城市照明單燈智能控制管理系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、城市照明單燈智能控制管理系統(tǒng)1 項目概述1.1 單燈系統(tǒng)的建設(shè)意義路燈單燈智能控制系統(tǒng)(簡稱單燈控制系統(tǒng))即對燈具進(jìn)行監(jiān)控智能管理，既保障照明質(zhì)量，又節(jié)能減排，提效降耗，從而實現(xiàn)對沒一盞燈具實現(xiàn)“按需照明”和“精確管理”，并且配置電纜防盜報警功能。實施路燈單燈智能控制系統(tǒng)的意義主要在于：在實現(xiàn)城市照明精細(xì)化管理的同時，又通過合理的照明管理實現(xiàn)了路燈節(jié)能，大大減少電纜偷盜情況。為實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，國家確定了十大節(jié)能工程，其中一項是綠色照明工程。城市照明耗能占我國照明耗電的比例很大，因此，在滿足城市照明要求的前提下通過合理的管理手段實現(xiàn)照明節(jié)能，對實現(xiàn)城市的節(jié)能減排指標(biāo)是非常有意義的。國家城市道路

2、照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)第7.2.5條規(guī)定了城市道路照明可采用的節(jié)能措施要求：在深夜宜選擇下列措施降低路面亮度（照度）： 深夜時關(guān)閉一盞光源； 關(guān)閉不超過半數(shù)的燈具，但不得關(guān)閉沿道路縱向相鄰的兩盞燈具。通過單燈控制系統(tǒng)可實現(xiàn)的合理的照明節(jié)能管理手段包括：為了節(jié)約能源，采用后半夜關(guān)閉某些輔助路燈的電源，實行隔盞亮燈或開二滅一的方法降低亮燈密度，從而降低電能支出也是一個有效的途徑。可以采用切斷間隔燈桿上的照明光源或者切斷同一燈桿上的部分照明光源?；谀壳俺鞘姓彰鳜F(xiàn)狀，我們提出了“按需照明、精細(xì)管理”的概念，通過單燈控制系統(tǒng)實現(xiàn)基于統(tǒng)一路燈管理平臺的遠(yuǎn)程化、精細(xì)管理，將產(chǎn)生良好的社會效益、經(jīng)濟效益和管理效益。1

3、、經(jīng)濟效益：采用路燈單燈控制系統(tǒng)以后，全市范圍內(nèi)的路燈全夜燈、半夜燈的開關(guān)均可實現(xiàn)以資源管理為核心的按需照明和精確到每一盞燈精細(xì)化管理。由于減少了開燈時間，延長了光源電器壽命，降低管理運行成本，進(jìn)一步提高了經(jīng)濟效益，實現(xiàn)按需調(diào)控照明亮度，節(jié)約能源和管理運行費用。2、社會效益：采用路燈單燈控制系統(tǒng)后，由系統(tǒng)對全市范圍內(nèi)城市照明的每一盞路燈的開關(guān)操作實現(xiàn)自動控制，與此同時，由計算機對每一盞路燈的狀態(tài)進(jìn)行高效快速巡測，調(diào)度人員可以在故障發(fā)生后及時了解故障的地點和狀態(tài)，為快速、及時修復(fù)提供了強有力的保障。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

4、大的社會效益，從而進(jìn)一步提高城市的形象。3、管理效益：路燈單燈控制系統(tǒng)利用計算機及時、全面地發(fā)現(xiàn)每一盞路燈運行中出現(xiàn)的故障，實現(xiàn)真正意義上的“值班等待報警”，不僅大大減少了城市照明巡視人員和車輛損耗，降低了維修成本，而且在檢修車出發(fā)之前已經(jīng)知道了故障的準(zhǔn)確地點和基本狀態(tài)，無需靠人工查找檔案圖紙、單純的文字性數(shù)據(jù)庫信息及巡線查找，因而大幅縮短了維修響應(yīng)時間、提高了檢修效率，大大減少了電纜偷盜情況，保證路燈亮燈率，由此將產(chǎn)生極大的經(jīng)濟效益。1.2 單燈系統(tǒng)的實施目標(biāo)確保按時、按需點亮每一盞燈，并能有效地節(jié)省路燈的用電電量、延長燈具的使用壽命、降低城市路燈的維護和管理的成本、提高管理效率是單燈智能管

5、控系統(tǒng)追求的目標(biāo)。在現(xiàn)有國內(nèi)領(lǐng)先水平的監(jiān)控管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上，開發(fā)、建設(shè)、應(yīng)用具有國內(nèi)一流水平的路燈單燈控制系統(tǒng)，可以進(jìn)一步提高全市路燈監(jiān)控管理水平，促進(jìn)路燈節(jié)能工作的順利實施，充分發(fā)揮系統(tǒng)在路燈建設(shè)、管理、維護、節(jié)能工作中的樞紐與核心作用?，F(xiàn)有的城市燈光控制系統(tǒng)，一般采用的都是設(shè)置多個開關(guān)柜，來對整個城市燈光進(jìn)行分片控制，每個開關(guān)柜一般負(fù)責(zé)半徑5001000米之內(nèi)所有燈光的開和關(guān)，開則全開，關(guān)則全關(guān)。這是一個對路燈的集中控制系統(tǒng)，無法做到對每一盞路燈的精細(xì)化管理，給路燈管理帶來幾方面的問題：1、 無法監(jiān)控每一盞燈的運行狀態(tài)，因此當(dāng)某一條線路上的某一盞燈發(fā)生故障時，控制中心無法及時發(fā)現(xiàn)和處理，通過

6、人工巡查方式進(jìn)行管理則不僅成本很高，而且管理效率低下。2、 無法及時準(zhǔn)確地統(tǒng)計亮燈率和對每一盞路燈的工作情況進(jìn)行準(zhǔn)確的評估。3、 控制策略只能針對整條線上的所有路燈，無法對每一盞燈的具體工作方式進(jìn)行精確的調(diào)整和控制，因此無法實現(xiàn)一些復(fù)雜的節(jié)能控制策略，如某一盞燈的調(diào)光策略或開關(guān)時間策略。單燈控制系統(tǒng)的目的是要達(dá)到針對每一盞路燈的單獨控制，包括對每盞燈單獨的參數(shù)設(shè)置、亮燈策略、故障檢測和運行狀態(tài)的管理和控制。在原來針對每一回路進(jìn)行集中控制的基礎(chǔ)上，增加單燈控制的意義在于：1、 節(jié)能減排。實際的測量表明，通過對單燈設(shè)計合理的亮燈策略，達(dá)到路燈的有效節(jié)能。對于大城市來說，亮燈節(jié)能是降低能耗的重要手段

7、。2、 通過對每一個盞路燈運行狀況的監(jiān)測，提高管理效率和降低管理成本，提高路燈管理的信息化和自動化水平。管理的內(nèi)容包括：3、 大幅度減少經(jīng)濟損失單燈監(jiān)控模塊可以直接控制單盞路燈的開關(guān)，并在線采集光源的電壓、電流、有功功率、功率因素等參數(shù)；同時可以提供光源的故障信息等，系統(tǒng)具有電纜防盜功能，能全天候檢測電纜偷盜情況。2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖所示，系統(tǒng)設(shè)計采用三層結(jié)構(gòu)：1. 監(jiān)控中心：構(gòu)建基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)GIS、動態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)，實現(xiàn)自動化監(jiān)控節(jié)能管理、安全運營管理、維護調(diào)度管理、突發(fā)事件處理等功能。在監(jiān)控中心用若干計算機和服務(wù)器設(shè)備建立一個計算機局域網(wǎng)絡(luò)，通過GPRS/CDMA服務(wù)，實現(xiàn)遠(yuǎn)端現(xiàn)

8、場數(shù)據(jù)、處理和控制，同時通過大屏幕投影，將現(xiàn)場情況、數(shù)據(jù)報表、地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行反應(yīng)和顯示，以供用戶進(jìn)行管理和決策；同時中心還配備光照采集、GPS校時、不間斷電源等，保障中心系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運行。2. 通訊層：路燈監(jiān)控部分采用GPRS/CDMA通訊方式實現(xiàn)，告警采用GSM短信息方式發(fā)送，授權(quán)用戶還可以通過Internet網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)。3. 采集執(zhí)行層：實現(xiàn)路燈的手/自動采集和控制，單燈節(jié)能控制及故障安全檢測以及電纜防盜告警。2.1 監(jiān)控中心設(shè)計監(jiān)控中心是整個系統(tǒng)運行的核心部分，由其承擔(dān)整個系統(tǒng)的運行及數(shù)據(jù)的核心處理，同時將各項功能業(yè)務(wù)派工到對應(yīng)的職能、巡管、維護班組。監(jiān)控中心主要由服務(wù)器、監(jiān)控

9、工作站、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及相關(guān)軟件系統(tǒng)組成，網(wǎng)絡(luò)采用綜合布線；系統(tǒng)配備光照儀、短信報警裝置、GPS校時系統(tǒng)等，系統(tǒng)的移動控制由可接入互聯(lián)網(wǎng)的移動筆記本實現(xiàn)或智能手機實現(xiàn)；監(jiān)控中心穩(wěn)定電源由UPS供應(yīng)；由于采用B/S架構(gòu)，分控中心只需配置工作站即可實現(xiàn)相應(yīng)功能。2.2 前端系統(tǒng)設(shè)計監(jiān)控前端是本系統(tǒng)的重要組成部分，涉及的數(shù)量大，分布廣，該部分運行的正常與否是系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。2.2.1前端系統(tǒng)組成系統(tǒng)采用GPRS/CDMA通訊方式，兼容GSM，在開關(guān)箱中安裝“監(jiān)控終端設(shè)備”，它具有監(jiān)控和通訊功能，并可以通過載波通訊模塊與“單燈監(jiān)控模塊”通訊；每盞路燈中有“單燈監(jiān)控模塊”。通過專用通訊模塊，監(jiān)控中心的電腦

10、可以跟每臺“監(jiān)控終端設(shè)備”通訊，實現(xiàn)如下基本功能：l 按需控制開關(guān)燈l 接收各類報警信息l 采集現(xiàn)場的電流電壓l 采集每盞燈的運行狀態(tài)l 控制每盞燈的狀態(tài)2.2.2 RTU監(jiān)控終端 通過RTU監(jiān)控終端設(shè)備，實現(xiàn)路燈終端的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、控制、單燈的控制。路燈監(jiān)控終端把采集的信息和監(jiān)控到的路燈數(shù)據(jù)（如電壓、電流等）及時可靠地傳送到監(jiān)控中心，同時從監(jiān)控中心接收控制、設(shè)置命令，保證指揮中心對路燈進(jìn)行實時的監(jiān)控。我方自主研發(fā)的監(jiān)控終端產(chǎn)品RTU，其核心部分設(shè)計采用了我公司的先進(jìn)控制技術(shù)：現(xiàn)場總線技術(shù)。該設(shè)備具備以下先進(jìn)性：熱插拔板卡設(shè)計。可以根據(jù)系統(tǒng)復(fù)雜度選擇板卡，板卡之間采用高速的LnxAll總線相

11、連，電氣上相互獨立，任一板卡損壞不影響整個系統(tǒng)運行。 采用32位主流ARM單片機和嵌入式操作系統(tǒng)，具有很強的可擴充性。 完善的數(shù)據(jù)采集。采集的數(shù)據(jù)可分為智能量和非智能量。智能量例如采集監(jiān)控一體機旁的電表度數(shù)等，非智能量例如開關(guān)燈狀態(tài)、電流、電壓等。 自檢。本設(shè)備具有完善的自檢能力，在發(fā)生故障時，能自動向監(jiān)控中心報告以便及時維護，遇到嚴(yán)重故障則自動重新啟動。 遠(yuǎn)程維護。可以采用PC機經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程連接到監(jiān)控終端，實現(xiàn)故障診斷、復(fù)雜參數(shù)配置和調(diào)整，可以遠(yuǎn)程復(fù)位整個一體機或復(fù)位某個板卡。 三相供電。電源板采用三相取電，只要其中任一相位有電即可正常工作。 具有多個外部通訊接口，支持RS232、RS485

12、串口通訊。 完善的蓄電池充電電路，具有過充、過放電保護。 通訊斷電復(fù)位。 可級聯(lián)。這至少有兩個優(yōu)點，一個是相鄰的監(jiān)控一體機級聯(lián)后可以共享一個通訊介質(zhì)，節(jié)省通訊成本；另外一個是處于通訊盲區(qū)的監(jiān)控一體機可以通過相鄰的監(jiān)控一體機實現(xiàn)與監(jiān)控中心通訊，這大大地提高了通訊的可靠性。 可以通過手持設(shè)備查詢、設(shè)置、控制、診斷監(jiān)控。 具有良好的電磁兼容性和抗干擾能力。 具有控制、查詢單燈功能。 2.2.3單燈監(jiān)控模塊單燈監(jiān)控系統(tǒng)是一個基于現(xiàn)有城市燈光監(jiān)控管理平臺上工作的分布式、集散型、網(wǎng)絡(luò)化、全開放的監(jiān)控系統(tǒng)，包括控制管理中心和若干個分控點，能對獨立分布的各種路燈設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控和維護管理，系統(tǒng)采用原開關(guān)箱中監(jiān)

13、控裝置提供的無線傳輸通道工作，單燈監(jiān)測控制部分主要處于整個完整的監(jiān)控系統(tǒng)的底層子系統(tǒng)。相關(guān)設(shè)備主要由路燈檢測控制單元、單燈通訊單元、通訊適配器等設(shè)備系列組成。1）可以配合監(jiān)控軟件平臺在監(jiān)控中心進(jìn)行實時監(jiān)控、調(diào)節(jié)、策略設(shè)置；2）在每盞路燈內(nèi)，安裝單燈監(jiān)控模塊（通訊單元可以選配），檢測每盞燈的亮燈情況，并響應(yīng)單燈檢測終端的命令或者根據(jù)預(yù)先設(shè)置的策略，通過單燈監(jiān)控單元適時進(jìn)行控制和節(jié)能操作，還可以通過通訊單元將信息反映給單燈檢測終端；3）通過單燈裝置的通訊單元，可以實現(xiàn)路燈照明的各種故障檢測，并實現(xiàn)故障主動上報。3 系統(tǒng)功能設(shè)計3.1 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)系統(tǒng)最大容量：1個主站，9999個監(jiān)控點可以實現(xiàn)

14、群控、組控和單控系統(tǒng)終端測量精度優(yōu)于1%通信方式：監(jiān)控部分采用GPRS/CDMA通信方式工作環(huán)境溫度：監(jiān)控終端為-2565數(shù)據(jù)采集精度：采集精度優(yōu)于1%3.2 單燈監(jiān)控管理系統(tǒng)功能我方提供的單燈監(jiān)控防盜管理系統(tǒng)是一個基于城市亮燈監(jiān)控管理平臺工作的功能性監(jiān)控管理子系統(tǒng)，具備了以下主要功能。3.2.1擴展的地理信息系統(tǒng)(GIS)以原有開關(guān)箱、開關(guān)、電源、線路等地理信息系統(tǒng)（GIS）為基礎(chǔ)，進(jìn)一步實現(xiàn)面向光源、燈具的地理信息管理，從而實現(xiàn)城區(qū)監(jiān)控、地理信息有機組合。3.2.2指定到燈具的手自動遙控和調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以根據(jù)不同類型的路燈控制策略要求，把全市路燈分成多重控制策略，策略可以指定到每一盞燈，根據(jù)實

15、際需要打開或關(guān)閉單燈、一組燈、所有燈，實現(xiàn)按需照明，節(jié)能率設(shè)定。3.2.3指定到光源的自動、手動巡測和選測調(diào)度端能按設(shè)定的時間周期自動進(jìn)行定時巡測。操作者也可隨時手動巡測和選測各盞燈運行的電壓、電流、有功功率和功率因素等電量數(shù)據(jù)、開關(guān)狀態(tài)等數(shù)據(jù)開關(guān)信息以及各終端的其它開關(guān)量輸入等數(shù)據(jù)。3.2.4節(jié)能控制方案根據(jù)不同類型的路燈控制要求、節(jié)能率要求、電壓的三相平衡情況，可以把路燈分別設(shè)置成不同的功能組，分別采用預(yù)置的控制方案。4 企業(yè)簡介杭州瑞琦信息技術(shù)有限公司位于有“天堂硅谷”之稱的杭州高新技術(shù)園區(qū)內(nèi)，成立于2002年，是一家以浙江大學(xué)信息學(xué)院控制系為技術(shù)依托，隸屬于杭州高新區(qū)的高新技術(shù)企業(yè)和留

16、學(xué)生創(chuàng)業(yè)企業(yè)。公司經(jīng)營業(yè)績良好，擁有雄厚的技術(shù)力量。公司遵循“以人為本，技術(shù)領(lǐng)先，質(zhì)量第一，服務(wù)至上”的理念，以市場為導(dǎo)向，以技術(shù)為依托，本著“信用為本、誠信立業(yè)、誠實做人”的方針打造信用企業(yè)，力爭成為杭州市、浙江省乃至全國的高科技骨干企業(yè)，并參與國際市場的競爭。杭州瑞琦信息技術(shù)有限公司專業(yè)從事照明自動化、照明節(jié)能、照明電纜防盜技術(shù)相關(guān)的軟硬件產(chǎn)品及系統(tǒng)的開發(fā)、建設(shè)與集成。公司的主要產(chǎn)品是路燈監(jiān)控終端、監(jiān)控主站、路燈節(jié)能器、路燈電纜防盜報警器和配套軟件。這些產(chǎn)品在行業(yè)和用戶中獲得一致好評，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。公司網(wǎng)站為。瑞琦最大的財富，就是擁有一批凝聚力極強的高素質(zhì)員工。公司現(xiàn)已擁有博士生2名、碩士、本科及以上學(xué)歷各類專業(yè)技術(shù)人員數(shù)十余人，具有系統(tǒng)分析員、高級工程師等高級技術(shù)職稱的人員多名，擁有多項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，擁有發(fā)明專利和實用新型專利數(shù)十項。公司擁有了強大的研發(fā)力量，先進(jìn)的科研手段，具備把高科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的豐