路灯控制系统技术方案

1、人博路灯控制系统技术方案概述 TOC o 1-5 h z O 目- - - - - (2)o 项目意乂 - (2)二、总体设计方案.设贝 U (3).名吉本勾木匡图 (5).主要功能概述 (5)三、系统详细设计o 系统- -(6).计算机信息管理系统 -(7)3.匹程控制系统 (11)四、成功工程案例 15)第1页共15页一、概述1、项目需求当前我国城市照明，特别是路灯照明，主要有以下特点：照明消耗 的电能约占电力生产总量的10 %20 % ,而城市公共照明则在照明 耗电中占30%;近几年随着让城市亮起来的口号的提出，全国路灯 的数量仍在迅猛地增长；路灯照明多为低效照明为主，电能利用率还 不到

2、65% ;绝大部分地区仍然使用非常落后的控制方式。目前路灯控制采取光控、定时及人工开关的方式，已不能满足特 殊天气条件下开关灯及节能要求，因此需要利用计算机自动管理技术 和远程通讯技术，对城市照明实现自动化、智能化科学管理，达到路 灯管理水平与现代城区相适应，提高路灯管理效益，做到合理照明， 美化照明，安全照明，降低运营和维护成本。2、项目意义第2页共15页系统改造采用先进的GPRS无线通讯网络、计算机信息管理及单 灯控制模块等组成的分布式无线“三遥”（遥测、遥控、遥信 ）系统。 该系统可以对全市范围内的路灯进行遥控开关、 遥信状态、遥测电流、 电压、用电功率，还可以根据对所测数据的分析来判断

3、路灯配电设备 运行有无故障，对路灯亮灯率估算和计算，对线路缺相、回路接地、 白天亮灯、夜晚熄灯、大面积灭灯等异常情况进行报警处理，并能通 过短信及时通知给相关管理人员。系统改造有着以下重大意义：增强应急能力：系统具有定时控制和人工控制等多种控制方式， 能随时调整灯光的开/关灯时间，在遭遇极端特殊的天气情况时能通 过人工控制进行应急开关灯调度。提高城市形象：系统具有设备状态巡检和故障自动报警功能。当配 电设备发生故障时，调度人员可以在数秒钟内及时了解故障发生的地 点和具体情况，并及时排除工作人员进行修复。这样可以极大地减少 对照明管理部门的投诉，从而进一步提高管理部门的形象。节约电能支出：系统对

4、开关灯状态有可检查性，能有效避免白天 亮灯的情况出现。控制设备能依据一年四季的季节变化情况预置合理 的开关灯时间方案，在满足对城市照明的需求时，有效地减少开灯时 间，从而节约了大量的电能.降低运维成本：系统将“巡灯查找故障改为“值班等待报警”，减 少了 “巡灯”人员数量和巡检车辆损耗，降低了维护成本。通过减少 开灯时间，能有效延长灯具的使用寿命，可有效降低运行成本，进一 步提高了经济效益。第3页共15页实现科学管理：系统能将采集到的数据自动进行存储、统计 ，能随 时进行查询和生成各种统计报表，为管理人员提供详实地决策依据 . 二、总体设计方案1、设计原则本控制系统在设计过程中认真贯彻中央关于国

5、务院办公厅关于深入开展全民节能行动的通知要求，以科技、节能、环保和低费用为设计理念，促进节能环保社会的建设与发展。(1)实用性原则从目前城市路灯的具体情况出发，制定符合实际且技术先进的控 制系统，本系统的设计目标是利用计算机自动管理技术和远程通讯技 术，对城市照明实现自动化、智能化科学管理，达到路灯管理水平与 现代新城区相适应，提高路灯管理效益，做到合理照明，美化照明， 安全照明，降低运营和维护成本。(2)可靠性原则系统的高可靠性是十分重要的。首先是硬件系统的可靠性，其次是软件系统具有较高的可靠性。系统的平均无故障时间(MTBF):15年模件的平均无故障时间(MTBF) :15年系统可利用率(

6、MTBF/MTBF+MTTR ):大于99.99% ,(3)安全性原则选用的单灯控制模块在运行过程中具备完善的故障检测、诊断功 能。上位机软件具有完善的报警显示、故障处理及操作报警等功能。具有良好的安全运行性能。(4)先进性原则第4页共15页系统设计应把握先进稳定的传感器技术、最新电子控制技术、计 算机技术、网络和通信技术的发展方向，采用先进的体系结构；尽量 选用同行业内先进成熟的技术和设备，选用先进的软硬件平台，营造高 起点的系统开发与应用环境，系统具有先进的体系结构、控制算法、 通讯功能和网络功能，既具有控制功能，还具有完善的信息处理和管 理功能，使其具备全集成自动化的控制模式，在国内处于

7、领先水平 .(5)灵活性原则控制站通过 MODBUS-RTU 现场总线或ZigBee无线传感网络 使现场路灯信号与自动化系统相连，它可以集中装在室内或分散装在 控制现场，使系统配置具有极大的灵活性，并且具有灵活的软件组态 功能，能够灵活的进行控制算法的修改 ，很方便的完成控制参数的修 改。(6)扩展性原则系统具有开放式的模块化体系结构和软件系统， 易于系统的扩展 及与管理信息系统的互联.系统具有开放性，在功能，配置，通信接 口等方面具有较好的控制能力，系统能随着科学技术的发展而不断平 滑升级。(7)可维护性原则系统具有自诊断功能，对软、硬件系统可以进行故障定位和故障 报警，并能进行故障处理记录

8、，故障平均修复时间(MTTR)为3分钟， 并可进行在线维护。2、系统结构图第5页共15页应用服务器GSM/CDMARS-485单灯控制器监 控 中心 网络220Vt 缆数据服务器光照感应器nI I IrPDA iMAC 打印机便携电脑三备占一泊 220V电缆路由设备路由设备短信报警应用远程监控站GPRS络/因特网集中控制器现 场单灯制器其他应用 工作站应用服务器GSM/CDMARS-485单灯控制器监 控 中心 网络220Vt 缆数据服务器光照感应器nI I IrPDA iMAC 打印机便携电脑三备占一泊 220V电缆路由设备路由设备短信报警应用远程监控站GPRS络/因特网集中控制器现 场单灯

9、制器其他应用 工作站单灯控制器220V电缆3、主要功能概述系统实现“三遥”功能：遥控、遥测、遥信；可自动巡测、手动 巡测和选测（可对路灯状态、三相电压、回路电流、有功功率、功率 因数及各种直流模拟量采集）；采用时控方式进行照明控制，实现预约控制和分时控制。可设置 多套时间方案以实现对每一个回路灵活的控制； 可预设多种时间控制 模式，包括普通模式、按经纬度日出日落开关灯模式、节假日模式、 周循环模式、二次开灯模式和超级经纬度开关灯模式；具有设备分组功能，可按路段或按区域对设备进行分组，从而实 现分组控制。第6页共15页具有健全的报警处理机制，报警内容包括：白天亮灯、晚上熄灯、 配电箱异常开门、电

10、压、电流越限、回路缺相、回路断路和线路停电 等故障；当报警发生时，系统可及时地向指定手机用户发送报警信息；支持智能手机通过无线互联网接入系统进行开关灯操作和设备状态查询；自动计算亮灯率，能根据电压、电流、功率因数的变化自动进行亮灯率估算；电子地理信息（GIS）管理功能，通过电子地图界面可对终端设备进行添加、删除、编辑、参数设置和开关灯操作；具有设备组态功能，通过图形化界面用户可以直观得获得终端设备当前运行状态和参数查询打印功能。根据年、月、日统计数据进行查询 ，显示的数据均可打印；支持多种组网及通讯方案选择，可支持GPRS无线通信方式、以太网 通信方式、光纤通信方式；三、系统详细设计1、系统简

11、介本系统采用了 GPRS网络技术和 RS485现场总线技术以及 ZigBee无线传感网络技术相结合来实现路灯单灯的联网通讯，提供 对路灯灵活智能的管理，结合先进的上位软件，可实现线路上任一线 路，任一个路灯的定时开关，强制开关，定时控制的方案可由用户任 意编程，最终实现路灯照明系统的智能控制和高效节能。每个单灯实现各项电力参数的检测，故障能自动及时上报，大大方便了路灯系统第7页共15页 的管理，节约了维护成本。2、计算机信息管理系统功能介绍(1)、地理信息功能：数字网络式监控，通过通讯系统传输， 可在地图屏上动态显示全线的任一处路灯控制点及每个路灯 和雾灯的工作状态、地理位置(公里标，方向)及

12、灯柱编号。(2)、降压启动：通过降压启动降低冲击电流 ，保护线路，提 高光源寿命，降低电能消耗。(3)、自动/人工调光功能：在正常光通量运行工况下，后半夜 通过智能系统的指令，光通量下调 30% ;也可根据环境需求， 在控制中心人工无级调节(系统/区域/单灯)50-100 %光通 量。(4)、定时控制功能：监控中心可按一年日照的长短自动调整 路灯的开启时间，以及每天前半夜和后半夜的不同运作状况编 程并下载到各路灯段控制点，无特殊情况，各路灯段将按时间 表运作。(5)、即时控制功能：如出现恶劣气候或其他原因，中心可对全 线或单一路灯监控点及每个路灯和雾灯实行指令操作；也可在 路灯控制点(路段控制

13、器)对该控制区域路灯 /单灯进行(开 关/控制/调节)操作。(6)、系统也可共享交通工程监控系统的气象信息，预设气象控制参数，在出现恶劣气候(如大雾、暴雨雪能见度低时)，自动 开启/关闭控制区域内的路灯和雾灯，并同时报告给监控中心 ； (7)、工况监测:系统每隔10-20分钟对各终端自动检查路灯、 雾灯运行的各项电流、电压数据及门控报警信号 ，当负载发生 欠流、停电等异常情况时可发出报警声光提示值班人员注意， 以便及时采取相应措施。第8页共15页(8)、系统异常和故障报警：当出现电源故障/通讯故障/线路故 障/单灯控制器故障/灯泡故障时，能自动报警并作相应记录： 控制装置具有再启辉功能，在故障

14、排除后 ，经自动程序指令再 次点亮灯具。(9)、统计分析与查询功能：智能路段控制器故障统计分析； 智能终端控制器故障统计分析；路灯、雾灯使用统计分析。2。2、系统权限系统设有登陆界面和登陆密码，操作人员必须输入相应的操作密 码后才能进入主页面，否则系统会给予提示，此设置用于防止未经授 权的人员进入系统2.3、路灯状态查看通过本系统可以对与系统连接的每个路灯的状态进行查看第9页共15页忖一，*比2.4、路灯数据采集与查询140 口 0 忖一，*比2.4、路灯数据采集与查询140 口 0 口 :25 4 片r 4 1 u n 鼻：二 Mjd 3 s Ki E品支 sEi1 * Ui 由：.，.一

15、翼士 先LtcrLrIT* * mH通过智能采集器可以采集路灯供电回路的电压、电流、有功功率、 无功功率、功率因数、有功电能、无功电能、频率等电力参数，存档到数据库，便于随时查询，为监控中心决策分析系统提供原始数据和2.5、信息数据管理与分析2.5、信息数据管理与分析(1 )历史数据统计第10页共15页对于电压、电流、电能等各种电力参数，系统均会在数据库中进19哥辆, 19哥辆, 1也拘 m 初(箝iy g学引印ODISCF00 ME启 %433。盯RUR 的 wkHxl伯！？ODISCF00 ME启 %433。盯RUR 的 wkHxl伯！？ojH 公室 口乳，度lla安睛野岫19市4-11工

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20、用户设置，对配电系统中的重要事件，如报警事件等进行记 录并存储。第12页共15页报警等电择H瓶 3012 7.1F不山田旧ranfi山口工费F遍？ 普山灯t 情不通】 然山际内建二fc立案口不用电择H瓶 3012 7.1F不山田旧ranfi山口工费F遍？ 普山灯t 情不通】 然山际内建二fc立案口不用思世 土而蟀，口中 不区TE信上酢1 ,皆有03 描j N邯冲叼事门制门 门二开厂用警 白黄并厂招鲁 修门宙 匕部,* 弧中革;* 显旧*自 *IH饰二HL相电叼iFrS幅推* 也用y4据廿 鼓后寻修电匹英*题到点才端阳零 四春相m cj . 2? d -1915 05 1914MJEIJ4 弓n

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22、l1 分 441 I列、t2SE!953 ,-I-I3 34 寸J|ERIX&14 LHC m( - nilsMMlr再居 Tis”l41il-i2。6、数据交互与融合本控制系统不仅实现了路灯状态和数据的实时采集 ，最大的优势 在于对数据的交互、分析与决策处理。由于控制站通过GPRS无线网 络实现了数据交互功能，通过对路灯远程状态、数据采集与监测 ，将 所有数据采集到中心监控室进行汇总，与历史数据进行比较分析2。7、数据决策系统数据库可存储能表示路灯运行状态的各类数字化数据，系统以数据库中的中长期历史数据为基础，在电力相关理论和算法的支持 下，从宏观和长时期的角度出发，得出控制系统运行中存在的问题， 以及为优化系统各项控制参数，给出合理科学的建议，最终将以表格和图型的方式展现在管理者面前.经过运算得出数据报表，并通过系 统的自动分析得出各控制站的潜在隐患或系统故障， 并以此为根据进 行报警并得出决策。维护人员就能及时准确地对潜在隐患或系统故障 进行维护，不仅提高了系统的安全性，大幅度的降低了成本，而且为后 期的节能系统打下了数据支持平台。第13页共15页信息共享构造了总配与各分变电站之间的全网无瓶颈的快速响应系统，通 过信