城市照明智能化控制系统研究与应用

2015-01-10艾晓文

建材与装饰 2015年24期

关键词：单灯亮灯路灯

艾晓文

（龙岩市市政维护管理处）

城市照明智能化控制系统研究与应用

艾晓文

（龙岩市市政维护管理处）

城市化水平的不断提高，城市照明设施也随之迅速增加，传统的城市照明系统已经不能满足城市发展的需求，绿色、节能、智能化的城市照明控制系统已成为城市发展的必然趋势，因此，科学合理的城市照明智能化控制系统对于城市的建设有着举足轻重的意义。本文首先对于部分城市照明控制系统中比较常见的问题以及通用无线分组业务（GPRS）网络的特点进行了分析，从而以GPRS网络的无线远程监控管理为基础制定出一套智能化控制系统方案，并对该系统的总体构架进行了设计，以助于更好的实现城市照明的远程智能化控制。

城市照明；智能化控制系统；监控管理

引言

众所周知，如今市政建设现代化程度的标志性代表就是城市照明智能化控制系统的使用，一座拥有科学、先进、高效的照明系统的城市，象征着该城市高标准的市政建设水平，因此，市政建设中做好照明智能化就显得尤为重要。但是，随着城市基础设施建设的增多，城市照明的数量也日益剧增，维护和检修的工作量也随之加大，在这一前提下，做好城市照明自动化监控系统不仅仅是更好的为城市服务，还可以提高城市的城市的生活品质。那么该如何做好城市照明智能化控制系统工作，快速的实现照明远程智能监控管理将会是现代化城市照明设计的一个重点[1]。

1 城市照明的现状

随着人们节能环保意识的提高，在照明领域中，采用新型节能光源、节能电器及高效灯具来达到节约电能的目的，已广泛被大众所接受。但是，目前我国很多城市照明工作还存在诸多问题，如城市照明的亮灯率、节能、照明设施完好率、巡视工作、人力成本等方面都不是十分理想，并且在照明控制系统后期维修方面的市民满意度也不是很高。

简而言之，城市照明系统是城市建设中不可缺少的功用设施，设计自动化程度高、运行可靠、高效节电、使用维护方便的监控系统，是路灯控制与管理现代化的必然要求。传统的路灯开/关控制完全依赖光电控制或操作人员根据时钟定时控制，不但亮灯与关灯的时刻不准确，而且很可能会由于人为或其他因素（如某处控制线断）造成大面积路灯不亮，造成不良影响，给人民的生活带来不便。

2 照明自动化监控系统

城市照明自动化监控系统是随着解决目前我国城市照明问题应运而生的，该系统是以传统的路灯远程监控系统为基础进行开发。新开发的智能化系统遍布城市的各个角落，并且应用场合十分广泛；同时也提高管理水平，减少维护费用；并且多种照明效果，增加艺术效果，美化城市环境和氛围。

随着日益完善的移动公用网，其提供的服务内容也日趋增多，网络的覆盖也越来越大，通信的可靠性也越来越高。而伴随着城市规模的扩大、高层建筑越来越多的情况下[2]，用户把难控制的通信部分交给专业的移动公司负责，这样不仅降低了用户的风险，同时也增加了系统运行的可靠性，因此，在如此情况下，实现城市照明自动化监控系统的远程通信的最佳选择就是利用移动公司的GPRS（通用分组无线电业务）[3]无线公网。见图1所示是基于GPRS无线公网的城市照明自动化监控系统结构图[4]。

图1 基于GPRS无线公网的城市照明自动化监控系统结构图

由图1基于GPRS无线公网的城市照明自动化监控系统结构图可以看出，该由监控中心、系统监控软件；LMCT（照明监控终端）、SLMCT（单灯监控终端）；电缆防盗报警终端；照度计、车流量传感器；GPRS网、Intemet构成。

3 系统主要功能

3.1 灯的开关控制

当今社会，我国各地区都出现电力紧张的问题，为了满足人们的用电，国家政府想到了减少城市照明的措施。城市照明管理部门必须同时考虑减少城市照明用量和不影响人们夜间出行的问题。相关部门采取了调整开关时间、调节灯光亮度、关闭景观灯、隔一亮一等方案。怎样去快速实施这些方案并且在电力紧张的情况解决后迅速恢复，城市照明自动化监控系统能充分满足城市照明管理部门这些需求。自动化监控可以控制回路变功率节能、单灯变功率节能及线性调光节能三种方式。按时间分为全节能及半节能。前者开灯后延迟10s后控制变功率镇流器或调光电子镇流器进入节能状态，后者开灯时为满功率状态，可以变为节能模式，用变功率节能控制可以达到30%的效果，调光电子镇流器节能可以达到40%以上的效果。

安装单灯监控终端的线路可通过设置单灯编组定时实现隔一亮一，还可实现任意组合的亮灭控制，如只开路口的灯等，可实现在满足最低城市照明要求的情况下实现最大限度的让电。此外，当单灯监控终端监测到电压过高时，自动控制变功率镇流器进人节能状态，一方面可以避免由于电压过高影响灯的寿命，同时还能达到节能的效果。此外，单灯监控终端的有功功率超限报警功能可及时发现那些已处于老化状态的灯，使这些低能效的灯能得到及时的更换，避免能源的浪费。因为灯在使用了最佳使用小时数后会老化，会大幅增加能耗，而亮度反而降低，并且还会维持相当长的时间后才会彻底烧毁，如果此时不及时更换掉已老化的灯就会造成大量能源的浪费。

3.2 远程监测

城市照明自动化监控系统由外部路灯控制终端（DAM3000模块）、无线数据通讯系统（GPRS1090）、监控中心组成，该系统是集自动控制技术、无线数据通讯技术、数据库技术为一体的综合性远程监控系统。监控工作人员能够在工作站的大屏幕上看见整个城市照明系统图，并且能够对全局图进行随意缩放浏览，有助于工作人员更好的了解全部监控站点的分布情况及基本信息，从而提高城市路灯运行系统的可控性、减轻路灯维护劳动强度、灵活半夜灯景观灯的开关控制，提高路灯运行系统的管理水平，更好的帮助路灯管理部门完成对社会的服务承诺。

城市照明自动化监控系统的具体监控对象：照明系统控制箱内的电压、电流、有功功率、无功功率，可配接相应互感器测量不同量程电压、电流信号。电压、电流采集精度为0.4%。继电器开关量输出，可以直接控制驱动路灯控制柜中的接触器开关，用于路灯、半夜灯、景观灯、广告灯控制，具有开关量输入通道，经过设定可以作为接触器反馈信号、门控开关等。

3.3 故障监测及异常报警

城市照明自动化监控系统中的单灯监控终端可以对自动检测灯故障、无功补偿电容故障、过压、欠压、有功功率超限等故障进行监测，然后把这些不正常的报警消息上传到照明监控终端，最终由照明监控终端通过GPRS网上传至监控中心。

所有的报警消息都被储存在监控中心的数据库内，并且同时会伴随着非常明显的报警提示。另外，对于不同监控站点上传的报警消息，监控中心的监控软件可以对是否存在白天亮灯、夜间灭灯、亮灯率偏低等异常情况进行正确的判断。

一般情况下，各城市的会有相关的工作人员对城市照明系统进行定期检查和巡视，如果接到好心市民的投诉电话，相关工作人员也会进行对照明系统的异常情况进行检查和维修。但自从城市安装和使用了照明自动化监控系统，管理人就节省了时间和体力，不再需要开车费油进行照明系统故障的巡视，而是坐在监测站看一下监控视频哪个照明系统停电、哪儿的灯没亮或者没灭，直接定位并尽快进行设施故障的维修，从而提高市民对于城市照明的满意度。

3.4 数据库功能

（1）城市照明自动化监控系统能够对任意时间段内任意终端监测参数组合的历史数据进行查询，并且通过图形化（曲线图、棒图、饼图）的方式直观表述各种历史数据或统计结果，来帮助工作人员分析历史数据，从而准确的定位。

（2）该系统能够快速一览系统配置参数、终端的基本信息以及配置参数，可以实现确认、删除和快速修改；可快速一览所有终端的实时数据、终端的实时报警。

（3）该系统可生成各种用户需要的报表，如运行日报表、月报表等，日报表包括各站点日离线时间、亮灯率、日耗电量、日平均电压、日最高电压及出现时间、日最低电压及出现时间、日最高功率及出现时间、各种报警发生的次数，所有站点总日离线时间、日平均亮灯率、日耗电量、日报警发生的次数，月报表包括各站点月离线时间、月平均亮灯率、月耗电量、月平均电压、月最高电压及出现日期、月最低电压及出现日期、月最高功率及出现日期、月内各种报警发生的次数，以及所有站点月平均亮灯率、月耗电量、月内报警发生的次数。

4 系统应用实例

本文以龙岩城区照明智能控制系统为例，龙岩城区在市委、市政府的号召下，积极响应建设“绿、亮、美”城市的号召，建设了城市景观照明系统。城市景观照明系统是通过特殊的智能照明控制方式进行设计，从而更好的体现龙岩城区美丽的夜景。

目前，龙岩城区景观照明系统共对105处路灯和夜景实现了智能化的控制，为了实现统一的管理，路灯监控中心现场系统采用GPRS来实现对所有控制终端的统一控制。而中心系统则是依据不同状况的照明控制要求，采取了先进的组态设计，把景观灯分成若干组，分别采用光控或时控和光控相结合的控制方案实现景观灯的自动控制。同时，系统支持单一回路或策略组的手动遥控开/关操作。