理系统内的集中控制器时钟的准确性与一致性。

3.10系统权限功能

系统可将用户划分等级和权限（至少三级，管理员、操作员、记录员等），分别设定各自的密码及权限，操作人员只能完成权限范围内的操作，并将每项操作的具体内容及时间存入数据库中，非超级用户不能修改。

为保证操作安全，系统采用严格的安全管理措施，实施多级操作口令和自动密码保护，特别在白天需要开灯时要发双重指令，以避免意外用电伤人事故发生。

3.11设备管理功能

设备管理包含下列但不限于以下设备：

(1) 配电箱：资产编号、配电箱名称、所属城市、所属区域、所属街道、型号、规格、材质、购买日期、安装日期；

(2) 监控终端：资产编号、终端名称、所属城市、所属区域、所属街道、终端类型、额定电压、额定电流、额定功率、功率因数、使用寿命、购买日期、安装日期；

(3) 灯杆：资产编号、灯杆名称、所属城市、所属区域、所属街道、型号、高度、安装方式、厂家信息、购买日期、安装日期；

(4) 光源：资产编号、光源名称、所属城市、所属区域、所属街道、型号、厂家信息、购买日期、安装日期；

3.12视频监控扩展功能

系统可以扩展视频监控功能，通过安装在城区合理位置的高倍摄像头，反应各监控终端及路灯的运实际行效果及无法用参数直观显示的监控内容。

3.13电缆防盗功能

电缆防盗系统由防盗扩展模块（前端设备）和多个防盗终端（末端设备）组成，防盗扩展模块通过RS485与集中控制器相连接，并承担信号发送、检测以及报警处理等功能，防盗终端接收扩展模块的信号并回复确认信号。模块和终端之间采用经过特殊处理的电力线载波通信检测方式，实时检测电缆是否被盗，一旦发生线缆断线的情况，通信将被中断，并以状态量方式向防盗扩展模块提供报警信号，模块收到报警信号后，通过RS485通讯传送至集中控制器，集中控制器再通过GPRS无线通讯的方式将信息反馈至监控中心，进行电缆失窃报警。

4、系统质量保证

4.1系统的可用性

系统的设计充分考虑了在整个工程环境中的不同因素，以保证在现场安装调试后立即适用并进入稳定可靠运行，系统年可用率大于99.9%。

42系统的可维护性

系统的硬件设备、软件便于维护，各部件都具有自检和联机诊断校验的能力。软件有备份，便于工程师安装启动，应用程序易于扩充，数据库存取为用户程序留有接口并提供二次开发的数据库资料，支持其它大型数据库，可以向以太网数据库服务器传送实时数据，便于用户自行编制的程序加入系统中运行。

4.3系统的可靠性

系统在工程现场运行具有很高的可靠性，其平均无故障时间MTBF≥50000小时。装置平均修复时间≤0.5小时，有效使用寿命≥20年，年可用率≥99.9%。

4.4系统的容错能力

软、硬件设备具有良好的容错能力，当软件功能异常或与系统硬件设备的通讯出错，以及当运行人员或工程师在操作过程中发生一般性错误时，均不影响系统的正常运行。对意外情况引起的故障，系统具备恢复能力。

4.5系统的安全性

正常情况下，软、硬件设备的运行均不会危及系统的安全稳定运行和工作人员的安全。

4.6系统的抗电磁干扰能力

系统具有足够的抗电磁干扰能力，符合IEC标准，确保在现场环境中的稳定运行。

4.7 系统负载率

服务器CPU负荷率：正常状态下<25%，故障情况下<50%。

现场通讯网络负载率：正常状态下<20%，故障情况下<40%。

GPRS无线网络负载率：正常状态下，任意30min内，<20%，故障情况下10s内<40%。

5、系统培训

我公司负责提供全面的技术培训，使用户技术人员从数字城市照明监控管理系统的硬件和软件的各个方面完全掌握系统的操作、调试和维护的技能。

（一）、培训采用现场培训或到公司培训方式，我公司向用户免费提供培训人员学习的技术文件、图纸、参考资料等。

（二）、为使用户在培训期间尽可能掌握更多的内容，根据用户专业技术人员的具体情况，我公司将在培训前提供一份详细的培训课程表与时间表，供用户确认。

（三）、 在培训过程中，用户技术人员除直接参与系统配置、通讯配置、任务部署、数据查询以及硬件设备的调试外，还学习常见故障的诊断和排除方法、安全注意事项、设备的拆装，及在紧急情况下更换备品备件的实际操作。

***后，我们真诚希望能携手贵市/县为创造数字化照明管理做出应有的贡献！