城市照明单灯智能控制管理系统

城市照明单灯智能控制管理系统1项目概述1.1 单灯系统的建设意义路灯单灯智能控制系统(简称单灯控制系统)即对灯具进行监控智能管理，既保障照明质量，又节能减排，提效降耗，从而实现对没一盏灯具实现“按需照明”和“精确管理”，并且配置电缆防盗报警功能。

实施路灯单灯智能控制系统的意义主要在于：在实现城市照明精细化管理的同时，又通过合理的照明管理实现了路灯节能，大大减少电缆偷盗情况。

为实现节能减排目标，国家确定了十大节能工程，其中一项是绿色照明工程。

城市照明耗能占我国照明耗电的比例很大，因此，在满足城市照明要求的前提下通过合理的管理手段实现照明节能，对实现城市的节能减排指标是非常有意义的。

国家《城市道路照明设计标准》第7.2.5条规定了城市道路照明可采用的节能措施要求：在深夜宜选择下列措施降低路面亮度（照度）：∙深夜时关闭一盏光源；∙关闭不超过半数的灯具，但不得关闭沿道路纵向相邻的两盏灯具。

通过单灯控制系统可实现的合理的照明节能管理手段包括：为了节约能源，采用后半夜关闭某些辅助路灯的电源，实行隔盏亮灯或开二灭一的方法降低亮灯密度，从而降低电能支出也是一个有效的途径。

可以采用切断间隔灯杆上的照明光源或者切断同一灯杆上的部分照明光源。

基于目前城市照明现状，我们提出了“按需照明、精细管理”的概念，通过单灯控制系统实现基于统一路灯管理平台的远程化、精细管理，将产生良好的社会效益、经济效益和管理效益。

1、经济效益：采用路灯单灯控制系统以后，全市范围内的路灯全夜灯、半夜灯的开关均可实现以资源管理为核心的按需照明和精确到每一盏灯精细化管理。

由于减少了开灯时间，延长了光源电器寿命，降低管理运行成本，进一步提高了经济效益，实现按需调控照明亮度，节约能源和管理运行费用。

2、社会效益：采用路灯单灯控制系统后，由系统对全市范围内城市照明的每一盏路灯的开关操作实现自动控制，与此同时，由计算机对每一盏路灯的状态进行高效快速巡测，调度人员可以在故障发生后及时了解故障的地点和状态，为快速、及时修复提供了强有力的保障。

路灯维护及时，可以极大地减少对照明管理部门的投诉、减少道路交通事故的发生，有利于城市的治安，产生极大的社会效益，从而进一步提高城市的形象。

3、管理效益：路灯单灯控制系统利用计算机及时、全面地发现每一盏路灯运行中出现的故障，实现真正意义上的“值班等待报警”，不仅大大减少了城市照明巡视人员和车辆损耗，降低了维修成本，而且在检修车出发之前已经知道了故障的准确地点和基本状态，无需靠人工查找档案图纸、单纯的文字性数据库信息及巡线查找，因而大幅缩短了维修响应时间、提高了检修效率，大大减少了电缆偷盗情况，保证路灯亮灯率，由此将产生极大的经济效益。

1.2 单灯系统的实施目标确保按时、按需点亮每一盏灯，并能有效地节省路灯的用电电量、延长灯具的使用寿命、降低城市路灯的维护和管理的成本、提高管理效率是单灯智能管控系统追求的目标。

在现有国内领先水平的监控管理系统基础上，开发、建设、应用具有国内一流水平的路灯单灯控制系统，可以进一步提高全市路灯监控管理水平，促进路灯节能工作的顺利实施，充分发挥系统在路灯建设、管理、维护、节能工作中的枢纽与核心作用。

现有的城市灯光控制系统，一般采用的都是设置多个开关柜，来对整个城市灯光进行分片控制，每个开关柜一般负责半径500~1000米之内所有灯光的开和关，开则全开，关则全关。

这是一个对路灯的集中控制系统，无法做到对每一盏路灯的精细化管理，给路灯管理带来几方面的问题：1、无法监控每一盏灯的运行状态，因此当某一条线路上的某一盏灯发生故障时，控制中心无法及时发现和处理，通过人工巡查方式进行管理则不仅成本很高，而且管理效率低下。

2、无法及时准确地统计亮灯率和对每一盏路灯的工作情况进行准确的评估。

3、控制策略只能针对整条线上的所有路灯，无法对每一盏灯的具体工作方式进行精确的调整和控制，因此无法实现一些复杂的节能控制策略，如某一盏灯的调光策略或开关时间策略。

单灯控制系统的目的是要达到针对每一盏路灯的单独控制，包括对每盏灯单独的参数设置、亮灯策略、故障检测和运行状态的管理和控制。

在原来针对每一回路进行集中控制的基础上，增加单灯控制的意义在于：1、节能减排。

实际的测量表明，通过对单灯设计合理的亮灯策略，达到路灯的有效节能。

对于大城市来说，亮灯节能是降低能耗的重要手段。

2、通过对每一个盏路灯运行状况的监测，提高管理效率和降低管理成本，提高路灯管理的信息化和自动化水平。

管理的内容包括：3、大幅度减少经济损失单灯监控模块可以直接控制单盏路灯的开关，并在线采集光源的电压、电流、有功功率、功率因素等参数；同时可以提供光源的故障信息等，系统具有电缆防盗功能，能全天候检测电缆偷盗情况。

2系统结构系统总体结构图如图所示，系统设计采用三层结构：1.监控中心：构建基础数据库、基础GIS、动态数据服务，实现自动化监控节能管理、安全运营管理、维护调度管理、突发事件处理等功能。

在监控中心用若干计算机和服务器设备建立一个计算机局域网络，通过GPRS/CDMA服务，实现远端现场数据、处理和控制，同时通过大屏幕投影，将现场情况、数据报表、地理信息数据进行反应和显示，以供用户进行管理和决策；同时中心还配备光照采集、GPS校时、不间断电源等，保障中心系统稳定可靠地运行。

2.通讯层：路灯监控部分采用GPRS/CDMA通讯方式实现，告警采用GSM短信息方式发送，授权用户还可以通过Internet网络远程访问系统。

3.采集执行层：实现路灯的手/自动采集和控制，单灯节能控制及故障安全检测以及电缆防盗告警。

2.1 监控中心设计监控中心是整个系统运行的核心部分，由其承担整个系统的运行及数据的核心处理，同时将各项功能业务派工到对应的职能、巡管、维护班组。

监控中心主要由服务器、监控工作站、网络系统及相关软件系统组成，网络采用综合布线；系统配备光照仪、短信报警装置、GPS校时系统等，系统的移动控制由可接入互联网的移动笔记本实现或智能手机实现；监控中心稳定电源由UPS供应；由于采用B/S架构，分控中心只需配置工作站即可实现相应功能。

2.2 前端系统设计监控前端是本系统的重要组成部分，涉及的数量大，分布广，该部分运行的正常与否是系统正常工作的关键。

2.2.1前端系统组成系统采用GPRS/CDMA通讯方式，兼容GSM，在开关箱中安装“监控终端设备”，它具有监控和通讯功能，并可以通过载波通讯模块与“单灯监控模块”通讯；每盏路灯中有“单灯监控模块”。

通过专用通讯模块，监控中心的电脑可以跟每台“监控终端设备”通讯，实现如下基本功能：●按需控制开关灯●接收各类报警信息●采集现场的电流电压●采集每盏灯的运行状态●控制每盏灯的状态2.2.2 RTU监控终端通过RTU监控终端设备，实现路灯终端的数据采集、监控、控制、单灯的控制。

路灯监控终端把采集的信息和监控到的路灯数据（如电压、电流等）及时可靠地传送到监控中心，同时从监控中心接收控制、设置命令，保证指挥中心对路灯进行实时的监控。

我方自主研发的监控终端产品RTU，其核心部分设计采用了我公司的先进控制技术：现场总线技术。

该设备具备以下先进性：热插拔板卡设计。

可以根据系统复杂度选择板卡，板卡之间采用高速的LnxAll总线相连，电气上相互独立，任一板卡损坏不影响整个系统运行。

采用32位主流ARM单片机和嵌入式操作系统，具有很强的可扩充性。

完善的数据采集。

采集的数据可分为智能量和非智能量。

智能量例如采集监控一体机旁的电表度数等，非智能量例如开关灯状态、电流、电压等。

自检。

本设备具有完善的自检能力，在发生故障时，能自动向监控中心报告以便及时维护，遇到严重故障则自动重新启动。

远程维护。

可以采用PC机经过网络远程连接到监控终端，实现故障诊断、复杂参数配置和调整，可以远程复位整个一体机或复位某个板卡。

三相供电。

电源板采用三相取电，只要其中任一相位有电即可正常工作。

具有多个外部通讯接口，支持RS232、RS485串口通讯。

完善的蓄电池充电电路，具有过充、过放电保护。

通讯断电复位。

可级联。

这至少有两个优点，一个是相邻的监控一体机级联后可以共享一个通讯介质，节省通讯成本；另外一个是处于通讯盲区的监控一体机可以通过相邻的监控一体机实现与监控中心通讯，这大大地提高了通讯的可靠性。

可以通过手持设备查询、设置、控制、诊断监控。

具有良好的电磁兼容性和抗干扰能力。

具有控制、查询单灯功能。

2.2.3单灯监控模块单灯监控系统是一个基于现有城市灯光监控管理平台上工作的分布式、集散型、网络化、全开放的监控系统，包括控制管理中心和若干个分控点，能对独立分布的各种路灯设备进行集中监控和维护管理，系统采用原开关箱中监控装置提供的无线传输通道工作，单灯监测控制部分主要处于整个完整的监控系统的底层子系统。

相关设备主要由路灯检测控制单元、单灯通讯单元、通讯适配器等设备系列组成。

1）可以配合监控软件平台在监控中心进行实时监控、调节、策略设置；2）在每盏路灯内，安装单灯监控模块（通讯单元可以选配），检测每盏灯的亮灯情况，并响应单灯检测终端的命令或者根据预先设置的策略，通过单灯监控单元适时进行控制和节能操作，还可以通过通讯单元将信息反映给单灯检测终端；3）通过单灯装置的通讯单元，可以实现路灯照明的各种故障检测，并实现故障主动上报。

3系统功能设计3.1 系统主要技术指标系统最大容量：1个主站，9999个监控点可以实现群控、组控和单控系统终端测量精度优于1%通信方式：监控部分采用GPRS/CDMA通信方式工作环境温度：监控终端为-25℃～65℃数据采集精度：采集精度优于1%3.2 单灯监控管理系统功能我方提供的单灯监控防盗管理系统是一个基于城市亮灯监控管理平台工作的功能性监控管理子系统，具备了以下主要功能。

3.2.1扩展的地理信息系统(GIS)以原有开关箱、开关、电源、线路等地理信息系统（GIS）为基础，进一步实现面向光源、灯具的地理信息管理，从而实现城区监控、地理信息有机组合。

3.2.2指定到灯具的手自动遥控和调节系统可以根据不同类型的路灯控制策略要求，把全市路灯分成多重控制策略，策略可以指定到每一盏灯，根据实际需要打开或关闭单灯、一组灯、所有灯，实现按需照明，节能率设定。

3.2.3指定到光源的自动、手动巡测和选测调度端能按设定的时间周期自动进行定时巡测。

操作者也可随时手动巡测和选测各盏灯运行的电压、电流、有功功率和功率因素等电量数据、开关状态等数据开关信息以及各终端的其它开关量输入等数据。

3.2.4节能控制方案根据不同类型的路灯控制要求、节能率要求、电压的三相平衡情况，可以把路灯分别设置成不同的功能组，分别采用预置的控制方案。

4企业简介杭州瑞琦信息技术有限公司位于有“天堂硅谷”之称的杭州高新技术园区内，成立于2002年，是一家以浙江大学信息学院控制系为技术依托，隶属于杭州高新区的高新技术企业和留学生创业企业。