ZIGBEE无线智能照明管理系统

-.zZIGBEE无线智能照明管理系统-解决方案V3致力于：环境节能第一章:绪论..第二章:无线照明系统的概述.第三章:无线照明系统功能介绍.第四章:无线照明系统特点.第五章:管理系统的介绍.绪论ZigBee技术是一种新兴的短距离无线通信技术，由IEEE802．15．4标准定义，网络层、应用支持子层由ZigBee技术联盟制定。ZigBee技术具有低速率、低功耗及组网灵活等特点，在消费电子、智能家居、建筑自动化、工业控制等领域具有广阔的应用前景。道路照明是城市公共设施的重要组成局部，目前国内的道路照明系统大局部没有采用网络化监控管理，只能以区域为单位对照明设备进展简单的开关灯控制，这样的控制方法不能实时的获得每盏路灯的状况，也无法根据具体情况调整路灯亮度，不能有效的节省电能。目前国内多数城市路灯的开、关控制仍由每台变压器(配电箱)分散控制，很少有对路灯进展监控，缺乏灵活多变的操作系统，因此存在着一系列的问题：(1)系统复杂，难以统一管理。(2)路灯覆盖面广，维护困难，维护力量严重缺乏，疲于应付。路灯损坏情况不能及时掌握以及反响，给快速维护带来困维，同时给道路上行驶的人们带来不便。(3)开关控制效率低，用电浪费现象严重。目前大局部城市灯光采用的是人工管理模式：一是使用人工开关灯控制，由工作人员在需要的地段和需要的时间，人工开关灯；二是使用机械钟控开关灯控制方式，如果需要调整开关灯时间，则必须人工到各现场调整每一个机械时钟控制器，工作难度大，造成开关灯时间不能及时变更，难以做到合理开关灯，用电浪费严重。(4)存在平安隐患，无法快速掌握路灯运行状态，无平安保障，统计困难。道路照明路灯系统庞大复杂，对各种漏电、触电、短路、跳闸，电缆和灯具被盗、破坏等现象不能及时发现，存在较大平安隐患。也无法对整个系统每盏灯的电压、电流、功率等数据进展每天统计，不能及时快速地掌握灯光系统的运行状态。针对上述的缺点及道路照明监控系统研究现状中提到的缺乏，利用ZigBee技术与LED路灯的结合能很好解决路灯的监控和节能问题。主要原因如下：ZigBee技术的网络容量十分巨大，理论上一个协调器能容纳最大节点个数可以达至65535个，每个路由器也能容纳255个节点。这在照明监控系统应用上是其它技术无法比较的优势。通常，我们可以把一个区域的路灯用一个协调器来控制。在路灯控制系统中，需要传输的数据量很少，只需几分钟甚至几十分钟发送一次数据。每次发送的数据量也很小，所以ZigBee技术的低速率的特点恰好适合应用在这个控制领域中。利用ZigBee技术低功耗的特点，实现节能的目的。ZigBeeI作在2.4G的免费频段上，不会像使用GPRS一样浪费许多无线电的资源。ZigBee技术是一种自组织网络，网络拓扑构造可以随意变动，而且ZigBeeN络具有自愈功能，网络不会因为一个或几个节点坏掉而瘫痪；也不会因为增加一个或几个节点而影响整个网络的工作。ZigBee技术可以多跳路由，与普通的多跳不同，自组织网络的多跳路由是一块普通的节点来完成的。这些优点应用在道路照明监控系统中是十分有利的，因为道路的环境比较复杂。假设两盏路灯之间遇到大的障碍物时，我们可以通过增加冗余节点的方式来改变网络的拓扑构造，从而绕过障碍物使整个网络畅通。利用ZigBee技术可以节省监控系统的本钱，因为zigBee技术比GPRS等技术本钱要低很多，而且可以在监控中心控制路灯的开关，更加灵活的操作。无线控制智能路灯管理系统概述无线控制智能路灯管理系统由一个控制系统中心〔计算机系统+GPRS数传终端〕、假设干移动控制终端〔GPRS数传终端〕、假设干子网控制器〔ZigBee协调器+GPRS数传终端〕、如干路灯路由器和假设干个路灯控制器组成无线控制网络。通过子网控制器采用GPRS通信方式〔也可以采用互联网internet方式〕与系统中心联网，系统中心通过子网控制器发布命令可以任意控制网络内的每一盏路灯。路灯控制器除了常规控制开关、报警功能外，同时可以采集路灯的电压、电流、功率因素等信息，也适用于LED路灯的控制。在系统各子网内路灯控制器通信采用ZigBee协议，无需通信费用，子网控制器是采用GPRS数传终端，对子网内采用ZigBee协议与路灯控制器通信，对系统中心通过GPRS通信。该无线控制网络由GPRS网络和ZigBee网络组成，系统拓扑构造图如下列图所示：ZIGBEE控制系统拓扑构造图无线控制智能路灯管理系统的组成单元：路灯控制器(SZ10系列)主要功能有：控制路灯开关、亮度调节、电流采集、电压采集、计算功率以及功率因数等。单灯控制器分为模块式〔内置灯具中〕和外挂式〔可内置灯杆中〕，分别满足路灯企业和工程商的使用需求。路灯路由器(SZ10系列)在有限的路由深度和网络容量的前提下，不但具有路灯控制器的各项功能，而且中继路由路灯控制器的无线传输信号。子网管理器〔ZigBee协调器+GPRS数传终端〕主要功能有：接收和发送子网内的所有路灯控制信号、数据记录、报警处理等。它负责控制子网内的路灯控制器运行，将系统中心的命令下达给路灯控制器，将路灯控制器及线路信息反响系统中心。子网控制器处于系统中心和各子网内路灯控制器的中间，向上通过GPRS方式与系统中心通信，向下则是通过ZigBee通讯协议方式，同各个路灯路由器通信。系统中心〔计算机系统+GPRS数传终端〕系统中心主要实现通过系统控制软件对不同子网下的路灯控制器进展远程数据和控制，包括参数配置，控制命令发送、现场灯具状态收集等。能够显示路灯状态〔亮度、电压、电流、功率和功率因数〕信息，能够远程控制路灯的开关和调节路灯的亮度，可以实现时序调度事件、读取数据记录、监视事件和报警应答等操作。移动控制终端〔GPRS数传终端〕用于配备路灯管理和巡查人员，使得路灯管理和维护更加方便和快捷。采用这套先进的路灯无线控制智能管理系统，可以对城市的路灯实施统一启闭，对夜间照明系统和路灯的实时监控和管理，确保高效稳定，全天候运行，控制不必要的“全夜灯照明〞，有效节约电能消耗。对于城市公共照明系统来说，采用智能化的管理系统是实现能源节约、减少资源浪费、满足人们生活要求、显示现代化城市靓丽风景的科学解决方案。为到达最好的可靠性和平安性，无线控制智能路灯管理系统中ZigBee控制器的路由深度为18级，每个单灯控制器继有路由功能也兼有终端功能，因此最多500多盏路灯组成一个ZigBee子网。ZIGBEE组网意示图：如图下第三章系统功能介绍(1)自动巡测功能：系统中心可以自动巡测每路路灯的开关状态。(2)数据采集功能：采集电流电压、电量、功率因素等数据，做如下动作：(3)节能评估：方便客户进展有功功率，无功功率的计算,为节能评估打下数字根底；(4)过载保护：通过采集到的数据进展处理判断，保证负载处于合理*围内。(5)空载保护：如果采集到电流小于门限值，则不允许进展开灯操作。(6)控制功能：系统中心可以随意开关任何一路路灯或开关自定义群组的路灯。(7)自动控制功能：现场按预先设计好的时间方案自动调节路灯开关时间。(8)报警功能：将过去的巡逻式维护报警改为预防式等待报警，这样系统中心可以得到第一手资料从而迚行调度协调。故障出现后，系统中心可以准确获取故障灯的位置信息，工作人员可以在最短时间内赶到现场迚行维护。通过采集电力线的电流、电压值，通知系统中心，从而迚行防盗处理。(9)显示功能：可以根据GIS电子地图上显示每路路灯的开关状态及其它重要信息。(10)数据存储功能：可对路灯安装和时间、地点、运行参数、工作时间等用户关心的信息进展记录存储。(11数据查询功能：系统中心可以通过互联网查询任意时间段每路路灯数据信息。(12报表功能：可以生成电流、电压、功率因素、亮灯率、开关时间的分析曲线和报表。(13)远程维护功能：进程网络维护，控制模块具备远程参数设置和维护功能。(14)拓展功能：如调光控制，配合LED调节灯光亮度，在不影响照明前提下，到达最大节能效果。系统可自由增减路灯控制器的数量；路灯控制器可以扩展其它功能，配合其他节电控制技术进一步降低路灯能耗。第四章系统特点(1)节省本钱：安装施工简易快捷，无需铺设专线；每个路灯只需要一个路灯控制器，最多每100至500个路灯配备一台子网控制器，节省了GPRS流量。不用改变既有的电力线架设和配电控制网络，一方面节省了人力物力；一方面自动组网的ZigBee模块不受天气和地形的影响，也保证了通讯的可靠性。(2)每天可进展自动通、断电操作；可保证工作日、节假日按不同的时间自动通、断电；可对用电设备进展分区、分线路管理。(3)控制灯具的开/关和亮度，从而可以显著延长灯具的有效寿命，减少灯具更换次数，节约资源，减少有害气体污染环境。可以远程设置节点控制参数，实现节点的灵活控制。在后半夜车稀人少时，则控制路灯保持较低照度的照明〔或者实行“半夜灯〞调节控制〕。这样做主要优点就是在调光的同时，也大幅降低了电耗，节约用电，同时还可以延长灯源寿命。4)根据天气情况和实际光的照度，自动控制灯具的开/关和灯具的亮度，如在不好的天气时及时翻开路灯，对于安装在桥下或隧道的路灯，路据实测光强，来自动以最正确的亮度翻开路灯，提高公众满意度，在灾害天气使路灯更人性化。(5)通过系统中心设置，防止非授权人操作，确保系统控制平安可靠。依据采集数据情况，可判断终端设备运行状态情况。所有运行参数〔自动通断电时间，区域划分〕可在管理终端随时设置，随时启用，管理方便。第五章智能照明管理系统介绍1、操作系统系统适用于Microsoft公司的Windwos7中文版操作系统，效劳器采用Windows2000Server/2003Server。系统具有多窗口、多任务、多线程的特点。充分发挥计算机不断开展的硬件资源使最为先进的设计思想和技术得以实现，从而使程序运行快捷、稳定可靠。同时，系统提供了完备的中文环境。在此平台上开发的照明集中管理系统既能做到实时监控、任务处理，又有极好的友善的中文界面。2、架构方式整个系统采用客户机/效劳器和浏览器/效劳器相结合的组网模式，由数据效劳器、通讯效劳器等多效劳器和多个应用工作站就地组成局域网。动态的负载平衡能力，可以令系统时刻保持最优的性能。还可以通过Internet经过身份验证后进展远程数据查询和控制的。3、软件的开发工具本系统采用VisualBasic作为上层开发工具，底层动态库采用C++语言编写，抢占式多线程多任务运行方式。基于技术，采用分层的模块化构造，层次接口明晰，以后对各个模块的维护和更新不会影响到其他的模块。在整个照明集中管理系统的设计中，还运用了多种著名应用软件在不同领域里的特长，如应用ADOBE公司的PHOTOSHOP专业图形制作软件进展图形设计，应用3DMA*进展三维制作等等，使用户界面更加精巧。4、软件构造与特点系统软件的主要目的是向用户提供友善的人机接口和高级管理功能，配合硬件使各种繁重、复杂、重复的工作在极短的时间内自动完成。路灯监控管理系统的软件完成了系统各模块间的总级联和总管理。计算机根据值班员的意愿，不折不扣地完成各项任务。5、开放的数据库接口系统数据库采用微软的SQLServer2000，提供强劲的数据存贮和快速查询支持，使用一系列相互协作的组件，更富有成效的管理系统数据。开放的数据库接口，可方便的与第三方厂商的MIS、EMS进展挂接，还可以通过Web效劳器对监控系统的各种实时数据和历史数据进展远程浏览查询。6、友善的人机界面和高级管理功能系统软件适用于Windows98/NT/2000/*P/7平台，简便易学。整个操作过程中几乎不必用键盘，只用鼠标点击即可，非常适用于一般的操作人员掌握。网络化信息管理与数据共享。采用实时数据库和历史管理数据库相结合的管理模式。采用开放的数据构造，管理人员可以通过系统网络成为分控终端，方便查询系统运行数据，并可与常用的数据库如FO*PRO、ACCESS、E*CEL等直接接口，以实现广泛的数据共享，还可以通过Internet对中央控制室数据进展远程调阅。7、实时/历史数据图表提供各分站的一次接线图，实时显示RTU的运行电压、电流、亮灯率、运行状态、开关状态等。同时可以查询或打印分站的历史运行数据如电压、电流图、亮灯率直方图等。8、亮灯率计算系统会根据每个分站的运行电压、电流、有功功率和功率因数等自动计算并存贮亮灯率，同时会计算出系统的实时总亮灯率，显示在主窗口上。策略控制系统可根据用户的设置，实现节假日及每月，每周，每天，每时段的自行亮灯方式，策略可保存可重复到指定日期。9、系统身份登记管理计算机操作人员可以分等级，设定有自己的密码及值班记录，只能完成权限*围内的操作，权限*围以外的操作将被屏蔽制止。超级管理员超级管理员administrator，只有使用此身份登录才能完成对系统的全面设置及管理，包括系统系统参数设置、分站参数设置、增加及删除站点、布置灯组等。因此，超级管理员是指制造商、系统维护工作人员或高级用户。起到系统总管理及协助日常维护作用。一般管理员一般管理员一般指用户的技术领导。系统正常运行后超级管理员随即向一般管理员授权，一般管理员可设置大局部系统参数，和分站所有的参数以及将这些参数传送到分站RTU中。系统操作员系统操作员指一般值班人员，能够查看但不允许修改参数及下发到分站RTU，但可以进展一般值班性操作比方手控操作、即时查询等。以上用户分别持有自己的密码和用户名，计算时机把每项操作的具体内容和时间存入数据库，供以后查询和分析。10、远程诊断和功能可在异地通过Internet经过身份验证后，对用户的系统进展维护，升级程序模块或修改数据等，对用户的要求做到及时响应。11、分站到主站报文中控室可以根据用户预设间隔时间向各分站查询运行情况，并把数据存入数据库，以便以后查询并生成各种图表。在