城市照明单灯监控系统技术浅析

城市照明单灯监控系统技术浅析

发表时间：2017-07-13T14:05:25.267Z 来源：《基层建设》2017年第8期作者：刘广海[导读] 为适应今后发展的需要及全面提高照明管理及服务水平，以信息技术为依托，将城市照明的监控与管理推向信息化、自动化已势在必行。

临沂市城市照明管理处

随着城市建设快速发展，道路照明和照明监控也得到了前所未有的大发展。良好、优美、和谐的夜间环境已经成为市民的基本需求。为适应今后发展的需要及全面提高照明管理及服务水平，以信息技术为依托，将城市照明的监控与管理推向信息化、自动化已势在必行。目前城市照明监控主要采用集中式监控，只能监控到控制箱的各输出回路，管理较为粗放，不能实现对每个照明灯具精细化控制和管理；因此，寻找一种高效的照明监控、运营维护的管理模式，在提高城市照明监控管理的精细化和服务水平成为城市照明行业亟待解决的关键问题。

现提出建立城市照明单灯监控系统管理模式下的信息系统，实现基于资源管理平台的精细化管理，将产生良好的经济效益、社会效益、管理效益。

一、城市照明单灯监控系统的构成

城市照明单灯监控系统主要由以下三部分组成： 1、前台自动化监控设备

主要由主控终端、单灯集中器、单灯控制器组成。主要功能有开关灯控制、测量各运行参数、监测各种运行状态、故障及时报告、单灯监控等功能。

2、通讯网络

通讯系统是信息传送的通道，起到后台与前台沟通桥梁的作用。城市照明控制领域根据不同的业务需求、不同的使用环境有多种不同的通讯方式。根据城市照明自动化监控管理系统的网络模型，具体有以下两种通讯需求：城市照明监控终端与监控指挥中心之间的通讯、单灯监测终端与照明监控终端集中器的通讯。

3、后台系统

后台系统由通讯服务器、数据库服务器、WEB服务器、MIS服务器、监控主机、浏览PC、交换机、路由器、防火墙、显示系统等组成。

二、城市照明单灯监控系统的技术要求

1、通讯网络

城市照明监控终端与监控指挥中心之间的通讯采用GPRS通讯方式，单灯监测终端与照明监控终端集中器的通讯采用ZigBee通讯。

2、硬件

硬件设计应满足功能性、可靠性、维护性、易用性、软件兼容性、安全性和电磁兼容性，安全性设计按《信息技术设备的安全》GB4943—2001的有关规定和《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》GB/T17618—1998的有关规定。

3.软件

软件设计满足功能性、可靠性、可用性、易用性、可维护性和可移植性；遵循系列化、标准化、模块化、中文化和向下兼容的原则。软件技术规范、字符集和字型符合相应的国家标准，具有在线修改运行参数和在线修改屏幕显示画面等功能。系统采用开放的数据结构。管理人员可通过系统网络连结成分控终端，方便查询系统运行资料。同时要满足系统的可靠性、系统实时性、容量和处理能力等要求。

三、城市照明单灯监控系统的主要功能系统在实现城市照明遥控、遥讯、遥测、单灯监控等功能的同时，以信息资源为中心、以工作计划为指导、以业务流程为主线、以预防维护为目标，利用计算机网络技术，将城市照明资产管理、监控管理、规划管理、工程管理、维护管理实现数字化、规范化、智能化和科学化，以满足日益发展的城市照明管理的需求。

1、单灯监控功能。

灯端具有开关灯控制功能，包含1路、2路控制，可扩展到8路控制；灯端具有电流测量功能，包含1路、2路控制，可扩展到8路；灯端具有灯亮度时控开关灯控制功能；具有单灯开关灯状态报告、开关灯状态异常报警、欠流报警、过流报警、通讯异常报警、光源故障报警等功能；具有遥控开关灯功能；

具有遥测电参数功能；

具有遥信查询终端工作状态功能；

具有远程配置及查询各项设置功能；具有自动中继功能，保证通讯稳定、可靠；数据掉电保护功能：在掉电时保持数据不丢失和时钟走时精确；可通过RS485接口与其它终端或PC机通讯；具有单灯节能接口。

2、子站自运行

终端采用独立的、高精度的时钟芯片，年累计运行误差小于1分钟，为准确的开关灯提供的基础；终端内保存有按照等亮度开关灯要求设计的开关灯时间年表，该年表将每天的开关灯时间精确到分钟；即使在通讯中断的情况下终端仍然可以按照预设的年表来实现准确、科学的开关灯。这些都为终端的单兵作战提供了保障，使终端可以脱离后台独立运行，同时仍然能够保证开关灯时间的一致性。

四、城市照明单灯监控系统的施工方案

1、单灯终端安装图

2、安装方法

1）单灯集控终端安装在控制箱内，使用485线与自动化终端连接通讯。

2）单灯监控灯端安装在每一支杆内。

3）单灯监控灯端的L接于长明灯保险前端解开的线上，N接于零线上；K1接于长明灯保险前端上，K2进接于半夜灯保险前端解开的线上，K2出接于半夜灯保险前端上，Kn接于对应的到灯泡的零线上。

4）在灯杆的3到4米处安放zigbee通讯天线，天线安装在防水、防紫外线处理的支架上。

5）使用2个铆钉把zigbee通讯天线支架固定在灯杆上，如单灯监控灯端天线安装图。

6）记录好安装单灯监控灯端编号及灯杆号。

五、城市照明单灯监控系统的管理应用

照明实时监控管理功能实际为城市照明自动化监控管理系统，通过本系统的平台整合为数字化城市照明全资产智能监控管理信息系统的子系统，实现对城市照明设施的实时监控管理功能。它具有遥控、遥讯、遥测、单灯控制、光控、数据采集、历史运行数据分析、操作日志记录、报表查询及导出功能。

1、遥控

对系统内照明控制点可按预定程序实时、分时实现面控（全市或某一城区）、线控（某一线路）、点控（任一灯位）。根据城市所在经纬度，一年四季实际光照时间和晨昏时间，设定基础开关灯曲线，并结合天空元照度采集系统检测环境亮度的变化，实现自动开关灯。

2、遥测

对系统内的照明控制点实现远程遥测功能，采集的数据内容包括电压、电流、功率、功率因数、亮灯率等运行数据。该数据保存到数据库中，便于进行系统的分析及查询。

3、遥信

监测系统内的各照明控制点的当前状态及接收报警信息。包括断路器状态、交流接触器状态、门开关状态、供电状态、手动开关状态等。

4、自动和手动遥控

系统可以根据不同类型的城市照明控制要求，把管辖范围内部分路灯、重要楼宇等分成若干个组实现群控和组控；采用时控与光控相结合的控制方案，自动遥控开/关全夜灯、半夜灯和饰灯等；也可以手动对全夜灯和饰灯进行遥控开/关操作；设置修改开关灯的光控照度值和光控作用的有效时段；在特殊情况下，可实现实时开、关灯，且系统允许定制预约开关灯执行时间。

5、自动巡测、手动巡测和选测

监控中心能按设定的时间周期、开/关灯前后任意固定时间周期自动进行定时巡测照明监控点电参数。

值班人员也可随时手动巡测和选测各照明监控点的电参数。

6、报警处理及转发

系统的报警功能包括：白天亮灯、晚上熄灯、箱门开启、线路缺相、短路、断路、过压、欠压、过流、欠流、亮灯率过低和供电线路停电以及断路器跳闸、接触器故障等。

系统能够将不同的照明监控点，不同的报警类型，分别发送给相应的维护、维修人员。

当监控终端主动报警或中央控制室在遥测时发现有报警时，监控中心自动根据设置进行短息的处理。例如：用语音或手机短信的方式报出故障的有关信息，如故障地点、名称、控制箱位置、故障原因等。

7、自动计算亮灯率

装有单灯监测终端的照明线路，应能够自动进行亮灯率计算；没有安装单灯监测终端的照明线路，应可以根据电压、电流、有功功率和功率因数的变化自动进行亮灯率估算。

8、查询终端当前各种运行状态

系统可以查询终端当前各种运行状态，包括门开关状态、现场手动开关位置、现场温度、信号强度、各路是否开灯、输入电压、输出电压、输入电流、各路输出电流、各路有功功率、各条输出线路是否正常等。

9、数据查询、分析、报表、打印

数据的查询分析项目包括：历史和巡测电参数（电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因素）、亮灯率信息、报警报告信息、日志记录、监控终端状态变化记录、节能率统计分析、系统运行效率分析、系统每日的综合信息分析统计等；

对照明监控点任意线路、任意时段的数据进行查询、分析；

对任意一天的实际开关灯时间、当时的照度和日出日落时间等记录进行查询、分析；

对历史故障进行查询和打印；

数据显示的方式包括表格、曲线图、直方图等；

数据查询分析的结果，可以以报表的方式输出，并可打印。

10、全球卫星定位系统（GPS）自动校时

运用全球卫星定位系统对监控中心的各计算机准确校时，保证工控机和局域网内所有微机时钟的准确性与一致性。并定期为各监控终端校时，使终端与监控中心的时间一致。

在全市路灯控制箱控制范围内的所有功能性照明路灯灯杆内分别安装一台路灯单灯监控终端，实现单灯的开关灯控制、故障的及时和主动报警，从而实现精细化监控，为第一时间发现故障提供技术保障，节约人力成本，提高服务水平。实现城市照明单灯监控系统具体建设目标。

建立起实用、科学的数字城市照明单灯监控系统，在提高城市照明监控管理的精细化和服务水平的同时将产生良好的经济效益、社会效益、管理效益。为更好的推动城市建设快速发展，建设良好、优美、和谐的夜间环境发挥出应有的积极地建设性作用。