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一、系統建設總體框架
1.1系統總體框架
城市照明單燈監控系統分為三層系統架構,分別是
*監控管理中心、
*通訊層
*前端三部分組成,整個糸統是安全的、開放的、可擴展的綜合性管理平臺。系統可為智慧城市、數字城管提供一個統一的入口,共享各種照明監控系統和信息資源,并對其進行統一的管理
- Ø 監控管理中心
監控管理中心,是整個系統的核心部分。其硬件主要由燈光監控主機和數據庫服務器、無線接入設備、短信息模塊、顯示系統(高清電視墻)、平板電腦等設施組成。 監控管理中心通過帶有固定IP地址的光纖網絡和無線網絡(GPRS/CDMA),實現了與所有前端設備的通訊、數據、命令的傳輸。管理人員也可通過工作站、筆記本、智能手機、移動終端設備等與系統服務端連接,實現對系統的實時監控和管理。
- Ø 通訊層
監控管理中心采用接入配置固定IP地址的光纖,實現無線通訊(寬帶4-10M);
監控管理中心與單燈監控終端采用GPRS/CDMA的通信平臺進行數據交互(按流量向運營商付費)。
監控終端與單燈監控末端之間通信選用Zigbee無線通信或電力載波通信(不需要運營費)。
報警信息在管理中心是采用聲光報警顯示、無人值守的報警時,是通過手機短信方式,發送到相關人員的手機上(按流量向運營商付費)。
- Ø 前端
由安裝在路燈開關箱內的單燈監控終端、安裝在燈具內的單燈監控末端等設備組成,對全區域照明設施實現單獨控制、運行數據采集以及故障報警等功能。
1.2服務內容的功能架構圖
本系統通過智能控制終端系統、數據通信系統、云計算中心系統及地理信息系統(GIS)等模塊進行融合,實現城區范圍內路燈單燈的遙控、遙測、遙信、遙調等監控、管理,為政府提供分析決策平臺,該系統具有高度的可靠性、實用性、可擴展性和經濟性。
二、監控管理中心
2.1硬件部分
監控管理中心是整個系統的核心部分,其硬件主要由燈光監控主機和數據庫服務器、無線接入設備、短信息模塊、GPS校時設備、顯示系統、操控臺等外圍設備組成。顯示系統可選PC機、背投、液晶顯示。
路燈單燈監控管理中心的核心設備為燈光監控主機,其余配套硬件在實現系統基本功能的基礎上,可視客戶實際需求或投資額度增加組合。系統支持多平臺監控,用戶可在不同地方安裝多個監控平臺實時監控系統當前工作狀況。
監控管理中心效果圖
工程案例實景圖
2.2軟件部分
管理中心系統軟件,由監控管理中心系統軟件、單燈監控終端底層軟件、單燈監控末端底層軟件組合而成,這三部分的軟件相互配合,聯動工作。糸統軟件除處理日常的系統數據采集,系統狀態檢測、系統故障報警等日常事務外,還提供友好的人機界面和完善的數據統計、數據查詢、故障統計、開關燈統計等功能,幫助客戶完成系統參數設置、管理權限參數設置、數據查詢、遠程手動命令等需求。
管理中心的系統軟件--Windows操作系統,為操作平臺,在設計上采用了面向用戶的視窗化編程語言。用戶界面友好,內容豐富,操作人員只需運用鼠標即可完成相關操作,簡便快捷。
2.2.1糸統“四遙”功能
- Ø 遙控:遠程控制一盞燈,或奇偶數、或自定義分組、或分區全區的路燈的開或關。
- Ø 遙測: 遠程測量路燈開關箱及每盞路燈的電氣參數和開關狀態,如電流,電壓,功率因素等,交流接觸器、空開是否閉合或斷開等等;
- Ø 遙信:監控管理中心、終端、末端三個物理層,實現雙向信息的交流,設備故障信息和自診斷信息實時主動上報,便于管理部門及時處理;
- Ø 遙調:遠程調整任一盞燈的亮度,及單燈監控終端或單燈監控末端的參數;
2.2.2 調光功能
系統支持對單燈進行獨立調光和分時段調光(燈具電源必須具備調光功能)。亮度及時間段調光可任意設定、修改,或按設定自動進行節能調控。
系統對單燈進行智能控制和精細管理,確保每天的開關燈時間準確,避免浪費,可以實現節能5%的電能;對單燈實行分時段調光管理,實現二次節能25%。
2.2.3 報警處理功能
監控終端在發生系統異常時,主動向監控管理中心發出報警信息,并在監控軟件上以彈窗、閃爍或者語音等方式發出提示。當啟用無人值守功能時,可通過短信發送,將終端報警信息發送到值班人員手機。
報警內容:
燈具異常、過流過壓、終端設備非法操作、設備被盜、配電柜門異常打開、白天意外亮燈、夜晚意外熄燈(包括接觸器斷路和粘連)等需要引起操作員注意的情況,產生報警信息;
2.2.4數據查詢及打印功能
l 可按時間順序、終端順序、日期時間段等多種查詢方式查詢檢測數據、告警數據、用戶操作記錄等,并進行打印、備份和整理。
l 所有查詢數據可導出到EXCEL,方便用戶打印、統計分析。
2.2.5多平臺監控功能
系統能實現不定點監控,如領導或工作人員在外地出差,或在戶外工作時,隨時隨地能訪問監控情況,對路燈進行控制,支持手機、平板電腦(PDA)遠程登錄,支持C/S架構與BS架構(支持WEB版監控),支持手機短信設置監控參數,從而實現不同操作權限的工作人員通過網絡連接到系統主機,查詢系統主機實時運行狀況及運行參數,進行系統畫面顯示。也可實現異地遠程接入訪問,遠程訪問人員獲取控制權限后,可對系統終端設備進行在線巡查、控制等操作。
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2.2.6 GPS/北斗與國家NTP時間服務器授時
采用GPS/北斗授時系統與國家NTP時間服務器授時相結合,可實現系統主機時間同步校準。系統主機通過校時功能,定時校準單燈監控末端時間,確保監控主機時間與各單燈監控末端時間同步 。
2.2.7 GIS照明地理信息系統功能
系統提供實時網絡技術的百度、谷歌等電子地圖的GIS系統,實現全國范圍的照明監控和地理信息有機結合。通過電子地圖,完成相應的地理圖形的顯示、放大、縮小及查詢,實時監控照明設施的運行狀態,在事故發生時,直觀反映出事故發生地點和周圍的交通情況,方便進行統一指揮和調度,加快救援的速度。用戶在系統界面能夠顯示出城區結構地圖,并可隨意放大縮小、漫游到任意一點,需隨意切換百度衛星地圖,網格衛星圖等多種地圖觀察無關燈情況。
2.2.8能耗監測與分析
針對不同的監控終端,采集、統計詳盡的系統數據,電能統計方面,分別對每個照明設施對象進行按照日、月、季度、年的電能使用情況統計,便于管理和決策。
對全部用電量進行統計,實現城市公共照明的能耗統計。
對各種用電量、能耗質量、電表數據、亮燈率等數據信息進行全面而準確的統計分析,進行多樣化的橫向、縱向比較,并形成可視直觀的圖表,實現對能耗全面的統計和管理。
2.2.9預測趨勢分析功能
城市照明監測系統,具有城市道路燈具類型、數量統計功能,根據這些基本數據,計算出年、月、日所需要消耗的電能。
根據經緯度原理,不同季節開關燈時間差異,可以預知每天開關時間,并計算電能消耗數據,為科學用電提供依據。
2.2.10專家分析系統
系統具備專家分析系統,具有完善的能耗統計功能,可以對各終端設備任意定時數據和年、月、日統計數據進行查詢,顯示的表格、曲線圖、直方圖均可打印,可以對歷史故障進行查詢和打印。
三、單燈監控終端
單燈監控終端是作為監控管理中心和單燈監控末端的聯系紐帶,安裝在路燈開關控制箱內。監控終端具備物聯網技術、低壓配電管理技術。
監控終端可獨立運作,當監控管理中心出現故障時,監控終端按原程序工作,保證照明系統正常運行。
單燈監控終端與監控管理中心采用GPRS/CDMA的通信平臺進行數據交互(按流量向運營商付費)。
監控終端與單燈監控末端之間,可選用Zigbee無線通信或電力載波通信(不需要運營費)。
具體功能:
1、本地控制:監控終端可脫離監控主機獨立運行,在監控主機不能正常運行時根據監控終端本地保存的運行參數保證照明系統的正常工作;
2、通過GPRS/CDMA傳輸方式與監控中心組成監控網絡;
3、通過步進傳輸方式,實時采集監控終端下屬各單燈監控末端的系統參數,包括電壓,電流,開關狀態等;
4、轉發遠程控制指令,使能遠程監控終端可對單燈監控末端進行遠程操控;
5、永久存儲本控制終端下屬各單燈監控末端的系統參數;
6、具備低壓配電管理功能,檢測各種開關狀態及電參量,如門禁,空開狀態,停電狀態,三相電壓電流,功率,功率因數,交流接觸器、空開是否閉合或斷開,系統是否漏電等等;
7、終端異常狀態及單燈監控末端異常狀態報警等;
四、單燈監控末端
單燈監控末端是實現單燈監控的具體操作單元,安裝在每條電燈桿內,負責燈具的開啟、關閉,采集燈具電壓、電流,開關狀態等信息,還可實現對燈具的調光功能。監控終端與下屬的各單燈監控末端之間可選用Zigbee無線通信或電力載波通信手段,此傳輸方式不會產生營運費用。
單燈監控末端可獨立運行,在監控主機或監控終端不能正常運行時,會根據單燈監控末端本地保存的運行參數保證照明系統的正常工作。在單燈監控末端不能正常運行時,也不會影響亮燈。
1、測量本燈桿的負載電壓、電流、功率、功率因數、電能等;
2、作為控制燈具的執行單元,可接收來自監控終端的開關燈,調光等信號,實施對燈具進行開關操作、調光處理;
3、檢測燈具狀態,故障時可將故障狀態傳輸到監控終端,再由監控在終端通過無線網絡傳輸到監控管理中心。
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