基于GPRS通信的城市道路路燈實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控與節(jié)能系統(tǒng)
前言
路燈實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)可以更好解決源消耗的問(wèn)題,國(guó)家確定了“十一五”時(shí)期單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低20%的目標(biāo)，主要污染物排放總量減少10％，強(qiáng)調(diào)要落實(shí)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的要求，建設(shè)低投入、高產(chǎn)出、低能耗、少排放、能循環(huán)、可持續(xù)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)體系和資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)。城市公共照明用電在我國(guó)照明耗電中占30％的比例，占全國(guó)發(fā)電總量的10-12%。根據(jù)預(yù)計(jì)，全球大約有19%的電能是用于照明。這部分的電能消耗比例相當(dāng)可觀。
一、城市路燈管理現(xiàn)狀
路燈遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)誕生前景隨著城市建設(shè)迅速發(fā)展，道路照明品位的不斷提高，政府和人民對(duì)路燈亮燈率、城市形象的關(guān)注程度越來(lái)越高。城市城區(qū)道路照明建設(shè)得到了迅速發(fā)展，路燈數(shù)量日益增加，而管理部門(mén)還以原有人工操作、或定時(shí)控制來(lái)完成數(shù)倍于過(guò)去的工作任務(wù)，無(wú)法解決亮燈率與節(jié)約能源的固有矛盾。這時(shí)候提提出對(duì)應(yīng)的方法
傳統(tǒng)定時(shí)控制的弊端
不能實(shí)時(shí)控制：
由于控制方式單一，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)不同燈型、不同區(qū)域、不同時(shí)間段的照明設(shè)備進(jìn)行分類(lèi)控制，導(dǎo)致資源分配不合理，造成大量的電能浪費(fèi)。
無(wú)法及時(shí)開(kāi)關(guān)燈：
現(xiàn)行控制方式在惡劣天氣時(shí)（如強(qiáng)陰天）不能自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈。大型慶典和政治活動(dòng)、領(lǐng)導(dǎo)及團(tuán)體參觀時(shí)亦無(wú)法及時(shí)、靈活控制，影響城市照明形象。
信息不能反饋：
城市道路照明各種信息無(wú)法反饋到管理部門(mén)。如路燈控制設(shè)備的電壓、電流、耗電量、道路的亮燈率、故障信息、控制方式等多種信息傳遞。造成管理部門(mén)不能及時(shí)掌握照明實(shí)況。
電量浪費(fèi)嚴(yán)重：
采用人力開(kāi)關(guān)燈方式控制的道路照明設(shè)施，因每天需現(xiàn)場(chǎng)手工開(kāi)關(guān)燈，導(dǎo)致亮燈時(shí)間周期長(zhǎng)；而采用鐘控方式控制的道路照明設(shè)施，因隨季節(jié)不能自調(diào)，引起電量浪費(fèi)嚴(yán)重。
發(fā)現(xiàn)故障不及時(shí)：
當(dāng)路燈發(fā)生故障時(shí)，信息無(wú)法及時(shí)傳遞管理部門(mén)，依靠維護(hù)人員每天定期巡檢，除需增加人力物力財(cái)力外，會(huì)因故障情況不明而延誤搶修時(shí)間，影響夜間照明，給行人、車(chē)輛造成很大不便。
開(kāi)燈調(diào)整周期頻繁：
因日出日落時(shí)間每天都在不停變化，工作人員需要經(jīng)常對(duì)每個(gè)控制點(diǎn)調(diào)整開(kāi)關(guān)燈時(shí)間。隨著城市逐步擴(kuò)大，工作范圍也在不斷擴(kuò)大。
二、建設(shè)目標(biāo)
利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，采用廈門(mén)四信先進(jìn)的GPRS無(wú)線通信技術(shù)、節(jié)能控制技術(shù)，結(jié)合空間地理信息技術(shù)，建設(shè)城市照明智能監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)快速發(fā)展的城市照明實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控和精細(xì)管理，進(jìn)一步提高道路照明質(zhì)量，從而提高服務(wù)質(zhì)量；進(jìn)一步提高維護(hù)、檢修效率，從而保證城市整體亮燈率和設(shè)備完好率；進(jìn)一步降低能耗、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，從而避免無(wú)謂的電能和人力物力的浪費(fèi)，從根本上實(shí)現(xiàn)按需照明、高效節(jié)能和精細(xì)管理。
三、路燈實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)與節(jié)能系統(tǒng)介紹
城市照明智能實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)以及廈門(mén)四信先進(jìn)的無(wú)線傳輸手段，對(duì)城市路燈設(shè)施進(jìn)行線控、點(diǎn)控、點(diǎn)測(cè)等多種科學(xué)有效的控制管理，實(shí)現(xiàn)“五遙”（遙測(cè)、遙控 、遙信、遙視、遙調(diào)）和單燈節(jié)能控制以節(jié)約電能和提高工作效率，提高城市照明設(shè)施現(xiàn)代管理水平和科學(xué)手段。
路燈采集控制終端由一級(jí)終端路燈控制監(jiān)控柜和二級(jí)終端組成，監(jiān)控柜包括工控機(jī)、電能測(cè)量單片機(jī)、多路控制板、監(jiān)控板；二級(jí)終端安裝在每盞燈里，包括電力載波模塊（EPCW）和輸入輸出接口板；路燈控制終端可實(shí)時(shí)監(jiān)控每盞路燈的亮滅情況、電能負(fù)荷狀態(tài)、燈桿損壞報(bào)警，漏電報(bào)警等功能
3.1.2無(wú)線傳輸設(shè)備
四信F2103(GPRS DTU)采用工業(yè)DB9串口，通過(guò)232/485和路燈監(jiān)控終端內(nèi)的PLC相連，內(nèi)插SIM數(shù)據(jù)卡通過(guò)GPRS網(wǎng)使得路燈監(jiān)控終端和數(shù)據(jù)管理中心形成網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理中心遠(yuǎn)程監(jiān)控路燈運(yùn)行。F2103采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP通信協(xié)議，且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透?jìng)鞴δ?，高?guī)格的工業(yè)設(shè)計(jì)以及小巧的外形很好的融入了路燈監(jiān)控一級(jí)終端內(nèi)。
3.1.3數(shù)據(jù)管理中心
1） 遙控：主站計(jì)算機(jī)按設(shè)定好的經(jīng)緯時(shí)間曲線自動(dòng)控制全市路燈的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)，也可在主站手動(dòng)控制任意的一級(jí)終端和二級(jí)終端的開(kāi)/關(guān)狀態(tài)。
2） 遙測(cè)：自動(dòng)巡測(cè)或隨機(jī)檢測(cè)各個(gè)終端亮燈率、電壓、電流、功率因數(shù)、有功和頻率等工作參數(shù)，在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)只要終端有變化，它便立即將變化數(shù)據(jù)向主站傳輸，無(wú)須主站巡檢。
3） 遙信：對(duì)各個(gè)終端開(kāi)/關(guān)狀態(tài)、故障和報(bào)警等信息的獲取，保證系統(tǒng)有效正常地運(yùn)行。
3.2 系統(tǒng)總架構(gòu)
F2103通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的232/485與路燈監(jiān)控一級(jí)終端里的PLC連接通信，數(shù)據(jù)中心可采取ADSL、固定IP、專(zhuān)網(wǎng)APN接入網(wǎng)絡(luò)。
F2103首先進(jìn)行GPRS撥號(hào)上網(wǎng)，然后自動(dòng)向數(shù)據(jù)管理中心發(fā)起TCP連接，握手成功后開(kāi)始數(shù)據(jù)透明傳輸。路燈監(jiān)控終端把數(shù)據(jù)集中采集通過(guò)PLC把數(shù)據(jù)傳給F2103，F(xiàn)2103接到數(shù)據(jù)后即時(shí)的將數(shù)據(jù)通過(guò)GRPS網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)管理中心。數(shù)據(jù)管理中心將上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出直觀的結(jié)果和相應(yīng)的指令通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給F2103，F(xiàn)2103即時(shí)通過(guò)232/485傳送給PLC，PLC根據(jù)指令對(duì)路燈做出相應(yīng)的控制處理，以此達(dá)到遠(yuǎn)程控制路燈的效果。
四、系統(tǒng)效益
經(jīng)濟(jì)效益
采用城市照明智能監(jiān)控管理與單燈節(jié)能控制系統(tǒng)以后，全市范圍內(nèi)的路燈全夜燈、半夜燈的開(kāi)關(guān)均可實(shí)現(xiàn)按需照明和精確到每一盞燈精細(xì)化管理。由于減少了開(kāi)燈時(shí)間，延長(zhǎng)了光源電器壽命，降低管理運(yùn)行成本，進(jìn)一步提高了經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)現(xiàn)按需調(diào)控照明亮度，節(jié)約能源和管理運(yùn)行費(fèi)用。
社會(huì)效益
采用城市照明智能監(jiān)控管理系統(tǒng)與單燈節(jié)能控制后，由系統(tǒng)對(duì)全市范圍內(nèi)城市照明的每一盞路燈的開(kāi)關(guān)操作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。與此同時(shí)，由計(jì)算機(jī)對(duì)每一盞路燈的狀態(tài)進(jìn)行高效快速巡測(cè)，調(diào)度人員可以在故障發(fā)生后及時(shí)了解故障的地點(diǎn)和狀態(tài)，為快速、及時(shí)修復(fù)提供了強(qiáng)有力的保障。路燈維護(hù)及時(shí)，可以極大地減少對(duì)照明管理部門(mén)的投訴、減少道路交通事故的發(fā)生，有利于城市的治安，產(chǎn)生極大的社會(huì)效益，從而進(jìn)一步提高城市的形象。
管理效益
城市照明智能監(jiān)控管理與單燈節(jié)能控制系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)及時(shí)、全面地發(fā)現(xiàn)每一盞路燈運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“值班等待報(bào)警”，不僅大大減少了城市照明巡視人員和車(chē)輛損耗，降低了維修成本，而且在檢修車(chē)出發(fā)之前已經(jīng)知道了故障的準(zhǔn)確地點(diǎn)和基本狀態(tài)，無(wú)需靠人工查找檔案圖紙、單純的文字性數(shù)據(jù)庫(kù)信息及巡線查找，因而大幅縮短了維修響應(yīng)時(shí)間、提高了檢修效率，保證路燈亮燈率，由此將產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)效益和管理效益。
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