ZIGBEE無線智能照明管理系統(tǒng)

-.zZIGBEE無線智能照明管理系統(tǒng)-解決方案V3致力于：環(huán)境節(jié)能第一章:緒論..第二章:無線照明系統(tǒng)的概述.第三章:無線照明系統(tǒng)功能介紹.第四章:無線照明系統(tǒng)特點(diǎn).第五章:管理系統(tǒng)的介紹.緒論ZigBee技術(shù)是一種新興的短距離無線通信技術(shù)，由IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)定義，網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用支持子層由ZigBee技術(shù)聯(lián)盟制定。ZigBee技術(shù)具有低速率、低功耗及組網(wǎng)靈活等特點(diǎn)，在消費(fèi)電子、智能家居、建筑自動(dòng)化、工業(yè)控制等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。道路照明是城市公共設(shè)施的重要組成局部，目前國內(nèi)的道路照明系統(tǒng)大局部沒有采用網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控管理，只能以區(qū)域?yàn)閱挝粚?duì)照明設(shè)備進(jìn)展簡單的開關(guān)燈控制，這樣的控制方法不能實(shí)時(shí)的獲得每盞路燈的狀況，也無法根據(jù)具體情況調(diào)整路燈亮度，不能有效的節(jié)省電能。目前國內(nèi)多數(shù)城市路燈的開、關(guān)控制仍由每臺(tái)變壓器(配電箱)分散控制，很少有對(duì)路燈進(jìn)展監(jiān)控，缺乏靈活多變的操作系統(tǒng)，因此存在著一系列的問題：(1)系統(tǒng)復(fù)雜，難以統(tǒng)一管理。(2)路燈覆蓋面廣，維護(hù)困難，維護(hù)力量嚴(yán)重缺乏，疲于應(yīng)付。路燈損壞情況不能及時(shí)掌握以及反響，給快速維護(hù)帶來困維，同時(shí)給道路上行駛的人們帶來不便。(3)開關(guān)控制效率低，用電浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。目前大局部城市燈光采用的是人工管理模式：一是使用人工開關(guān)燈控制，由工作人員在需要的地段和需要的時(shí)間，人工開關(guān)燈；二是使用機(jī)械鐘控開關(guān)燈控制方式，如果需要調(diào)整開關(guān)燈時(shí)間，則必須人工到各現(xiàn)場調(diào)整每一個(gè)機(jī)械時(shí)鐘控制器，工作難度大，造成開關(guān)燈時(shí)間不能及時(shí)變更，難以做到合理開關(guān)燈，用電浪費(fèi)嚴(yán)重。(4)存在平安隱患，無法快速掌握路燈運(yùn)行狀態(tài)，無平安保障，統(tǒng)計(jì)困難。道路照明路燈系統(tǒng)龐大復(fù)雜，對(duì)各種漏電、觸電、短路、跳閘，電纜和燈具被盜、破壞等現(xiàn)象不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，存在較大平安隱患。也無法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)每盞燈的電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)進(jìn)展每天統(tǒng)計(jì)，不能及時(shí)快速地掌握燈光系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。針對(duì)上述的缺點(diǎn)及道路照明監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀中提到的缺乏，利用ZigBee技術(shù)與LED路燈的結(jié)合能很好解決路燈的監(jiān)控和節(jié)能問題。主要原因如下：ZigBee技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)容量十分巨大，理論上一個(gè)協(xié)調(diào)器能容納最大節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)可以達(dá)至65535個(gè)，每個(gè)路由器也能容納255個(gè)節(jié)點(diǎn)。這在照明監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用上是其它技術(shù)無法比較的優(yōu)勢。通常，我們可以把一個(gè)區(qū)域的路燈用一個(gè)協(xié)調(diào)器來控制。在路燈控制系統(tǒng)中，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很少，只需幾分鐘甚至幾十分鐘發(fā)送一次數(shù)據(jù)。每次發(fā)送的數(shù)據(jù)量也很小，所以ZigBee技術(shù)的低速率的特點(diǎn)恰好適合應(yīng)用在這個(gè)控制領(lǐng)域中。利用ZigBee技術(shù)低功耗的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。ZigBeeI作在2.4G的免費(fèi)頻段上，不會(huì)像使用GPRS一樣浪費(fèi)許多無線電的資源。ZigBee技術(shù)是一種自組織網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造可以隨意變動(dòng)，而且ZigBeeN絡(luò)具有自愈功能，網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)壞掉而癱瘓；也不會(huì)因?yàn)樵黾右粋€(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)而影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作。ZigBee技術(shù)可以多跳路由，與普通的多跳不同，自組織網(wǎng)絡(luò)的多跳路由是一塊普通的節(jié)點(diǎn)來完成的。這些優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用在道路照明監(jiān)控系統(tǒng)中是十分有利的，因?yàn)榈缆返沫h(huán)境比較復(fù)雜。假設(shè)兩盞路燈之間遇到大的障礙物時(shí)，我們可以通過增加冗余節(jié)點(diǎn)的方式來改變網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錁?gòu)造，從而繞過障礙物使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)暢通。利用ZigBee技術(shù)可以節(jié)省監(jiān)控系統(tǒng)的本錢，因?yàn)閦igBee技術(shù)比GPRS等技術(shù)本錢要低很多，而且可以在監(jiān)控中心控制路燈的開關(guān)，更加靈活的操作。無線控制智能路燈管理系統(tǒng)概述無線控制智能路燈管理系統(tǒng)由一個(gè)控制系統(tǒng)中心〔計(jì)算機(jī)系統(tǒng)+GPRS數(shù)傳終端〕、假設(shè)干移動(dòng)控制終端〔GPRS數(shù)傳終端〕、假設(shè)干子網(wǎng)控制器〔ZigBee協(xié)調(diào)器+GPRS數(shù)傳終端〕、如干路燈路由器和假設(shè)干個(gè)路燈控制器組成無線控制網(wǎng)絡(luò)。通過子網(wǎng)控制器采用GPRS通信方式〔也可以采用互聯(lián)網(wǎng)internet方式〕與系統(tǒng)中心聯(lián)網(wǎng)，系統(tǒng)中心通過子網(wǎng)控制器發(fā)布命令可以任意控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每一盞路燈。路燈控制器除了常規(guī)控制開關(guān)、報(bào)警功能外，同時(shí)可以采集路燈的電壓、電流、功率因素等信息，也適用于LED路燈的控制。在系統(tǒng)各子網(wǎng)內(nèi)路燈控制器通信采用ZigBee協(xié)議，無需通信費(fèi)用，子網(wǎng)控制器是采用GPRS數(shù)傳終端，對(duì)子網(wǎng)內(nèi)采用ZigBee協(xié)議與路燈控制器通信，對(duì)系統(tǒng)中心通過GPRS通信。該無線控制網(wǎng)絡(luò)由GPRS網(wǎng)絡(luò)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)組成，系統(tǒng)拓?fù)錁?gòu)造圖如下列圖所示：ZIGBEE控制系統(tǒng)拓?fù)錁?gòu)造圖無線控制智能路燈管理系統(tǒng)的組成單元：路燈控制器(SZ10系列)主要功能有：控制路燈開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)、電流采集、電壓采集、計(jì)算功率以及功率因數(shù)等。單燈控制器分為模塊式〔內(nèi)置燈具中〕和外掛式〔可內(nèi)置燈桿中〕，分別滿足路燈企業(yè)和工程商的使用需求。路燈路由器(SZ10系列)在有限的路由深度和網(wǎng)絡(luò)容量的前提下，不但具有路燈控制器的各項(xiàng)功能，而且中繼路由路燈控制器的無線傳輸信號(hào)。子網(wǎng)管理器〔ZigBee協(xié)調(diào)器+GPRS數(shù)傳終端〕主要功能有：接收和發(fā)送子網(wǎng)內(nèi)的所有路燈控制信號(hào)、數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警處理等。它負(fù)責(zé)控制子網(wǎng)內(nèi)的路燈控制器運(yùn)行，將系統(tǒng)中心的命令下達(dá)給路燈控制器，將路燈控制器及線路信息反響系統(tǒng)中心。子網(wǎng)控制器處于系統(tǒng)中心和各子網(wǎng)內(nèi)路燈控制器的中間，向上通過GPRS方式與系統(tǒng)中心通信，向下則是通過ZigBee通訊協(xié)議方式，同各個(gè)路燈路由器通信。系統(tǒng)中心〔計(jì)算機(jī)系統(tǒng)+GPRS數(shù)傳終端〕系統(tǒng)中心主要實(shí)現(xiàn)通過系統(tǒng)控制軟件對(duì)不同子網(wǎng)下的路燈控制器進(jìn)展遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)和控制，包括參數(shù)配置，控制命令發(fā)送、現(xiàn)場燈具狀態(tài)收集等。能夠顯示路燈狀態(tài)〔亮度、電壓、電流、功率和功率因數(shù)〕信息，能夠遠(yuǎn)程控制路燈的開關(guān)和調(diào)節(jié)路燈的亮度，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)序調(diào)度事件、讀取數(shù)據(jù)記錄、監(jiān)視事件和報(bào)警應(yīng)答等操作。移動(dòng)控制終端〔GPRS數(shù)傳終端〕用于配備路燈管理和巡查人員，使得路燈管理和維護(hù)更加方便和快捷。采用這套先進(jìn)的路燈無線控制智能管理系統(tǒng)，可以對(duì)城市的路燈實(shí)施統(tǒng)一啟閉，對(duì)夜間照明系統(tǒng)和路燈的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，確保高效穩(wěn)定，全天候運(yùn)行，控制不必要的“全夜燈照明〞，有效節(jié)約電能消耗。對(duì)于城市公共照明系統(tǒng)來說，采用智能化的管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約、減少資源浪費(fèi)、滿足人們生活要求、顯示現(xiàn)代化城市靚麗風(fēng)景的科學(xué)解決方案。為到達(dá)最好的可靠性和平安性，無線控制智能路燈管理系統(tǒng)中ZigBee控制器的路由深度為18級(jí)，每個(gè)單燈控制器繼有路由功能也兼有終端功能，因此最多500多盞路燈組成一個(gè)ZigBee子網(wǎng)。ZIGBEE組網(wǎng)意示圖：如圖下第三章系統(tǒng)功能介紹(1)自動(dòng)巡測功能：系統(tǒng)中心可以自動(dòng)巡測每路路燈的開關(guān)狀態(tài)。(2)數(shù)據(jù)采集功能：采集電流電壓、電量、功率因素等數(shù)據(jù)，做如下動(dòng)作：(3)節(jié)能評(píng)估：方便客戶進(jìn)展有功功率，無功功率的計(jì)算,為節(jié)能評(píng)估打下數(shù)字根底；(4)過載保護(hù)：通過采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)展處理判斷，保證負(fù)載處于合理*圍內(nèi)。(5)空載保護(hù)：如果采集到電流小于門限值，則不允許進(jìn)展開燈操作。(6)控制功能：系統(tǒng)中心可以隨意開關(guān)任何一路路燈或開關(guān)自定義群組的路燈。(7)自動(dòng)控制功能：現(xiàn)場按預(yù)先設(shè)計(jì)好的時(shí)間方案自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈開關(guān)時(shí)間。(8)報(bào)警功能：將過去的巡邏式維護(hù)報(bào)警改為預(yù)防式等待報(bào)警，這樣系統(tǒng)中心可以得到第一手資料從而迚行調(diào)度協(xié)調(diào)。故障出現(xiàn)后，系統(tǒng)中心可以準(zhǔn)確獲取故障燈的位置信息，工作人員可以在最短時(shí)間內(nèi)趕到現(xiàn)場迚行維護(hù)。通過采集電力線的電流、電壓值，通知系統(tǒng)中心，從而迚行防盜處理。(9)顯示功能：可以根據(jù)GIS電子地圖上顯示每路路燈的開關(guān)狀態(tài)及其它重要信息。(10)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能：可對(duì)路燈安裝和時(shí)間、地點(diǎn)、運(yùn)行參數(shù)、工作時(shí)間等用戶關(guān)心的信息進(jìn)展記錄存儲(chǔ)。(11數(shù)據(jù)查詢功能：系統(tǒng)中心可以通過互聯(lián)網(wǎng)查詢?nèi)我鈺r(shí)間段每路路燈數(shù)據(jù)信息。(12報(bào)表功能：可以生成電流、電壓、功率因素、亮燈率、開關(guān)時(shí)間的分析曲線和報(bào)表。(13)遠(yuǎn)程維護(hù)功能：進(jìn)程網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，控制模塊具備遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和維護(hù)功能。(14)拓展功能：如調(diào)光控制，配合LED調(diào)節(jié)燈光亮度，在不影響照明前提下，到達(dá)最大節(jié)能效果。系統(tǒng)可自由增減路燈控制器的數(shù)量；路燈控制器可以擴(kuò)展其它功能，配合其他節(jié)電控制技術(shù)進(jìn)一步降低路燈能耗。第四章系統(tǒng)特點(diǎn)(1)節(jié)省本錢：安裝施工簡易快捷，無需鋪設(shè)專線；每個(gè)路燈只需要一個(gè)路燈控制器，最多每100至500個(gè)路燈配備一臺(tái)子網(wǎng)控制器，節(jié)省了GPRS流量。不用改變既有的電力線架設(shè)和配電控制網(wǎng)絡(luò)，一方面節(jié)省了人力物力；一方面自動(dòng)組網(wǎng)的ZigBee模塊不受天氣和地形的影響，也保證了通訊的可靠性。(2)每天可進(jìn)展自動(dòng)通、斷電操作；可保證工作日、節(jié)假日按不同的時(shí)間自動(dòng)通、斷電；可對(duì)用電設(shè)備進(jìn)展分區(qū)、分線路管理。(3)控制燈具的開/關(guān)和亮度，從而可以顯著延長燈具的有效壽命，減少燈具更換次數(shù)，節(jié)約資源，減少有害氣體污染環(huán)境。可以遠(yuǎn)程設(shè)置節(jié)點(diǎn)控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的靈活控制。在后半夜車稀人少時(shí)，則控制路燈保持較低照度的照明〔或者實(shí)行“半夜燈〞調(diào)節(jié)控制〕。這樣做主要優(yōu)點(diǎn)就是在調(diào)光的同時(shí)，也大幅降低了電耗，節(jié)約用電，同時(shí)還可以延長燈源壽命。4)根據(jù)天氣情況和實(shí)際光的照度，自動(dòng)控制燈具的開/關(guān)和燈具的亮度，如在不好的天氣時(shí)及時(shí)翻開路燈，對(duì)于安裝在橋下或隧道的路燈，路據(jù)實(shí)測光強(qiáng)，來自動(dòng)以最正確的亮度翻開路燈，提高公眾滿意度，在災(zāi)害天氣使路燈更人性化。(5)通過系統(tǒng)中心設(shè)置，防止非授權(quán)人操作，確保系統(tǒng)控制平安可靠。依據(jù)采集數(shù)據(jù)情況，可判斷終端設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)情況。所有運(yùn)行參數(shù)〔自動(dòng)通斷電時(shí)間，區(qū)域劃分〕可在管理終端隨時(shí)設(shè)置，隨時(shí)啟用，管理方便。第五章智能照明管理系統(tǒng)介紹1、操作系統(tǒng)系統(tǒng)適用于Microsoft公司的Windwos7中文版操作系統(tǒng)，效勞器采用Windows2000Server/2003Server。系統(tǒng)具有多窗口、多任務(wù)、多線程的特點(diǎn)。充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)不斷開展的硬件資源使最為先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，從而使程序運(yùn)行快捷、穩(wěn)定可靠。同時(shí)，系統(tǒng)提供了完備的中文環(huán)境。在此平臺(tái)上開發(fā)的照明集中管理系統(tǒng)既能做到實(shí)時(shí)監(jiān)控、任務(wù)處理，又有極好的友善的中文界面。2、架構(gòu)方式整個(gè)系統(tǒng)采用客戶機(jī)/效勞器和瀏覽器/效勞器相結(jié)合的組網(wǎng)模式，由數(shù)據(jù)效勞器、通訊效勞器等多效勞器和多個(gè)應(yīng)用工作站就地組成局域網(wǎng)。動(dòng)態(tài)的負(fù)載平衡能力，可以令系統(tǒng)時(shí)刻保持最優(yōu)的性能。還可以通過Internet經(jīng)過身份驗(yàn)證后進(jìn)展遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查詢和控制的。3、軟件的開發(fā)工具本系統(tǒng)采用VisualBasic作為上層開發(fā)工具，底層動(dòng)態(tài)庫采用C++語言編寫，搶占式多線程多任務(wù)運(yùn)行方式?；诩夹g(shù)，采用分層的模塊化構(gòu)造，層次接口明晰，以后對(duì)各個(gè)模塊的維護(hù)和更新不會(huì)影響到其他的模塊。在整個(gè)照明集中管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，還運(yùn)用了多種著名應(yīng)用軟件在不同領(lǐng)域里的特長，如應(yīng)用ADOBE公司的PHOTOSHOP專業(yè)圖形制作軟件進(jìn)展圖形設(shè)計(jì)，應(yīng)用3DMA*進(jìn)展三維制作等等，使用戶界面更加精巧。4、軟件構(gòu)造與特點(diǎn)系統(tǒng)軟件的主要目的是向用戶提供友善的人機(jī)接口和高級(jí)管理功能，配合硬件使各種繁重、復(fù)雜、重復(fù)的工作在極短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)完成。路燈監(jiān)控管理系統(tǒng)的軟件完成了系統(tǒng)各模塊間的總級(jí)聯(lián)和總管理。計(jì)算機(jī)根據(jù)值班員的意愿，不折不扣地完成各項(xiàng)任務(wù)。5、開放的數(shù)據(jù)庫接口系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用微軟的SQLServer2000，提供強(qiáng)勁的數(shù)據(jù)存貯和快速查詢支持，使用一系列相互協(xié)作的組件，更富有成效的管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)。開放的數(shù)據(jù)庫接口，可方便的與第三方廠商的MIS、EMS進(jìn)展掛接，還可以通過Web效勞器對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)展遠(yuǎn)程瀏覽查詢。6、友善的人機(jī)界面和高級(jí)管理功能系統(tǒng)軟件適用于Windows98/NT/2000/*P/7平臺(tái)，簡便易學(xué)。整個(gè)操作過程中幾乎不必用鍵盤，只用鼠標(biāo)點(diǎn)擊即可，非常適用于一般的操作人員掌握。網(wǎng)絡(luò)化信息管理與數(shù)據(jù)共享。采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史管理數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的管理模式。采用開放的數(shù)據(jù)構(gòu)造，管理人員可以通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)成為分控終端，方便查詢系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并可與常用的數(shù)據(jù)庫如FO*PRO、ACCESS、E*CEL等直接接口，以實(shí)現(xiàn)廣泛的數(shù)據(jù)共享，還可以通過Internet對(duì)中央控制室數(shù)據(jù)進(jìn)展遠(yuǎn)程調(diào)閱。7、實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)圖表提供各分站的一次接線圖，實(shí)時(shí)顯示RTU的運(yùn)行電壓、電流、亮燈率、運(yùn)行狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)等。同時(shí)可以查詢或打印分站的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)如電壓、電流圖、亮燈率直方圖等。8、亮燈率計(jì)算系統(tǒng)會(huì)根據(jù)每個(gè)分站的運(yùn)行電壓、電流、有功功率和功率因數(shù)等自動(dòng)計(jì)算并存貯亮燈率，同時(shí)會(huì)計(jì)算出系統(tǒng)的實(shí)時(shí)總亮燈率，顯示在主窗口上。策略控制系統(tǒng)可根據(jù)用戶的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)節(jié)假日及每月，每周，每天，每時(shí)段的自行亮燈方式，策略可保存可重復(fù)到指定日期。9、系統(tǒng)身份登記管理計(jì)算機(jī)操作人員可以分等級(jí)，設(shè)定有自己的密碼及值班記錄，只能完成權(quán)限*圍內(nèi)的操作，權(quán)限*圍以外的操作將被屏蔽制止。超級(jí)管理員超級(jí)管理員administrator，只有使用此身份登錄才能完成對(duì)系統(tǒng)的全面設(shè)置及管理，包括系統(tǒng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、分站參數(shù)設(shè)置、增加及刪除站點(diǎn)、布置燈組等。因此，超級(jí)管理員是指制造商、系統(tǒng)維護(hù)工作人員或高級(jí)用戶。起到系統(tǒng)總管理及協(xié)助日常維護(hù)作用。一般管理員一般管理員一般指用戶的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)。系統(tǒng)正常運(yùn)行后超級(jí)管理員隨即向一般管理員授權(quán)，一般管理員可設(shè)置大局部系統(tǒng)參數(shù)，和分站所有的參數(shù)以及將這些參數(shù)傳送到分站RTU中。系統(tǒng)操作員系統(tǒng)操作員指一般值班人員，能夠查看但不允許修改參數(shù)及下發(fā)到分站RTU，但可以進(jìn)展一般值班性操作比方手控操作、即時(shí)查詢等。以上用戶分別持有自己的密碼和用戶名，計(jì)算時(shí)機(jī)把每項(xiàng)操作的具體內(nèi)容和時(shí)間存入數(shù)據(jù)庫，供以后查詢和分析。10、遠(yuǎn)程診斷和功能可在異地通過Internet經(jīng)過身份驗(yàn)證后，對(duì)用戶的系統(tǒng)進(jìn)展維護(hù)，升級(jí)程序模塊或修改數(shù)據(jù)等，對(duì)用戶的要求做到及時(shí)響應(yīng)。11、分站到主站報(bào)文中控室可以根據(jù)用戶預(yù)設(shè)間隔時(shí)間向各分站查詢運(yùn)行情況，并把數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，以便以后查詢并生成各種圖表。在