路燈控制系統(tǒng)技術方案2016.3.10

1、word 格式文檔路燈控制系統(tǒng)技術方案一、 概述1.項目需求 -（2）2.項目意義 -（2）二、總體設計方案1.設計原則 -（3）2.結構框圖 -（5）3.主要功能概述 -（5）三、系統(tǒng)詳細設計1.系統(tǒng)簡介 -（6）2.計算機信息管理系統(tǒng) -（7）3.遠程控制系統(tǒng) -（11）四、成功工程案例 -（15）專業(yè)整理word 格式文檔一、概述1、項目需求當前我國城市照明 ，特別是路燈照明 ，主要有以下特點 ：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的口號的提出 ，全國路燈的數(shù)量仍在迅猛地增長 ；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 、定時及人工開關的方式 ，已不能滿足特殊天氣條件下開關燈及節(jié)能要求 ，因此需要利用計算機自動管理技術和遠程通訊技術 ，對城市照明實現(xiàn)自動化 、智能化科學管理 ，達到路燈管理水平與現(xiàn)代城區(qū)相適應，提高路燈管理效益，做到合理照明，美化照明 ，安全照明 ，降低運營和維護成本 。2、項目意義系統(tǒng)改造采用先進的GPRS 無線通訊網(wǎng)絡 、計算機信息管理及單燈控制模塊等組成的分布式無線“三遙 ”（遙測 、遙控 、遙信 ）系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對全市范圍內(nèi)的路燈進行遙控開關、遙信狀態(tài) 、遙測電流 、電壓、用電功率 ，還可以根據(jù)對所測數(shù)據(jù)

3、的分析來判斷路燈配電設備運行有無故障 ，對路燈亮燈率估算和計算 ，對線路缺相、回路接地 、白天亮燈 、夜晚熄燈 、大面積滅燈等異常情況進行報警處理 ，并能通過短信及時通知給相關管理人員 。系統(tǒng)改造有著以下重大意義 ：專業(yè)整理word 格式文檔增強應急能力 ：系統(tǒng)具有定時控制和人工控制等多種控制方式 ，能隨時調(diào)整燈光的開 / 關燈時間 ，在遭遇極端特殊的天氣情況時能通過人工控制進行應急開關燈調(diào)度 。提高城市形象 ：系統(tǒng)具有設備狀態(tài)巡檢和故障自動報警功能 。當配電設備發(fā)生故障時 ，調(diào)度人員可以在數(shù)秒鐘內(nèi)及時了解故障發(fā)生的地點和具體情況 ，并及時排除工作人員進行修復 。這樣可以極大地減少對照明管理部

4、門的投訴 ，從而進一步提高管理部門的形象 。節(jié)約電能支出 ：系統(tǒng)對開關燈狀態(tài)有可檢查性 ，能有效避免白天亮燈的情況出現(xiàn) 。控制設備能依據(jù)一年四季的季節(jié)變化情況預置合理的開關燈時間方案 ，在滿足對城市照明的需求時 ，有效地減少開燈時間，從而節(jié)約了大量的電能 。降低運維成本 ：系統(tǒng)將 “巡燈查找故障 ”改為 “值班等待報警 ”，減少了 “巡燈 ”人員數(shù)量和巡檢車輛損耗 ，降低了維護成本 。通過減少開燈時間 ，能有效延長燈具的使用壽命 ，可有效降低運行成本 ，進一步提高了經(jīng)濟效益 。實現(xiàn)科學管理 ：系統(tǒng)能將采集到的數(shù)據(jù)自動進行存儲 、統(tǒng)計，能隨時進行查詢和生成各種統(tǒng)計報表 ，為管理人員提供詳實地決策

5、依據(jù)。二、總體設計方案1、設計原則本控制系統(tǒng)在設計過程中認真貫徹中央關于 國務院辦公廳關于深入開展全民節(jié)能行動的通知 要求，以科技、節(jié)能、環(huán)保和低費用為設計理念 ，促進節(jié)能環(huán)保社會的建設與發(fā)展 。專業(yè)整理word 格式文檔（1）實用性原則從目前城市路燈的具體情況出發(fā),制定符合實際且技術先進的控制系統(tǒng) ,本系統(tǒng)的設計目標是利用計算機自動管理技術和遠程通訊技術，對城市照明實現(xiàn)自動化、智能化科學管理 ，達到路燈管理水平與現(xiàn)代新城區(qū)相適應，提高路燈管理效益，做到合理照明 ，美化照明，安全照明 ，降低運營和維護成本 。（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)的平均無故障時間 (MTBF)：15年模件的平均無故障時間 (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行過程中具備完善的故障檢測、診斷功能。上位機軟件具有完善的報警顯示、故障處理及操作報警等功能。具有良好的安全運行性能 。（4）先進性原則系統(tǒng)設計應把握先進穩(wěn)定的傳感器技術 、最新電子控制技術 、計算機技術 、網(wǎng)絡和通信技術的發(fā)展方向 ，采用先進的體系結構 ；盡量選用同行業(yè)內(nèi)先進成熟的技術和設備，選用先進的軟硬件平臺，營造高起點的系統(tǒng)開發(fā)與應用環(huán)境 ，系統(tǒng)具有先進的體系結構、控制算法 、通

7、訊功能和網(wǎng)絡功能 ，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化的控制模式 ，在專業(yè)整理word 格式文檔國內(nèi)處于領先水平 。（5）靈活性原則控制站通過 MODBUS-RTU 現(xiàn)場總線或 ZigBee 無線傳感網(wǎng)絡使現(xiàn)場路燈信號與自動化系統(tǒng)相連 ，它可以集中裝在室內(nèi)或分散裝在控制現(xiàn)場 ，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 ，能夠靈活的進行控制算法的修改 ，很方便的完成控制參數(shù)的修改。（6）擴展性原則系統(tǒng)具有開放式的模塊化體系結構和軟件系統(tǒng) ，易于系統(tǒng)的擴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)能隨著科學技術的發(fā)展而不斷平滑升級 。（7）可維護性原則系統(tǒng)具有自診斷功能 ，對軟、硬件系統(tǒng)可以進行故障定位和故障報警，并能進行故障處理記錄 ，故障平均修復時間 (MTTR)為 3 分鐘，并可進行在線維護 。2、系統(tǒng)結構圖專業(yè)整理word 格式文檔應用服務器數(shù)據(jù)服務器WEB服務器GSM/CDMA光照感應器短信報警應用監(jiān)RS-485控中心路由設備遠程監(jiān)控站網(wǎng)絡PDAiMAC打印機便攜電腦工作站路由設備其他應用工作站GPRS網(wǎng)絡 / 因特網(wǎng)220V電纜220V電纜220V電纜220V電纜現(xiàn)場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)實現(xiàn) “三遙 ”功能 ：遙控、遙測、遙信；可自動巡測 、手動巡測和選測 （可對路燈狀態(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 ）；采用時控方式進行照明控制 ，實現(xiàn)預約控制和分時控制 ?？稍O置多套時間方案以實現(xiàn)對每一個回路靈活的控制 ；可預設多種時間控制模式 ，包括普通模式 、按經(jīng)緯度日出日落開關燈模式 、節(jié)假日模式、周循環(huán)模式 、二次開燈模式和超級經(jīng)緯度開關燈模式 ；具有設備分組功能 ，可按路段或按區(qū)域?qū)υO備進行分組 ，從而實現(xiàn)分組控制 。具有健全的報警處理機制 ，報警內(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 ；當報警發(fā)生時 ，系統(tǒng)可及時地向指定手機用戶發(fā)送報警信息 ；支持智能手機通過無線互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)進行開關燈操作和設備狀態(tài)查詢 ；自動計算亮燈率 ，能根據(jù)電壓 、電流、功率因數(shù)的變化自動進行亮燈率估算 ；電子地理信息 （GIS）管理功能 ，通過電子地圖界面可對終端設備進行添加 、刪除、編輯、參數(shù)設置和開關燈操作 ；具有設備組態(tài)功能 ，通過圖形化界面用戶可以直觀得獲得終端設備當前運行狀態(tài)和參數(shù)查詢打印功能 。根據(jù)年 、月、日統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行查詢 ，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)詳細設計1、系統(tǒng)簡介本系統(tǒng)采用了 GPRS網(wǎng)絡技術和 RS485現(xiàn)場總線技術以及ZigBee無線傳感網(wǎng)絡技術相結合來實現(xiàn)路燈單燈的聯(lián)網(wǎng)通訊 ，提供對路燈靈活智能的管理 ，結合先進的上位軟件 ，可實現(xiàn)線路上任一線路 ，任一個路燈的定時開關 ，強制開關 ，定時控制的方案可由用戶任意編程，最終實現(xiàn)路燈照明系統(tǒng)的智能控制和高效節(jié)能 。 每個單燈實現(xiàn)各項電力參數(shù)的檢測 ，故障能自動及時上報 ，大大方便了路燈系統(tǒng)的管理 ，節(jié)約了維護成本 。2、計算機信息管理系統(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)絡式監(jiān)控 ，通過通訊系統(tǒng)傳輸，可在地圖屏上動態(tài)顯示全線的任一處路燈控制點及每個路燈和霧燈的工作狀態(tài) 、地理位置 （公里標 ，方向）及燈柱編號。（2）、降壓啟動 ：通過降壓啟動降低沖擊電流 ，保護線路 ，提高光源壽命 ，降低電能消耗 。（3）、自動 / 人工調(diào)光功能 ：在正常光通量運行工況下 ，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，在控制中心人工無級調(diào)節(jié)（系統(tǒng)/區(qū)域/單燈） 50-100% 光通量 。（4）、定時控制功能 ：監(jiān)控中心可按一年日照的長短自動調(diào)整路燈的開啟時間 ，以及每天前半夜和后半夜的不同運作狀況編程并下載到各路燈段控制點 ，無特殊情況 ，各路

13、燈段將按時間表運作 。（5）、即時控制功能 ：如出現(xiàn)惡劣氣候或其他原因，中心可對全線或單一路燈監(jiān)控點及每個路燈和霧燈實行指令操作 ；也可在路燈控制點 （路段控制器 ）對該控制區(qū)域路燈 / 單燈進行（開關 / 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 ，預設氣象控制參數(shù) ，在出現(xiàn)惡劣氣候 （如大霧 、暴雨雪能見度低時），自動開啟 / 關閉控制區(qū)域內(nèi)的路燈和霧燈 ，并同時報告給監(jiān)控中心 ；（7）、工況監(jiān)測 ：系統(tǒng)每隔 10-20 分鐘對各終端自動檢查路燈、霧燈運行的各項電流 、電壓數(shù)據(jù)及門控報警信號 ，當負載發(fā)生欠流 、停電等異常情況時可發(fā)出報警聲光提示值班人員注意，以

14、便及時采取相應措施 。專業(yè)整理word 格式文檔（8）、系統(tǒng)異常和故障報警 ：當出現(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 ，能自動報警并作相應記錄：控制裝置具有再啟輝功能 ，在故障排除后 ，經(jīng)自動程序指令再次點亮燈具 。（9 ）、 統(tǒng)計分析與查詢功能 ：智能路段控制器故障統(tǒng)計分析；智能終端控制器故障統(tǒng)計分析 ； 路燈、霧燈使用統(tǒng)計分析。2.2、系統(tǒng)權限系統(tǒng)設有登陸界面和登陸密碼，操作人員必須輸入相應的操作密碼后才能進入主頁面，否則系統(tǒng)會給予提示，此設置用于防止未經(jīng)授權的人員進入系統(tǒng)。2.3、路燈狀態(tài)查看通過本系統(tǒng)可以對與系統(tǒng)連接的每個路燈的狀態(tài)進行查看。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、無功功率 、功率因數(shù) 、有功電能 、無功電能 、頻率等電力參數(shù)，存檔到數(shù)據(jù)庫 ，便于隨時查詢 ，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)計專業(yè)整理word 格式文檔對于電壓 、電流、電能等各種電力參數(shù) ，系統(tǒng)均會在數(shù)據(jù)庫中進行歷史存儲 ，以便于管理者追溯查詢 。（2）報表管理系統(tǒng)對實時數(shù)據(jù)進行分類和科學管理 ，以報表或圖表的形式展現(xiàn)給管理者 ，便于管理者對用電情況進行統(tǒng)計分析 。（3）電能管理系統(tǒng)針對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)月報和年報分析統(tǒng)計功能 ，便于管理者對中長期用電情況進行統(tǒng)計 ，加強對用電的人工管理。（4）事件記錄根據(jù)用戶設置 ，對配電系統(tǒng)中的重要事件 ，如報警事件等進行記錄并存儲 。（ 5）打印各種參數(shù)的歷史趨勢數(shù)據(jù)、設備故障報警及參數(shù)超專業(yè)整理word 格式文檔限報警等 。2.6、數(shù)據(jù)交互與融合本控制系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了路燈狀態(tài)和數(shù)據(jù)的實時采集 ，最大的優(yōu)勢在于對數(shù)據(jù)的交互 、分析與決策處理 。由于控制站通過 GPRS 無線網(wǎng)絡實現(xiàn)了數(shù)據(jù)交互功能 ，通過對路燈遠程狀態(tài) 、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測，將所有數(shù)據(jù)采集到中心監(jiān)控室進行匯總 ，與歷史數(shù)據(jù)

17、進行比較分析2.7、數(shù)據(jù)決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫可存儲能表示路燈運行狀態(tài)的各類數(shù)字化數(shù)據(jù)，系統(tǒng)以數(shù)據(jù)庫中的中長期歷史數(shù)據(jù)為基礎，在電力相關理論和算法的支持下 ，從宏觀和長時期的角度出發(fā)，得出控制系統(tǒng)運行中存在的問題，以及為優(yōu)化系統(tǒng)各項控制參數(shù)，給出合理科學的建議，最終將以表格和圖型的方式展現(xiàn)在管理者面前。經(jīng)過運算得出數(shù)據(jù)報表，并通過系統(tǒng)的自動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)進行報警并得出決策。維護人員就能及時準確地對潛在隱患或系統(tǒng)故障進行維護，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。2.8、信息共享構造了總配與各分

18、變電站之間的全網(wǎng)無瓶頸的快速響應系統(tǒng) ，通過信息交換 ，實現(xiàn)信息共享 ，提供常規(guī)的變電站所不能提供的功能，減少設備的重復購置 ，簡化設備之間的互連 ，從整體上提高自動化系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性 ，從而提高配電的自動化水平 。2.9、增強信號穩(wěn)定性通過該系統(tǒng)的實施 ，將原有路燈的I/O 模擬和開關量信號傳輸改為現(xiàn)場總線數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速度更高 ，并避免了外界干擾對傳輸信號的影響從而增強了系統(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 模塊構成了智能無線網(wǎng)絡 ，連接控制端與上位機軟件 ，將控制端采集的狀態(tài)和數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)遠傳到中控室上位機數(shù)據(jù)庫 ，并將上位機下達的各種控制命令下發(fā)到指定地址的控制器中，實現(xiàn)各種遠程控制功能 。(2)RB-100 控制端：控制端通過 RS485 有線方式或 ZigBee 無線方式 MODBUS-RTU 協(xié)議采集每個單燈控制模塊中路燈的狀態(tài)和電力運行數(shù)據(jù)，將這