基于GPRS通信的城市道路路燈實時遠程監(jiān)控與節(jié)能系統(tǒng)
前言
路燈實時監(jiān)控系統(tǒng)可以更好解決源消耗的問題,國家確定了“十一五”時期單位國內生產總值能源消耗降低20%的目標，主要污染物排放總量減少10％，強調要落實節(jié)約資源和保護環(huán)境的要求，建設低投入、高產出、低能耗、少排放、能循環(huán)、可持續(xù)的國民經濟體系和資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會。城市公共照明用電在我國照明耗電中占30％的比例，占全國發(fā)電總量的10-12%。根據預計，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可觀。
一、城市路燈管理現(xiàn)狀
路燈遠程控制系統(tǒng)誕生前景隨著城市建設迅速發(fā)展，道路照明品位的不斷提高，政府和人民對路燈亮燈率、城市形象的關注程度越來越高。城市城區(qū)道路照明建設得到了迅速發(fā)展，路燈數量日益增加，而管理部門還以原有人工操作、或定時控制來完成數倍于過去的工作任務，無法解決亮燈率與節(jié)約能源的固有矛盾。這時候提提出對應的方法
傳統(tǒng)定時控制的弊端
不能實時控制：
由于控制方式單一，無法實現(xiàn)對不同燈型、不同區(qū)域、不同時間段的照明設備進行分類控制，導致資源分配不合理，造成大量的電能浪費。
無法及時開關燈：
現(xiàn)行控制方式在惡劣天氣時（如強陰天）不能自動開關燈。大型慶典和政治活動、領導及團體參觀時亦無法及時、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法反饋到管理部門。如路燈控制設備的電壓、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。造成管理部門不能及時掌握照明實況。
電量浪費嚴重：
采用人力開關燈方式控制的道路照明設施，因每天需現(xiàn)場手工開關燈，導致亮燈時間周期長；而采用鐘控方式控制的道路照明設施，因隨季節(jié)不能自調，引起電量浪費嚴重。
發(fā)現(xiàn)故障不及時：
當路燈發(fā)生故障時，信息無法及時傳遞管理部門，依靠維護人員每天定期巡檢，除需增加人力物力財力外，會因故障情況不明而延誤搶修時間，影響夜間照明，給行人、車輛造成很大不便。
開燈調整周期頻繁：
因日出日落時間每天都在不停變化，工作人員需要經常對每個控制點調整開關燈時間。隨著城市逐步擴大，工作范圍也在不斷擴大。
二、建設目標
利用計算機監(jiān)控技術，采用廈門四信先進的GPRS無線通信技術、節(jié)能控制技術，結合空間地理信息技術，建設城市照明智能監(jiān)控系統(tǒng)，對快速發(fā)展的城市照明實現(xiàn)自動化監(jiān)控和精細管理，進一步提高道路照明質量，從而提高服務質量；進一步提高維護、檢修效率，從而保證城市整體亮燈率和設備完好率；進一步降低能耗、減輕勞動強度，從而避免無謂的電能和人力物力的浪費，從根本上實現(xiàn)按需照明、高效節(jié)能和精細管理。
三、路燈實時監(jiān)控系統(tǒng)與節(jié)能系統(tǒng)介紹
城市照明智能實時監(jiān)控系統(tǒng)，采用物聯(lián)網技術、工業(yè)自動化控制技術以及廈門四信先進的無線傳輸手段，對城市路燈設施進行線控、點控、點測等多種科學有效的控制管理，實現(xiàn)“五遙”（遙測、遙控 、遙信、遙視、遙調）和單燈節(jié)能控制以節(jié)約電能和提高工作效率，提高城市照明設施現(xiàn)代管理水平和科學手段。
路燈采集控制終端由一級終端路燈控制監(jiān)控柜和二級終端組成，監(jiān)控柜包括工控機、電能測量單片機、多路控制板、監(jiān)控板；二級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；路燈控制終端可實時監(jiān)控每盞路燈的亮滅情況、電能負荷狀態(tài)、燈桿損壞報警，漏電報警等功能
3.1.2無線傳輸設備
四信F2103(GPRS DTU)采用工業(yè)DB9串口，通過232/485和路燈監(jiān)控終端內的PLC相連，內插SIM數據卡通過GPRS網使得路燈監(jiān)控終端和數據管理中心形成網絡通信，實現(xiàn)數據管理中心遠程監(jiān)控路燈運行。F2103采用國際標準TCP/IP通信協(xié)議，且實現(xiàn)數據透傳功能，高規(guī)格的工業(yè)設計以及小巧的外形很好的融入了路燈監(jiān)控一級終端內。
3.1.3數據管理中心
1） 遙控：主站計算機按設定好的經緯時間曲線自動控制全市路燈的開/關狀態(tài)，也可在主站手動控制任意的一級終端和二級終端的開/關狀態(tài)。
2） 遙測：自動巡測或隨機檢測各個終端亮燈率、電壓、電流、功率因數、有功和頻率等工作參數，在自動運行時只要終端有變化，它便立即將變化數據向主站傳輸，無須主站巡檢。
3） 遙信：對各個終端開/關狀態(tài)、故障和報警等信息的獲取，保證系統(tǒng)有效正常地運行。
3.2 系統(tǒng)總架構
F2103通過標準的232/485與路燈監(jiān)控一級終端里的PLC連接通信，數據中心可采取ADSL、固定IP、專網APN接入網絡。
F2103首先進行GPRS撥號上網，然后自動向數據管理中心發(fā)起TCP連接，握手成功后開始數據透明傳輸。路燈監(jiān)控終端把數據集中采集通過PLC把數據傳給F2103，F(xiàn)2103接到數據后即時的將數據通過GRPS網絡傳送到數據管理中心。數據管理中心將上傳的數據進行分析處理，得出直觀的結果和相應的指令通過GPRS網絡發(fā)送給F2103，F(xiàn)2103即時通過232/485傳送給PLC，PLC根據指令對路燈做出相應的控制處理，以此達到遠程控制路燈的效果。
四、系統(tǒng)效益
經濟效益
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，全市范圍內的路燈全夜燈、半夜燈的開關均可實現(xiàn)按需照明和精確到每一盞燈精細化管理。由于減少了開燈時間，延長了光源電器壽命，降低管理運行成本，進一步提高了經濟效益。實現(xiàn)按需調控照明亮度，節(jié)約能源和管理運行費用。
社會效益
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)對全市范圍內城市照明的每一盞路燈的開關操作實現(xiàn)自動控制。與此同時，由計算機對每一盞路燈的狀態(tài)進行高效快速巡測，調度人員可以在故障發(fā)生后及時了解故障的地點和狀態(tài)，為快速、及時修復提供了強有力的保障。路燈維護及時，可以極大地減少對照明管理部門的投訴、減少道路交通事故的發(fā)生，有利于城市的治安，產生極大的社會效益，從而進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)利用計算機及時、全面地發(fā)現(xiàn)每一盞路燈運行中出現(xiàn)的故障，實現(xiàn)真正意義上的“值班等待報警”，不僅大大減少了城市照明巡視人員和車輛損耗，降低了維修成本，而且在檢修車出發(fā)之前已經知道了故障的準確地點和基本狀態(tài)，無需靠人工查找檔案圖紙、單純的文字性數據庫信息及巡線查找，因而大幅縮短了維修響應時間、提高了檢修效率，保證路燈亮燈率，由此將產生極大的經濟效益和管理效益。
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