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一、產(chǎn)品介紹
【集睿】GPRS/ZIGBEE無線照明系統(tǒng)，利用無線技術(shù)，對(duì)照明設(shè)備進(jìn)行智能化控制，實(shí)現(xiàn)進(jìn)行單燈遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控。適用于路燈、廠房、辦公樓宇、居民區(qū)等環(huán)境。
章緒論
道路照明是城市公共設(shè)施的重要組成部分，目前國(guó)內(nèi)的道路照明系統(tǒng)大部分沒有采用網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控管理，只能以區(qū)域?yàn)閱挝粚?duì)照明設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的開關(guān)燈控制，這樣的控制方法不能實(shí)時(shí)的獲得每盞路燈的狀況，也無法根據(jù)具體情況調(diào)整路燈亮度，不能有效的節(jié)省電能。
國(guó)內(nèi)多數(shù)城市路燈的開、關(guān)控制仍由每臺(tái)變壓器(配電箱)分散控制，很少有對(duì)路燈進(jìn)行單燈控制和監(jiān)控，這樣的控制方式缺乏靈活多變的操作系統(tǒng)。
因此存在著以下4個(gè)的問題：
(1)系統(tǒng)復(fù)雜，難以統(tǒng)一管理。
(2)路燈覆蓋面廣，維護(hù)困難，維護(hù)力量嚴(yán)重不足，疲于應(yīng)付。路燈損壞情況不能及時(shí)掌握以及反饋，給快速維護(hù)帶來困維，同時(shí)給道路上行駛的人們帶來不便。
(3)開關(guān)控制效率低，用電浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。目前大部分城市燈光采用的是人工管理模式：一是使用人工開關(guān)燈控制，由工作人員在需要的地段和需要的時(shí)間，人工開關(guān)燈；二是使用機(jī)械鐘控開關(guān)燈控制方式，如果需要調(diào)整開關(guān)燈時(shí)間，則必須人工到各現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整每一個(gè)機(jī)械時(shí)鐘控制器，工作難度大，造成開關(guān)燈時(shí)間不能及時(shí)變更，難以做到合理開關(guān)燈，用電浪費(fèi)嚴(yán)重。
(4)存在安全隱患，無法快速掌握路燈運(yùn)行狀態(tài)，無安全保障，統(tǒng)計(jì)困難。
4. 道路照明路燈系統(tǒng)龐大復(fù)雜，對(duì)各種漏電、觸電、短路、跳閘，電纜和燈具被盜、破壞等現(xiàn)象不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，存在較大安全隱患。也無法對(duì)整個(gè)系統(tǒng)每盞燈的電壓、電流、功率等數(shù)據(jù)進(jìn)行每天統(tǒng)計(jì)，不能及時(shí)快速地掌握燈光系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。
針對(duì)上述的缺點(diǎn)及道路照明監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀中提到的不足，為城市道路照明開發(fā)出了一套智能化的路燈監(jiān)控系統(tǒng)。
1. ZigBee技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)容量十分巨大，理論上一個(gè)協(xié)調(diào)器能容納節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)可以達(dá)至65535個(gè)，每個(gè)路由器也能容納255個(gè)節(jié)點(diǎn)。這在照明監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用上是其它技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
(1)在路燈控制系統(tǒng)中，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很少，只需幾分鐘甚至幾十分鐘發(fā)送一次數(shù)據(jù),每次發(fā)送的數(shù)據(jù)量也很小，所以ZigBee技術(shù)的低速率的特點(diǎn)恰好適合應(yīng)用在這個(gè)控制領(lǐng)域中。利用ZigBee技術(shù)低功耗的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。ZigBeeI作在2.4G的免費(fèi)頻段上。
(2)ZigBee技術(shù)是一種自組織網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以隨意變動(dòng)，而且ZigBeeN絡(luò)具有自愈功能，網(wǎng)絡(luò)不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)壞掉而癱瘓；也不會(huì)因?yàn)樵黾右粋€(gè)或幾個(gè)節(jié)點(diǎn)而影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作。ZigBee技術(shù)可以多跳路由，與普通的多跳不同，自組織網(wǎng)絡(luò)的多跳路由是一塊普通的節(jié)點(diǎn)來完成的。這些優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用在道路照明監(jiān)控系統(tǒng)中是十分有利的，因?yàn)榈缆返沫h(huán)境比較復(fù)雜。假如兩盞路燈之間遇到大的障礙物時(shí)，我們可以通過增加冗余節(jié)點(diǎn)的方式來改變網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而繞過障礙物使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)暢通。
(3)利用ZigBee技術(shù)可以節(jié)省監(jiān)控系統(tǒng)的成本，而且可以在監(jiān)控中心控制路燈的開關(guān)，更加靈活的操作。
第二章無線路燈智能管理系統(tǒng) 概述與構(gòu)成
本系統(tǒng)針對(duì)目前LED路燈、高壓鈉燈、金鹵燈、太陽能路燈以及景觀亮化實(shí)現(xiàn)智能化控制和單燈監(jiān)控。
使用智能照明控制系統(tǒng)可及時(shí)了解每盞燈的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常情況做出處理，降低人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高設(shè)備可靠性、穩(wěn)定性，緩解設(shè)備運(yùn)行和管理上的壓力。系統(tǒng)還可以按實(shí)際的需求對(duì)燈進(jìn)行 策略控制、任意組合控制、奇偶控制等方式，把節(jié)能減排落到實(shí)處。
研究對(duì)道路照明智能管理和通過管理的模式進(jìn)行節(jié)電，并形成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在控制中心軟件，為環(huán)境和節(jié)能減排管理者分析當(dāng)?shù)氐哪茉蠢们闆r提供了科學(xué)依據(jù)。
該無線控制網(wǎng)絡(luò)由GPRS網(wǎng)絡(luò)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)組成，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
無線智能路燈管理系統(tǒng)的組成單元： 1、路燈控制器 主要功能有：控制路燈開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)、電流采集、電壓采集、計(jì)算功率以及功率因數(shù)等。 在有限的路由深度和網(wǎng)絡(luò)容量的前提下，不但具有路燈控制器的各項(xiàng)功能，而且還具備中繼路由功能。 2、集中管理器（ZigBee協(xié)調(diào)器+GPRS數(shù)傳終端） 主要功能有：接收和發(fā)送子網(wǎng)內(nèi)的所有路燈控制信號(hào)、數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警處理等。它負(fù)責(zé)控制子網(wǎng)內(nèi)的路燈控制器運(yùn)行，將系統(tǒng)中心的命令下達(dá)給路燈控制器，將路燈控制器及線路信息反饋系統(tǒng)中心。集中控制器處于系統(tǒng)中心和路燈控制器的中間，向上通過GPRS方式與系統(tǒng)中心通信，向下則是通過ZigBee通訊協(xié)議方式，同各個(gè)路燈控制器通信。 3、系統(tǒng)中心（計(jì)算機(jī)系統(tǒng)+監(jiān)控平臺(tái)+集中管理器） 系統(tǒng)中心主要實(shí)現(xiàn)通過系統(tǒng)控制軟件對(duì)不同（集中管理器）下的路燈控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問和控制，包括參數(shù)配置，控制命令發(fā)送、現(xiàn)場(chǎng)燈具狀態(tài)收集等。能夠顯示路燈狀態(tài)（亮度、電壓、電流、功率和功率因數(shù)）信息，能夠遠(yuǎn)程控制路燈的開關(guān)和調(diào)節(jié)路燈的亮度，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)序調(diào)度事件、讀取數(shù)據(jù)記錄、監(jiān)視事件和報(bào)警應(yīng)答等操作。 第三章監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn) 采用這套*的路燈無線控制智能管理系統(tǒng)，可以對(duì)城市的路燈實(shí)施統(tǒng)一啟閉，對(duì)夜間照明系統(tǒng)和路燈的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，確保高效穩(wěn)定，全天候運(yùn)行，控制不必要的“全夜燈照明”，有效節(jié)約電能消耗。對(duì)于城市公共照明系統(tǒng)來說，采用智能化的管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約、減少資源浪費(fèi)、滿足人們生活要求、顯示現(xiàn)代化城市靚麗風(fēng)景的科學(xué)解決方案。 (1)自動(dòng)巡測(cè)功能：系統(tǒng)中心可以自動(dòng)巡測(cè)每路路燈的開關(guān)狀態(tài)。 (2)數(shù)據(jù)采集功能：采集電流電壓、電量、功率因素等數(shù)據(jù) (3)節(jié)能評(píng)估：方便客戶進(jìn)行有功功率，無功功率的計(jì)算,為節(jié)能評(píng)估打下數(shù)字基礎(chǔ)； (4)電量計(jì)算：帶有電表計(jì)量采集可統(tǒng)計(jì)每天每月的用電量生成報(bào)表顯示. (5)控制功能：系統(tǒng)中心可以隨意開關(guān)任何一路路燈或開關(guān)自定義群組的路燈。 (6)自動(dòng)控制功能：現(xiàn)場(chǎng)按預(yù)先設(shè)計(jì)好的時(shí)間計(jì)劃自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈開關(guān)時(shí)間。 (7)報(bào)警功能：將過去的式維護(hù)報(bào)警改為預(yù)防式等待報(bào)警，這樣系統(tǒng)中心可以得到手資料從而迚行調(diào)度協(xié)調(diào)。故障出現(xiàn)后，系統(tǒng)中心可以準(zhǔn)確獲取故障燈的位置信息，工作人員可以在最短時(shí)間內(nèi)趕到現(xiàn)場(chǎng)迚行維護(hù)。通過采集電力線的電流、電壓值，通知系統(tǒng)中心，從而進(jìn)行防盜處理。 (8)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能：可對(duì)路燈安裝和時(shí)間、地點(diǎn)、運(yùn)行參數(shù)、工作時(shí)間等用戶關(guān)心的信息進(jìn)行記錄存儲(chǔ)。 (9)數(shù)據(jù)查詢功能：系統(tǒng)中心可以通過互聯(lián)網(wǎng)查詢?nèi)我鈺r(shí)間段每路路燈數(shù)據(jù)信息。 (10)報(bào)表功能：可以生成電流、電壓、功率因素、亮燈率、開關(guān)時(shí)間的分析曲線和報(bào)表。 (11)遠(yuǎn)程維護(hù)功能：進(jìn)程網(wǎng)絡(luò)維護(hù)，控制模塊具備遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置和維護(hù)功能。 (12)拓展功能：如調(diào)光控制，配合LED調(diào)節(jié)燈光亮度，在不影響照明前提下，達(dá)到節(jié)能效果。系統(tǒng)可自由增減路燈控制器的數(shù)量；路燈控制器可以擴(kuò)展其它功能，配合其他節(jié)電控制技術(shù)進(jìn)一步降低路燈能耗。 第四章 系統(tǒng)特點(diǎn) (1)節(jié)省成本：安裝施工簡(jiǎn)易快捷，無需鋪設(shè)專線；每個(gè)路燈只需要一個(gè)路燈控制器，最多每100至500個(gè)路燈配備一臺(tái)集中控制器，節(jié)省了GPRS流量。不用改變既有的電力線架設(shè)和配電控制網(wǎng)絡(luò)，一方面節(jié)省了人力物力；一方面自動(dòng)組網(wǎng)的ZigBee模塊不受天氣和地形的影響，也保證了通訊的可靠性。 (2)每天可進(jìn)行自動(dòng)通、斷電操作；可保證工作日、節(jié)假日按不同的時(shí)間自動(dòng)通、斷電；可對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行分區(qū)、分線路管理。 (3)控制燈具的開/關(guān)和亮度，從而可以顯著延長(zhǎng)燈具的有效壽命，減少燈具更換次數(shù)，節(jié)約資源，減少有害氣體污染環(huán)境?？梢赃h(yuǎn)程設(shè)置節(jié)點(diǎn)控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的靈活控制。在后半夜車稀人少時(shí)，則控制路燈保持較低照度的照明（或者實(shí)行“半夜燈”調(diào)節(jié)控制）。這樣做主要優(yōu)點(diǎn)就是在調(diào)光的同時(shí)，也大幅降低了電耗，節(jié)約用電，同時(shí)還可以延長(zhǎng)燈源壽命。 (4)根據(jù)天氣情況和實(shí)際光的照度，自動(dòng)控制燈具的開/關(guān)和燈具的亮度，如在不好的天氣時(shí)及時(shí)打開路燈，對(duì)于安裝在橋下或隧道的路燈，路據(jù)實(shí)測(cè)光強(qiáng)，來自動(dòng)以的亮度打開路燈，提高公眾滿意度，在災(zāi)害天氣使路燈更人性化。 (5)通過系統(tǒng)中心設(shè)置，防止非人操作，確保系統(tǒng)控制安全可靠。依據(jù)采集數(shù)據(jù)情況，可判斷終端設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)情況。所有運(yùn)行參數(shù)（自動(dòng)通斷電時(shí)間，區(qū)域劃分）可在管理終端隨時(shí)設(shè)置，隨時(shí)啟用，管理方便。 第五章智能照明管理系統(tǒng)介紹 1、操作系統(tǒng) 系統(tǒng)適用于Microsoft 公司的 Windwos 7中文版操作系統(tǒng)，服務(wù)器采用Windows2000 Server/2003 Server。系統(tǒng)具有多窗口、多任務(wù)、多線程的特點(diǎn)。充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)不斷發(fā)展的硬件資源使*的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)，從而使程序運(yùn)行快捷、穩(wěn)定可靠。同時(shí)，系統(tǒng)提供了完備的中文環(huán)境。在此平臺(tái)上開發(fā)的照明集中管理系統(tǒng)既能做到實(shí)時(shí)監(jiān)控、任務(wù)處理，又有的友善的中文界面。 |
2、軟件結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)
系統(tǒng)軟件的主要目的是向用戶提供友善的人機(jī)接口和高級(jí)管理功能，配合硬件使各種繁重、復(fù)雜、重復(fù)的工作在極短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)完成。路燈監(jiān)控管理系統(tǒng)的軟件完成了系統(tǒng)各模塊間的總級(jí)聯(lián)和總管理。計(jì)算機(jī)根據(jù)值班員的意愿，不折不扣地完成各項(xiàng)任務(wù)。
3、友善的人機(jī)界面和高級(jí)管理功能
系統(tǒng)軟件適用于Windows98/NT/2000/XP/7平臺(tái)，簡(jiǎn)便易學(xué)。整個(gè)操作過程中幾乎不*鍵盤，只用鼠標(biāo)點(diǎn)擊即可，非常適用于一般的操作人員掌握。
網(wǎng)絡(luò)化信息管理與數(shù)據(jù)共享。采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史管理數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的管理模式。采用開放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，管理人員可以通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)鏈接成為分控終端，方便查詢系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并可與常用的數(shù)據(jù)庫如FOXPRO、ACCESS、EXCEL等直接接口，以實(shí)現(xiàn)廣泛的數(shù)據(jù)共享，還可以通過Internet對(duì)控制室數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)閱。
4、實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)圖表
提供各分站的一次接線圖，實(shí)時(shí)顯示RTU的運(yùn)行電壓、電流、亮燈率、運(yùn)行狀態(tài)、開關(guān)狀態(tài)等。同時(shí)可以查詢或打印分站的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)如電壓、電流圖、亮燈率直方圖等。
5、亮燈率計(jì)算
系統(tǒng)會(huì)根據(jù)每個(gè)分站的運(yùn)行電壓、電流、有功功率和功率因數(shù)等自動(dòng)計(jì)算并存貯亮燈率，同時(shí)會(huì)計(jì)算出系統(tǒng)的實(shí)時(shí)總亮燈率，顯示在主窗口上。
6、策略控制
系統(tǒng)可根據(jù)用戶的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)節(jié)假日及每月，每周，每天，每時(shí)段的自行亮燈方式，策略可保存可重復(fù)到日期。
7、故障管理
提供一組完整的工具軟件，幫助值班員通過對(duì)RTU采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，快速而準(zhǔn)確的確定路燈網(wǎng)設(shè)備所發(fā)生的故障，在電氣接線圖上以閃爍和動(dòng)畫的形式顯示出故障電氣點(diǎn)的位置，并給出處理故障的基本方法，用以形成故障搶修的安排，并在故障恢復(fù)后可以生成一定時(shí)間周期內(nèi)的故障報(bào)告。
8、人機(jī)界面
人機(jī)界面友好，全圖形顯示，提供鷹眼導(dǎo)覽窗口，可對(duì)電子地圖進(jìn)行自由縮放、漫游，方便觀察局部或全局情況；操作簡(jiǎn)便，基于MDI 窗口方式，操作人員可在主窗口內(nèi)任意拼裝多個(gè)獨(dú)立子窗口；色彩豐富，在路燈系統(tǒng)接線圖上顯示路燈網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)如運(yùn)行、檢測(cè)修等設(shè)備的狀態(tài)；線路電壓、電流、負(fù)荷等情況；運(yùn)行電壓電流越限、設(shè)備故障報(bào)警等信息，并實(shí)時(shí)刷新。
第六章 方案適用范圍
一． 道路照明：可以結(jié)合LED路燈,高壓鈉燈，金鹵燈等配套使用
二． 太陽能路燈：可結(jié)合太陽能路燈或風(fēng)光互補(bǔ)路燈
三． 景觀 燈：可實(shí)現(xiàn)對(duì)景觀燈的開關(guān)等多路控制方式
四． 廠房照明：可對(duì)廠房?jī)?nèi)的照明進(jìn)行監(jiān)控和控制
