城市路灯控制系统的无线解决方案

摘要:& nbsp;本文针对目前城市路灯照明系统存在的问题,如自动化管理水平还不很高、系统可靠性不高等,提出了一个较为完善的路灯的集中监控系统。该系统集无线通讯技术、自动化控制技术、传感器技术、监控系统组网技术、软件技术、数据库技术和地理信息技术于一体,为城市路灯照明系统的新建或改造升级提供稳定、可靠、低成本的实施方案。
关键词:路灯;无线监控;GPRS;指令;数据库

1 引言

在我国,大部分城市特别是中小城市的路灯系统自动化管理水平还不很高,仍采用早期的钟控、光控或人工控制技术,系统可靠性低,特别是当季节、气候变化时不能及时改变开关时间,当有些路灯坏掉时特别是电缆被盗也不容易及时发现,另外还无法对新型景观灯实行有效的控制(如节假日自动开关灯),从而对城市照明造成很大影响。

& nbsp;& nbsp;& nbsp; RLCS-1001型路灯无线监控系统是郑州大学与深圳蓝谱里克公司联合研制的、具有独立知识产权的一个比较完善的路灯的集中监控系统,如图1所示。该系统集无线通讯技术、自动化控制技术、传感器技术、监控系统组网技术、软件技术、数据库技术和地理信息技术于一体,是一个城市的路灯系统良好运行的可靠保障。

2.系统主要功能

2.1 控制功能

钟控和光控相结合,系统提供灵活、方便、可靠的开关灯控制功能,监控中心自动执行群控开关灯,也可全天候控制任一智能终端执行开关灯,可随意设置半夜灯(省电模式),可对一年中的各类节假日进行开关灯设置。

2.2 数据采集分析功能

每个智能终端的电压、电流、电度数、功率因数和功率等参数通过无线信道发送回监控中心,监控中心主机对这些数据加以分析、处理后,以直观的图形或表格形式提供管理人员,为决策提供准确的依据。

2.3 网络与数据查询功能

& nbsp;& nbsp;& nbsp; 位于路灯处领导办公室的电脑和路灯运行、调度等管理科室的电脑,均可作为管理中心与监控中心主机通过互连网组成监控网络系统,形成一个统计、查询、决策系统。必要时可以由管理人员直接通过自己的手机对智能终端进行控制和查询。

2.4 报警功能

智能终端处出现停电、交流接触器损毁甚至电缆被盗等故障时,均在监控中心或值班室实时发出声光告警信号,并在电脑显示器上显示故障位置(某智能终端的某一支线)、故障的状况与类型,如情况紧急还可直接显示在主管领导的手机上。管理人员根据对运行状态的统计分析,及时诊断故障的地点及类型,并可对可能发生故障的状态进行预测。

2.5 丰富的显示功能

监控中心的显示器选用工作站使用的大屏幕显示器,除了操作界面与测控参数外,还可以现场模拟显示全市路灯状况以及各智能终端处的测控参数与状态,可局部放大显示。

2.6 掉电保护功能

& nbsp;& nbsp;& nbsp; 智能终端设计有备用电池,以确保交流供电中断后,系统仍能正常运行,智能终端的数据保存在EEPROM中,永不丢失,24小时内保障同监控中心的通讯。监控中心配备UPS不间断电源, 保证主机的正常运行和与智能终端的通讯联系。

2.7 保密功能

监控中心可以设定自己的系统命令密码,在本系统中,只有符合密码的命令被接收执行,不符合密码的命令一律抛弃。这样可以提高系统的稳定性,以防被其他无关人员的干扰。

图1 系统组网原理图

3.系统主要技术指标

a)& nbsp; 遥控命令响应时间 & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & lt; 60 秒

b)& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; 遥控正确率& nbsp;& nbsp;& nbsp; ≥ 99.99%

c)& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; 报警响应时间 & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & lt;1秒

d)& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; 系统MTBF& nbsp; & nbsp;≥ 20000 h

e)& nbsp; 测量量精度 & nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;0.5 级

f)& nbsp; 电能测量精度 & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; 1 级

g)& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; 系统容量 & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; >65536

h)& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; 独立控制能力& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; 4路/终端

i)& nbsp;& nbsp; 可接变压器数& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; 2个/终端

j)& nbsp;& nbsp; 控制距离& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; 2公里/终端

k)& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; 工作温度范围& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; & nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; -20℃--65℃

l)& nbsp;& nbsp; 应用条件& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; GSM覆盖区域

4.智能终端的主要特点

图2 智能终端的控制原理

& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp;& nbsp; 智能终端的控制原理如图2所示,它以微处理器为核心,采用微信号处理技术,通过传感器进行全隔离采样,完成现场电流、电压及功率、功率因数等数据的采集;并根据调度端的命令,完成数据的传送和对各路路灯的控制;当现场发生故障时可以一边发出本地声光告警,一边把告警信息传送到监控中心,保证系统安全正常运行;当与调度端通信中断时,可根据存储的开关灯时间和光照强度自动独立运行,绝对保证路灯运行的可靠性。其主要特点如下:

① 硬件设计模块化,每路有一个单独的控制模块,最多可接4路;

② 智能终端内有电池,掉电后24小时内仍能正常运行;

③ 工作电源与控制电源各自独立,提高了系统的可靠性;

④ 可以显示现场的工作时间;

⑤ 智能终端设定参数后可以脱离系统使用,具有本地智能开关灯的独立运行功能。

5.软件主要功能

系统采用局域网方式,可根据用户要求扩展为相应的客户机/服务器(C/S)模式,并与SQL数据库实现连接共享。操作系统为中文Windows2000,采用视窗化语言设计,中文人机界面,鼠标操作,所有命令、查询和打印均非常直观简便。

主要功能如下:

① 与光控系统同时控制所有智能终端开关路灯;

② 给所有智能终端校时或设置开关灯时间;

③ 接收所有智能终端发来的自动开关灯信息;

④ 在电子地图上进行操作,显示当前城市中所控制部分的所有路灯状态:亮、灭或故障;

⑤ 接收并显示所有智能终端发来的告警信息,如门开、灯坏、电缆被盗、停电等;

⑥ 显示某个智能终端的状态信息:电压、电流和用电度数等;

⑦ 日报表的汇总和打印;

⑧ 历史控制信息和告警信息查询、统计、打印等。

6.应用实例

2005年8月,我们应用本系统对广东省某市原有控制系统进行了改造,在现场施工过程中发现各个控制点所控制的路数是不同的,有的简单,仅控制一路,但复杂的则需要控制十几路,为此我们采取一个控制模块用并联的方式去同时控制多个接触器的方法,很好地解决了这个问题。在近一年的运行期间,智能终端经受了南方多雨潮湿、闷热气候的严峻考验,始终处于稳定运行状态,实现了各项设计指标。

本文作者创新点:

本文提出了一个较为完善的路灯的集中监控系统。该系统集无线通讯技术、自动化控制技术、传感器技术、监控系统组网技术、软件技术、数据库技术和地理信息技术于一体,为城市路灯照明系统的新建或改造升级提供稳定、可靠、低成本的实施方案。

参考文献:

[1] 冯建华,周立柱,主编. 数据库系统设计与原理. 北京:清华大学出版社.2004.7

[2] 谭浩强,主编. Visual Basic 6.0中文版提高与应用. 北京:电子工业出版社.1999.11

[3] 汤惟,主编. 软件工程基础. 西安:西安交通大学出版社.2000.3

[4] 王兆义,小型可编程控制器实用技术[M],机械工业出版,2004年

[5] 郭宗义等,可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术[M[,人民邮电出版社,2002年

[6] 唐建国, 余斌. PLC在教学楼照明控制系统中的应用[J]. 微计算机信息, 2006, 2-1: P111-112、P152

[7] 饶运涛,邹继军.现场总线CAN原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003.6.

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[9] SJA1000 Stand-alone CAN controller, Philips Semiconductors, 1997.