路燈控制系統(tǒng)技術(shù)方案2016.3.10

1、word 格式文檔路燈控制系統(tǒng)技術(shù)方案一、 概述1.項(xiàng)目需求 -（2）2.項(xiàng)目意義 -（2）二、總體設(shè)計(jì)方案1.設(shè)計(jì)原則 -（3）2.結(jié)構(gòu)框圖 -（5）3.主要功能概述 -（5）三、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)簡(jiǎn)介 -（6）2.計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng) -（7）3.遠(yuǎn)程控制系統(tǒng) -（11）四、成功工程案例 -（15）專業(yè)整理word 格式文檔一、概述1、項(xiàng)目需求當(dāng)前我國(guó)城市照明 ，特別是路燈照明 ，主要有以下特點(diǎn) ：照明消耗的電能約占電力生產(chǎn)總量的 10 20，而城市公共照明則在照明耗電中占 30；近幾年隨著讓城市亮起來(lái)的口號(hào)的提出 ，全國(guó)路燈的數(shù)量仍在迅猛地增長(zhǎng) ；路燈照明多為低效照明為主 ，電能利用率還

2、不到 65% ；絕大部分地區(qū)仍然使用非常落后的控制方式 。目前路燈控制采取光控 、定時(shí)及人工開關(guān)的方式 ，已不能滿足特殊天氣條件下開關(guān)燈及節(jié)能要求 ，因此需要利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)管理技術(shù)和遠(yuǎn)程通訊技術(shù) ，對(duì)城市照明實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 、智能化科學(xué)管理 ，達(dá)到路燈管理水平與現(xiàn)代城區(qū)相適應(yīng)，提高路燈管理效益，做到合理照明，美化照明 ，安全照明 ，降低運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本 。2、項(xiàng)目意義系統(tǒng)改造采用先進(jìn)的GPRS 無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò) 、計(jì)算機(jī)信息管理及單燈控制模塊等組成的分布式無(wú)線“三遙 ”（遙測(cè) 、遙控 、遙信 ）系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對(duì)全市范圍內(nèi)的路燈進(jìn)行遙控開關(guān)、遙信狀態(tài) 、遙測(cè)電流 、電壓、用電功率 ，還可以根據(jù)對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)

3、的分析來(lái)判斷路燈配電設(shè)備運(yùn)行有無(wú)故障 ，對(duì)路燈亮燈率估算和計(jì)算 ，對(duì)線路缺相、回路接地 、白天亮燈 、夜晚熄燈 、大面積滅燈等異常情況進(jìn)行報(bào)警處理 ，并能通過短信及時(shí)通知給相關(guān)管理人員 。系統(tǒng)改造有著以下重大意義 ：專業(yè)整理word 格式文檔增強(qiáng)應(yīng)急能力 ：系統(tǒng)具有定時(shí)控制和人工控制等多種控制方式 ，能隨時(shí)調(diào)整燈光的開 / 關(guān)燈時(shí)間 ，在遭遇極端特殊的天氣情況時(shí)能通過人工控制進(jìn)行應(yīng)急開關(guān)燈調(diào)度 。提高城市形象 ：系統(tǒng)具有設(shè)備狀態(tài)巡檢和故障自動(dòng)報(bào)警功能 。當(dāng)配電設(shè)備發(fā)生故障時(shí) ，調(diào)度人員可以在數(shù)秒鐘內(nèi)及時(shí)了解故障發(fā)生的地點(diǎn)和具體情況 ，并及時(shí)排除工作人員進(jìn)行修復(fù) 。這樣可以極大地減少對(duì)照明管理部

4、門的投訴 ，從而進(jìn)一步提高管理部門的形象 。節(jié)約電能支出 ：系統(tǒng)對(duì)開關(guān)燈狀態(tài)有可檢查性 ，能有效避免白天亮燈的情況出現(xiàn) ?？刂圃O(shè)備能依據(jù)一年四季的季節(jié)變化情況預(yù)置合理的開關(guān)燈時(shí)間方案 ，在滿足對(duì)城市照明的需求時(shí) ，有效地減少開燈時(shí)間，從而節(jié)約了大量的電能 。降低運(yùn)維成本 ：系統(tǒng)將 “巡燈查找故障 ”改為 “值班等待報(bào)警 ”，減少了 “巡燈 ”人員數(shù)量和巡檢車輛損耗 ，降低了維護(hù)成本 。通過減少開燈時(shí)間 ，能有效延長(zhǎng)燈具的使用壽命 ，可有效降低運(yùn)行成本 ，進(jìn)一步提高了經(jīng)濟(jì)效益 。實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理 ：系統(tǒng)能將采集到的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行存儲(chǔ) 、統(tǒng)計(jì)，能隨時(shí)進(jìn)行查詢和生成各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表 ，為管理人員提供詳實(shí)地決策

5、依據(jù)。二、總體設(shè)計(jì)方案1、設(shè)計(jì)原則本控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中認(rèn)真貫徹中央關(guān)于 國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于深入開展全民節(jié)能行動(dòng)的通知 要求，以科技、節(jié)能、環(huán)保和低費(fèi)用為設(shè)計(jì)理念 ，促進(jìn)節(jié)能環(huán)保社會(huì)的建設(shè)與發(fā)展 。專業(yè)整理word 格式文檔（1）實(shí)用性原則從目前城市路燈的具體情況出發(fā),制定符合實(shí)際且技術(shù)先進(jìn)的控制系統(tǒng) ,本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)管理技術(shù)和遠(yuǎn)程通訊技術(shù)，對(duì)城市照明實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化科學(xué)管理 ，達(dá)到路燈管理水平與現(xiàn)代新城區(qū)相適應(yīng)，提高路燈管理效益，做到合理照明 ，美化照明，安全照明 ，降低運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本 。（2）可靠性原則系統(tǒng)的高可靠性是十分重要的。首先是硬件系統(tǒng)的可靠性,其次是軟件系統(tǒng)具有

6、較高的可靠性 。系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間 (MTBF)：15年模件的平均無(wú)故障時(shí)間 (MTBF)：15年系統(tǒng)可利用率 (MTBF/MTBF+MTTR) ：大于 99.99% ，（3）安全性原則選用的單燈控制模塊在運(yùn)行過程中具備完善的故障檢測(cè)、診斷功能。上位機(jī)軟件具有完善的報(bào)警顯示、故障處理及操作報(bào)警等功能。具有良好的安全運(yùn)行性能 。（4）先進(jìn)性原則系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)把握先進(jìn)穩(wěn)定的傳感器技術(shù) 、最新電子控制技術(shù) 、計(jì)算機(jī)技術(shù) 、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的發(fā)展方向 ，采用先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu) ；盡量選用同行業(yè)內(nèi)先進(jìn)成熟的技術(shù)和設(shè)備，選用先進(jìn)的軟硬件平臺(tái)，營(yíng)造高起點(diǎn)的系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用環(huán)境 ，系統(tǒng)具有先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)、控制算法 、通

7、訊功能和網(wǎng)絡(luò)功能 ，既具有控制功能 ，還具有完善的信息處理和管理功能 ，使其具備全集成自動(dòng)化的控制模式 ，在專業(yè)整理word 格式文檔國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平 。（5）靈活性原則控制站通過 MODBUS-RTU 現(xiàn)場(chǎng)總線或 ZigBee 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)使現(xiàn)場(chǎng)路燈信號(hào)與自動(dòng)化系統(tǒng)相連 ，它可以集中裝在室內(nèi)或分散裝在控制現(xiàn)場(chǎng) ，使系統(tǒng)配置具有極大的靈活性 ，并且具有靈活的軟件組態(tài)功能 ，能夠靈活的進(jìn)行控制算法的修改 ，很方便的完成控制參數(shù)的修改。（6）擴(kuò)展性原則系統(tǒng)具有開放式的模塊化體系結(jié)構(gòu)和軟件系統(tǒng) ，易于系統(tǒng)的擴(kuò)展及與管理信息系統(tǒng)的互聯(lián) 。系統(tǒng)具有開放性 ，在功能 ，配置，通信接口等方面具有較好的控制能

8、力 ，系統(tǒng)能隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷平滑升級(jí) 。（7）可維護(hù)性原則系統(tǒng)具有自診斷功能 ，對(duì)軟、硬件系統(tǒng)可以進(jìn)行故障定位和故障報(bào)警，并能進(jìn)行故障處理記錄 ，故障平均修復(fù)時(shí)間 (MTTR)為 3 分鐘，并可進(jìn)行在線維護(hù) 。2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖專業(yè)整理word 格式文檔應(yīng)用服務(wù)器數(shù)據(jù)服務(wù)器WEB服務(wù)器GSM/CDMA光照感應(yīng)器短信報(bào)警應(yīng)用監(jiān)RS-485控中心路由設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控站網(wǎng)絡(luò)PDAiMAC打印機(jī)便攜電腦工作站路由設(shè)備其他應(yīng)用工作站GPRS網(wǎng)絡(luò) / 因特網(wǎng)220V電纜220V電纜220V電纜220V電纜現(xiàn)場(chǎng)集中控制器單燈控制器單燈控制器單燈控制器單燈控制器控制網(wǎng)220V電纜220V電纜220V電纜220

9、V電纜絡(luò)集中控制器單燈控制器單燈控制器單燈控制器單燈控制器3、主要功能概述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) “三遙 ”功能 ：遙控、遙測(cè)、遙信；可自動(dòng)巡測(cè) 、手動(dòng)巡測(cè)和選測(cè) （可對(duì)路燈狀態(tài) 、三相電壓 、回路電流 、有功功率 、功率因數(shù)及各種直流模擬量采集 ）；采用時(shí)控方式進(jìn)行照明控制 ，實(shí)現(xiàn)預(yù)約控制和分時(shí)控制 ?？稍O(shè)置多套時(shí)間方案以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)回路靈活的控制 ；可預(yù)設(shè)多種時(shí)間控制模式 ，包括普通模式 、按經(jīng)緯度日出日落開關(guān)燈模式 、節(jié)假日模式、周循環(huán)模式 、二次開燈模式和超級(jí)經(jīng)緯度開關(guān)燈模式 ；具有設(shè)備分組功能 ，可按路段或按區(qū)域?qū)υO(shè)備進(jìn)行分組 ，從而實(shí)現(xiàn)分組控制 。具有健全的報(bào)警處理機(jī)制 ，報(bào)警內(nèi)容包括 ：白天亮

10、燈、晚上熄燈、配電箱異常開門 、電壓、電流越限 、回路缺相 、回路斷路和線專業(yè)整理word 格式文檔路停電等故障 ；當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí) ，系統(tǒng)可及時(shí)地向指定手機(jī)用戶發(fā)送報(bào)警信息 ；支持智能手機(jī)通過無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)進(jìn)行開關(guān)燈操作和設(shè)備狀態(tài)查詢 ；自動(dòng)計(jì)算亮燈率 ，能根據(jù)電壓 、電流、功率因數(shù)的變化自動(dòng)進(jìn)行亮燈率估算 ；電子地理信息 （GIS）管理功能 ，通過電子地圖界面可對(duì)終端設(shè)備進(jìn)行添加 、刪除、編輯、參數(shù)設(shè)置和開關(guān)燈操作 ；具有設(shè)備組態(tài)功能 ，通過圖形化界面用戶可以直觀得獲得終端設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)查詢打印功能 。根據(jù)年 、月、日統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢 ，顯示的數(shù)據(jù)均可打印 ；支持多種組網(wǎng)及通訊方案

11、選擇，可支持GPRS 無(wú)線通信方式 、以太網(wǎng)通信方式 、光纖通信方式 ；三、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)1、系統(tǒng)簡(jiǎn)介本系統(tǒng)采用了 GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和 RS485現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以及ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)路燈單燈的聯(lián)網(wǎng)通訊 ，提供對(duì)路燈靈活智能的管理 ，結(jié)合先進(jìn)的上位軟件 ，可實(shí)現(xiàn)線路上任一線路 ，任一個(gè)路燈的定時(shí)開關(guān) ，強(qiáng)制開關(guān) ，定時(shí)控制的方案可由用戶任意編程，最終實(shí)現(xiàn)路燈照明系統(tǒng)的智能控制和高效節(jié)能 。 每個(gè)單燈實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)電力參數(shù)的檢測(cè) ，故障能自動(dòng)及時(shí)上報(bào) ，大大方便了路燈系統(tǒng)的管理 ，節(jié)約了維護(hù)成本 。2、計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng)專業(yè)整理word 格式文檔2.1、功能介紹（1 ）、 地理信息功能

12、 ：數(shù)字網(wǎng)絡(luò)式監(jiān)控 ，通過通訊系統(tǒng)傳輸，可在地圖屏上動(dòng)態(tài)顯示全線的任一處路燈控制點(diǎn)及每個(gè)路燈和霧燈的工作狀態(tài) 、地理位置 （公里標(biāo) ，方向）及燈柱編號(hào)。（2）、降壓?jiǎn)?dòng) ：通過降壓?jiǎn)?dòng)降低沖擊電流 ，保護(hù)線路 ，提高光源壽命 ，降低電能消耗 。（3）、自動(dòng) / 人工調(diào)光功能 ：在正常光通量運(yùn)行工況下 ，后半夜通過智能系統(tǒng)的指令 ，光通量下調(diào) 30%；也可根據(jù)環(huán)境需求，在控制中心人工無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)（系統(tǒng)/區(qū)域/單燈） 50-100% 光通量 。（4）、定時(shí)控制功能 ：監(jiān)控中心可按一年日照的長(zhǎng)短自動(dòng)調(diào)整路燈的開啟時(shí)間 ，以及每天前半夜和后半夜的不同運(yùn)作狀況編程并下載到各路燈段控制點(diǎn) ，無(wú)特殊情況 ，各路

13、燈段將按時(shí)間表運(yùn)作 。（5）、即時(shí)控制功能 ：如出現(xiàn)惡劣氣候或其他原因，中心可對(duì)全線或單一路燈監(jiān)控點(diǎn)及每個(gè)路燈和霧燈實(shí)行指令操作 ；也可在路燈控制點(diǎn) （路段控制器 ）對(duì)該控制區(qū)域路燈 / 單燈進(jìn)行（開關(guān) / 控制 /調(diào)節(jié)）操作 。（6）、系統(tǒng)也可共享交通工程監(jiān)控系統(tǒng)的氣象信息 ，預(yù)設(shè)氣象控制參數(shù) ，在出現(xiàn)惡劣氣候 （如大霧 、暴雨雪能見度低時(shí)），自動(dòng)開啟 / 關(guān)閉控制區(qū)域內(nèi)的路燈和霧燈 ，并同時(shí)報(bào)告給監(jiān)控中心 ；（7）、工況監(jiān)測(cè) ：系統(tǒng)每隔 10-20 分鐘對(duì)各終端自動(dòng)檢查路燈、霧燈運(yùn)行的各項(xiàng)電流 、電壓數(shù)據(jù)及門控報(bào)警信號(hào) ，當(dāng)負(fù)載發(fā)生欠流 、停電等異常情況時(shí)可發(fā)出報(bào)警聲光提示值班人員注意，以

14、便及時(shí)采取相應(yīng)措施 。專業(yè)整理word 格式文檔（8）、系統(tǒng)異常和故障報(bào)警 ：當(dāng)出現(xiàn)電源故障 / 通訊故障 / 線路故障 / 單燈控制器故障 / 燈泡故障時(shí) ，能自動(dòng)報(bào)警并作相應(yīng)記錄：控制裝置具有再啟輝功能 ，在故障排除后 ，經(jīng)自動(dòng)程序指令再次點(diǎn)亮燈具 。（9 ）、 統(tǒng)計(jì)分析與查詢功能 ：智能路段控制器故障統(tǒng)計(jì)分析；智能終端控制器故障統(tǒng)計(jì)分析 ； 路燈、霧燈使用統(tǒng)計(jì)分析。2.2、系統(tǒng)權(quán)限系統(tǒng)設(shè)有登陸界面和登陸密碼，操作人員必須輸入相應(yīng)的操作密碼后才能進(jìn)入主頁(yè)面，否則系統(tǒng)會(huì)給予提示，此設(shè)置用于防止未經(jīng)授權(quán)的人員進(jìn)入系統(tǒng)。2.3、路燈狀態(tài)查看通過本系統(tǒng)可以對(duì)與系統(tǒng)連接的每個(gè)路燈的狀態(tài)進(jìn)行查看。專業(yè)

15、整理word 格式文檔2.4、路燈數(shù)據(jù)采集與查詢通過智能采集器可以采集路燈供電回路的電壓 、電流、有功功率、無(wú)功功率 、功率因數(shù) 、有功電能 、無(wú)功電能 、頻率等電力參數(shù)，存檔到數(shù)據(jù)庫(kù) ，便于隨時(shí)查詢 ，為監(jiān)控中心決策分析系統(tǒng)提供原始數(shù)據(jù)和信息 。2.5、信息數(shù)據(jù)管理與分析（1）歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)專業(yè)整理word 格式文檔對(duì)于電壓 、電流、電能等各種電力參數(shù) ，系統(tǒng)均會(huì)在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行歷史存儲(chǔ) ，以便于管理者追溯查詢 。（2）報(bào)表管理系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類和科學(xué)管理 ，以報(bào)表或圖表的形式展現(xiàn)給管理者 ，便于管理者對(duì)用電情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析 。（3）電能管理系統(tǒng)針對(duì)用戶的特別需求提供了電能的分析管理功能，除

16、具有專業(yè)整理word 格式文檔精確到天的電能查詢功能外 ，還提供了配電系統(tǒng)月報(bào)和年報(bào)分析統(tǒng)計(jì)功能 ，便于管理者對(duì)中長(zhǎng)期用電情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì) ，加強(qiáng)對(duì)用電的人工管理。（4）事件記錄根據(jù)用戶設(shè)置 ，對(duì)配電系統(tǒng)中的重要事件 ，如報(bào)警事件等進(jìn)行記錄并存儲(chǔ) 。（ 5）打印各種參數(shù)的歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)、設(shè)備故障報(bào)警及參數(shù)超專業(yè)整理word 格式文檔限報(bào)警等 。2.6、數(shù)據(jù)交互與融合本控制系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了路燈狀態(tài)和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集 ，最大的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)數(shù)據(jù)的交互 、分析與決策處理 。由于控制站通過 GPRS 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交互功能 ，通過對(duì)路燈遠(yuǎn)程狀態(tài) 、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)，將所有數(shù)據(jù)采集到中心監(jiān)控室進(jìn)行匯總 ，與歷史數(shù)據(jù)

17、進(jìn)行比較分析2.7、數(shù)據(jù)決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)可存儲(chǔ)能表示路燈運(yùn)行狀態(tài)的各類數(shù)字化數(shù)據(jù)，系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫(kù)中的中長(zhǎng)期歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在電力相關(guān)理論和算法的支持下 ，從宏觀和長(zhǎng)時(shí)期的角度出發(fā)，得出控制系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題，以及為優(yōu)化系統(tǒng)各項(xiàng)控制參數(shù)，給出合理科學(xué)的建議，最終將以表格和圖型的方式展現(xiàn)在管理者面前。經(jīng)過運(yùn)算得出數(shù)據(jù)報(bào)表，并通過系統(tǒng)的自動(dòng)分析得出各控制站的潛在隱患或系統(tǒng)故障，并以此為根據(jù)進(jìn)行報(bào)警并得出決策。維護(hù)人員就能及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)潛在隱患或系統(tǒng)故障進(jìn)行維護(hù)，不僅提高了系統(tǒng)的安全性，大幅度的專業(yè)整理word 格式文檔降低了成本 ，而且為后期的節(jié)能系統(tǒng)打下了數(shù)據(jù)支持平臺(tái)。2.8、信息共享構(gòu)造了總配與各分

18、變電站之間的全網(wǎng)無(wú)瓶頸的快速響應(yīng)系統(tǒng) ，通過信息交換 ，實(shí)現(xiàn)信息共享 ，提供常規(guī)的變電站所不能提供的功能，減少設(shè)備的重復(fù)購(gòu)置 ，簡(jiǎn)化設(shè)備之間的互連 ，從整體上提高自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性 ，從而提高配電的自動(dòng)化水平 。2.9、增強(qiáng)信號(hào)穩(wěn)定性通過該系統(tǒng)的實(shí)施 ，將原有路燈的I/O 模擬和開關(guān)量信號(hào)傳輸改為現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速度更高 ，并避免了外界干擾對(duì)傳輸信號(hào)的影響從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性專業(yè)整理word 格式文檔3.2、組成部分性能(1)GPRS：通過 GPRS 模塊構(gòu)成了智能無(wú)線網(wǎng)絡(luò) ，連接控制端與上位機(jī)軟件 ，將控制端采集的狀態(tài)和數(shù)據(jù)通過無(wú)線網(wǎng)遠(yuǎn)傳到中控室上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù) ，并將上位機(jī)下達(dá)的各種控制命令下發(fā)到指定地址的控制器中，實(shí)現(xiàn)各種遠(yuǎn)程控制功能 。(2)RB-100 控制端：控制端通過 RS485 有線方式或 ZigBee 無(wú)線方式 MODBUS-RTU 協(xié)議采集每個(gè)單燈控制模塊中路燈的狀態(tài)和電力運(yùn)行數(shù)據(jù)，將這