城市LED 智能化路灯的技术方案分析

2015-11-18章赋

灯与照明 2015年3期

章赋

(重庆星河光电科技有限公司，重庆 400000)

0 引言

城市道路照明建设领域因其突出的能耗占比成为实施节能减排工作的重点领域，国家在该领域着力推行“绿色照明工程”，相继出台了一系列规定、政策，如《中华人民共和国节约能源法》、《国务院关于加强节能工作的决定》、《节能减排综合性工作方案》、《能源中长期发展规划纲要(2004—2020年v)》(草案)、《“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》，财政部、国家发改委《高效照明产品推广财政补贴资金管理暂行办法》、《关于财政奖励合同能源管理项目有关事项的补充通知》，住建部、发改委《关于切实加强城市照明节能管理严格控制景观照明的通知》等。

1 城市LED 路灯照明智能化系统简介

照明智能化系统管理从底层逐级向上可分为数据采集层、业务处理层和数据呈现层三层次。数据采集层包括了前端集中控制器、企业客户端，主要用于采集各种运行数据和执行由用户下发的指令。业务处理层包括通信服务器、数据处理服务器、Web 集中管理服务器等，主要用于管理各个前端集中控制器，处理相关数据业务等。数据呈现层主要通过B/S 方式向用户展示监控管理系统的控制方式。用户可根据实际需求和财力、物力逐步投入，灵活配置。报警分析和显示模块、开关灯时间管理模块是监控管理系统软件的核心，管理软件采用超强直观的图形结构，实时准确分析、判断、定位和标注故障。管理软件有效避免了文本与图形结合描述现场配电设备电器流程和结构所带来的描述不准确、不能描述或理解困难的缺点。照明智能化系统管理的目的就是监测现场设备、输入输出线路和中间电器的运行状态，达到故障预兆，保障城市路灯工作正常的目的。

2 城市LED 路灯照明智能化系统应用

2.1 路灯照明智能化管理系统软件架构图

路灯照明智能化管理系统软件架构图如图1所示。

2.2 可视化、直观化的操控界面

城市路灯照明配电设施(箱变、杆变、落地配电箱、壁挂配电箱等)的种类、电气结构、负荷、输出照明线路、灯具数量型号种类繁多，千差万别。要想真实反映城市路灯的运行状态，做到精准监控，直观地显示每台设施电气结构和输入输出线路、路灯状况，软件必须采用电气组态模型结构。

图1 路灯照明智能化管理系统软件架构示意图

监控软件采用二次电气组态软件结构，在软件上调用专业的电器元件符号，采用标准线路，再建、重构每台路灯照明配电设施的实际电气流程结构，包括:安装地名、区域和类型，以黄、绿、红三色标注电压、电流的相位关系，记录、显示交流接触器的控制类型(全夜、半夜和其他)，以及交流接触器对应的输出路灯线路相位、具体输送地区、路灯数量、负荷情况。可精确设置每一台路灯照明配电设施的报警参数，如电压、电流上下限报警值，断路器、熔断器、交流接触器等电器的故障状态、位置，输出线路短路、断路故障位置。根据遥测数据，实时显示数据，动态反映运行状态，并根据预先设置的报警参数，准确分析、判断报警故障，采用不同颜色、符号精确标注实际报警位置。输入、输出路灯线路、路灯数量和负荷，线路的相位和归属关系。可在组态软件上实现遥控、遥测、遥信、遥调等工作(见图2)。

图2 可视化操控界面示意图

2.3 科学合理的城市照明预案制定和管理

智能化的开关灯控制。监控中心综合分析与道路照明密切相关的时间、路段、环境照度、交通流量和人口密度等因素，根据当日的活动安排，如节日、重大活动，根据城市地理位置和季节变化等综合情况，智能化、科学合理地为每个片区制定照明策略。通过网络将照明策略设置到每个路灯控制器中，对道路照明、景观灯进行动态智能控制(精确到单灯)。在不同情况下实现多样化的道路照明场景，从而在提高照明质量的同时获得最佳的节能效果。

强制开关灯。监控中心可根据实际工作需要，任意遥控监控点开关灯，也可同时(广播)遥控监控点开关灯。任务模板见图3。

定时开关灯。监控中心可分组、分段和分区设置全城监控点开关灯时间。

光控开关灯。监控中心可根据外置光照照度计信号，遥控全城监控点开关灯。

经纬仪开关灯。监控中心可根据所处地区纬度，根据公式所求的开关灯时间开关灯。

周控开关灯。监控中心可根据实际情况，设置全城各监控点任何回路一周的开关灯顺序。

图3 任务模板

2.4 智能预警

智能预警根据预先设定的预警条件，基于大量照明数据反馈(包括照明设施、线路属性信息、状态信息等)和设定预警任务，筛选符合条件的聚集性信号，并根据业务的需求对信号进行分类处理，达到实时监测、及时预警的目的。具体功能包括预警任务管理、预警智能处理两个模块。报警内容包括停电、缺相、跳闸、电压、电流超限、白天误开灯、晚上误关灯等故障内容，并以声光发出警报提示音。

图4 智能预警显示板

2.5 报警形式的多样性

短信。采用短信发送报警信息，第一时间将报警信息发送到指定工作人员手机上。

首先将原料粉末用POM系塑基粘结剂混炼成为喂料，然后在亘易隆MIM88型注塑机上注射成50 mm×10 mm×5 mm的方条，其中注射温度为190 ℃、压力为90 MPa.然后在星特烁STZ-C300L型脱脂炉中进行催化脱脂，脱脂温度为120 ℃、时间4 h，脱脂率为7.9%.最后脱脂坯在恒普VM40/40/150型真空烧结炉中烧结，烧结温度为1340 ℃、保温时间2 h．

局部定位。在监控组态软件上，采用专业的电力故障符号、颜色和实时仿真动作，精确标注故障位置。

全局定位。在GIS 地图上，实时清晰地显示报警类型、地点，并以声光发出报警，提示故障处理。系统在收到报警信息后，对报警信息进行分析，提供最佳解决方案(处理步骤和流程、所需资源等)，见图5。

2.6 地图显示模块功能

显示各站点在市区的具体地理位置(见图6)。

显示各站点的开关灯情况。

显示各站点报警信息。

通过点击地图上的站点，直接发布控制指令。

通过点击地图上的站点，直接采集站点数据。

图5 报警项内容

图6 地图显示模块功能示意图

2.7 单灯监控模块功能

单灯信息采集:单灯、电压、电流、开关状态。

单灯监控功能:控制单灯的开关，实现各种不同的开关灯组合。

单灯软件工作流程:监控中心软件，通过2G/3G 网络下达的各种控制指令到路灯控制器。路灯控制器通过电力载波通信模块与灯杆里的单灯控制器通信，获取单灯各种信息，如电压、电流、开关状态、路灯照度调整等，实现多种开关灯组合，实现不同照明效果(见图7)。

图7 单灯监控模块功能示意图

2.8 远程控制、管理和维护模块功能

路灯监控管理软件采用B/S 系统架构。支持异地远程维护、管理、遥控、遥信、遥测、遥调等操作(移动办公功能)，不受地域限制。客户端用户，在得到监控中心管理员合法授权的密码和身份条件下，可通过ADSL/VPN/宽带网/GPRS/3G 等网络，登陆监控中心服务器，实现遥控、遥信、遥测等操作。客户端用户数量不受限制，管理员可随时注销在线客户端用户。