浅谈城市路灯单灯控制系统

2015-10-29林智贤

建材与装饰 2015年13期

关键词：单灯路灯控制器

林智贤

（南安市市政工程管理处福建泉州）

浅谈城市路灯单灯控制系统

林智贤

（南安市市政工程管理处福建泉州）

本文首先阐述了城市路灯单灯控制系统建设的必要性和重要意义，然后介绍了单灯控制系统的具体架构以及技术实现方案，并概括了系统设计原则及主要功能，再从通信传输技术上做出比较，展望了这种基于物联网技术的城市路灯单灯控制系统的强大的社会效益以及广阔前景。

城市路灯；单灯控制；系统

随着城市的快速发展，城市道路越来越多。城市路灯作为城市道路不可或缺的组成部分，已经成为现代化城市非常重要的基础设施，对于城市路灯的管理也越来越受到重视。如何才能管理好如此庞大的路灯网络，这已是管理者们积极思考和亟待解决的问题。住建部《“十二五”城市绿色照明规划纲要》（建城[2011]178号）明确提出，把推进城市绿色照明，促进城市照明节能，提升城市照明品质作为城市照明工作的核心。城市照明要向“高效、节能、环保、健康”的“绿色照明”方向发展。《城市照明管理规定》（住建部[2010]第4号令）也提出：城市照明维护单位应当建立和完善分区、分时、分级的照明节能控制措施，积极采用先进的灯控方式。

如今已进入数字化时代，互联网、物联网飞速发展，数字化数据传输技术层出不穷，科技日新月异，实时性和高效性的智能化控制成为城市路灯管理的必然趋势。城市照明单灯监控管理系统技术不断发展，正好起着显著作用。

1　重要意义

城市照明单灯监控管理系统使用计算机、通讯和远程测控等各类技术，对城市照明实施动态实时管理和程序控制的智能系统管理。实施路灯单灯控制系统具有重要意义：

（1）提高效率、降低成本：系统能自动识别路灯故障并及时通知管理人员进行维护，减少了人工巡检，节省了人员费用和车辆能耗；

（2）灵活控制、节能降耗：可以多渠道多方式控制亮灯模式和亮灯时间，并适时适当降低功率，减少不必要的亮灯损耗；

（3）精细管理、提升品质：根据城市规模，区分道路等级和功能需求，通过分区、分时、分级的监测、控制和管理城市照明设施的运行质量，达到精确统计和精细控制。

2　系统架构

城市照明单灯监控管理系统架构是按照城市照明的控制逻辑关系和照明线路拓扑而构成的，一般由监控中心、支路控制器、单灯控制器和通信网络组成，如图1所示。

监控中心（Monitor Control Center），监控中心是管理人员对城市照明运行状态进行监视和管理的办公区域，通过主控软件实现对全区域照明变压器/配电柜以及路灯等的访问和控制，包括开关灯命令发送、参数配置、状态查询、故障检测等。通过监控中心可以方便直观的了解到全区域照明设备运行状况。

图1　系统架构图

支路控制器（Branch Node），与照明变压器/配电柜安装在一起，实现对变压器/配电柜交流接触器控制，采集线路的各种状态信息，通过GPRS/CDMA/3G方式与监控中心进行通信，接受监控中心下达的所有指令，当与监控中心通信故障时，能够按照预先设置的时间曲线自动进行配电柜级别的开关灯操作。能够与单灯控制器进行对接，通过WSN（Wireless Sensor Network）网络实现对单灯控制器的管理和控制。

单灯控制器（Leaf Node），安装在路灯灯杆检修门处，采用2.4GHz免费频段，通过支路控制器接收监控中心的指令，实现单灯级别的开关灯和调光，并主动收集单灯故障信息进行上报。当WSN网络出现故障时，能够按照预先设置的时间曲线自动进行单灯级别的开关灯操作。单灯控制器具有RS-485接口，根据使用需求通过级联即可简单实现光源数量扩展，漏电告警检测告警功能。

3　系统设计原则

实施城市照明单灯监控管理系统要遵循“优化配置，适度超前”的原则，根据具体需求，结合自动控制系统与物联网技术，系统设计要体现五大特点：

（1）先进性：采用物联网无线传感网（WSN）与GPRS、CDMA、3G方式相结合，确保整个系统在架构、技术方案和功能上符合国家标准，且于国内领先。

（2）可靠性：保证系统正常并长期稳定运行。

（3）易用性：采用先进的以用户为中心设计思想，确保软硬件系统符合用户使用习惯，易学易用。

（4）安全性：确保整个系统在设计、开发、生产、工程、维护各阶段的人员安全、设施安全和数据安全。

新课改的核心目标是提高学生的综合素养，在这一理念的影响下，物理教学中的知识含量更为丰富。但我国的部分教师，仍然难以转变传统的教学模式，以至新课改的目标与精神难以得到有效落实。例如，在部分学校内，应试教育仍然具有一定的影响力。使用这一方法开展教学，会使学生将主要精力投入到背诵与备考的过程中。但在高考改革后，我国普通高校招生工作将更加关注学生的综合素养。片面追求考试成绩的教育方式将使学生的投入难以获得对等的回报。

（5）可扩展性：采用模块化设计思想，软件、硬件扩展性好，监控中心系统容量和硬件按需配置，支路及单灯控制器数量可按需扩展。

4　主要功能

（1）分组自动和手动遥控：自动或手动实现全体、群组、支路和单灯的开关灯功能。

（2）实时查询，自动巡测、手动巡测和选测：支持计算机远程实时查询相关数据，自动或手动检测配电柜线路和光源的运行数据。

（3）报警处理：当设备主动报警或监控系统巡测时发现报警时，系统自动发出语音报警、短信通知等多种形式报警。

（4）自动计算亮灯率：根据巡测数据，自动精准计算亮灯率。

（5）地理信息系统（GIS）：采用地理信息系统制成电子地图，做到精确定位，及时处置。

（6）数据库储存整理：具有数据库储存和查询整理功能，支持各种报表的查询打印，便于分析及统计。

（7）光敏系统：系统可设置主控光敏或为支路控制器各功能分组独立配置光敏，控制中心软件自动实现统一或分组独立的开关灯操作。

（8）卫星自动校时：使用GPS终端同步校对监控系统时间。

（9）电缆防盗报警：多检测模块协同判断机制，高可靠性、低误报率。

（10）灯杆漏电报警：路灯杆体漏电实时检测，主动告警功能。

（11）远程抄表计量：可以与符合规范的数字远传电表对接，实现远程抄表。

（12）二次节能：与LED灯具的可调光电源或钠灯的电子可调光镇流器对接，实现光源的平滑无极调光。

（13）设备及权限管理：采用密保方式进行用户设定及分级权限管理，提供系统维护与管理、数据备份与恢复、设备增删修改等。

5　通信传输技术

路灯单灯控制网络按照数据传输媒介可分为有线和无线两类，有线传输方式如：低压电力线、RS485现场总线和PSTN公用电话网等；无线传输方式如：无线电台、卫星通信网、GPRS通信和基于ZigBee技术的WSN通信等。有线和无线数传又以电力线载波通信和ZigBee（WSN）通信为代表，现就电力线载波与Zig-Bee（WSN）的优缺点作简单对比（见表1）。

由于ZigBee技术具有低功耗、低成本、时延短、网络容量大、网络自组织、自愈能力强、通信可靠、安全及免执照频段等特点，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。因此基于ZigBee技术的WSN通信成为主流的物联网传输技术而越来越多地在城市照明单灯控制系统中得到成熟应用。