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        城市LED路燈數(shù)字化監(jiān)控管理系統(tǒng)

        2011-08-15 00:52:53蘇建明張照兵
        科技傳播 2011年14期
        關(guān)鍵詞:電費路燈燈具

        蘇建明,張照兵,江 龍

        克拉瑪依地威諾節(jié)能有限責(zé)任公司,新疆克拉瑪依 834000

        城市LED路燈數(shù)字化監(jiān)控管理系統(tǒng)

        蘇建明,張照兵,江 龍

        克拉瑪依地威諾節(jié)能有限責(zé)任公司,新疆克拉瑪依 834000

        針對城市路燈巡查工作量大、故障處理滯后等現(xiàn)狀,通過對LED燈具和嵌入式芯片的研發(fā),結(jié)合通信、計算機等技術(shù),開發(fā)出了城市路燈數(shù)字化監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對市區(qū)路燈運行情況的實時監(jiān)控,并上送故障信息給值班人員,確保路燈故障的及時處理,還可減少維護費用。還可以根據(jù)天氣情況調(diào)整路燈照明的亮度,起到節(jié)電的效果。此項目的提出,為城市照明集中管理和監(jiān)控方面提供了新思路。

        LED燈;實時監(jiān)控

        0 引言

        城市照明是一個現(xiàn)代化都市的重要標志之一,路燈照明和人們生活密不可分。隨著國家對節(jié)能減排的力度不斷加大,各城市對公共照明系統(tǒng)的節(jié)能要求越來越高,本項目所采取的光源為LED光源,此項技術(shù)在國內(nèi)外均具有領(lǐng)先水平,填補了城市照明管理領(lǐng)域的空白。

        1 研究設(shè)計與實施

        1.1 總體思路

        在可再生能源大規(guī)模開發(fā)利用的形勢下,立足于光伏發(fā)電監(jiān)控及優(yōu)化技術(shù),首先,對系統(tǒng)硬件進行合理的選配,針對新疆的地域特點和基于選配的系統(tǒng)軟硬環(huán)境(如:太陽能電池方陣、用電設(shè)備功耗及日耗電量、蓄電池容量、逆變器容量、當(dāng)?shù)厝照諘r間等),建立蓄電池的并網(wǎng)型太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。

        1.2 項目技術(shù)方案

        1)項目總體思路及實施方案總體思路:

        結(jié)合嵌入式技術(shù)和智能控制技術(shù)利用其通訊接口,建立分布式監(jiān)控系統(tǒng),實現(xiàn)對所有燈具的數(shù)字化集中管理和監(jiān)控。

        整個系統(tǒng)為3層:

        (1)現(xiàn)場監(jiān)控終端

        采用的嵌入式技術(shù),再配之主流的通訊協(xié)議,實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控終端與路燈智能電源模塊間的通訊。各智能電源模塊與監(jiān)控終端連接,負責(zé)采集路燈各種信號?,F(xiàn)場監(jiān)控終端既可與遠程控制中心脫機,獨立設(shè)定參數(shù)(開、關(guān)燈時間及各時段亮度設(shè)定)控制路燈,又可與遠程控制中心聯(lián)機,雙向通訊,由控制中心設(shè)定或修改現(xiàn)場控制器的參數(shù)設(shè)定,同時現(xiàn)場監(jiān)控終端把采集到的路燈信息上傳到控制中心。

        (2)監(jiān)控中心

        現(xiàn)場監(jiān)控終端與路燈管理所監(jiān)控端之間通訊方式采用GPRS通訊。監(jiān)控各條線路的路燈故障報警、起停、功率狀態(tài),并可根據(jù)需要調(diào)整路燈的工作狀態(tài)。

        (3)遠程監(jiān)控管理

        路燈管理所與遠程監(jiān)控中心采用以太網(wǎng)技術(shù)進行通訊,管理級可以充分利用企業(yè)廣域網(wǎng)絡(luò)進行海量的數(shù)據(jù)傳輸,完美實現(xiàn)遠程監(jiān)控與管理。

        通過分布式系統(tǒng),在遠程上位機和現(xiàn)場的監(jiān)控終端,實現(xiàn)對全部或任一個路燈的工作狀態(tài)進行監(jiān)控,并可根據(jù)需要調(diào)整路燈的工作狀態(tài)(起停、功率狀態(tài)等)。

        2)研發(fā)流程

        LED路燈數(shù)字化控制管理項目包括LED燈具研發(fā)、嵌入式芯片研發(fā)、城市路燈監(jiān)控系統(tǒng)平臺軟件開發(fā)等方面。

        3)關(guān)鍵技術(shù)問題

        (1)通訊協(xié)議

        選擇的通訊協(xié)議屬于國際、國內(nèi)標準協(xié)議,協(xié)議具有主流性、可靠性、通用性、易用性等特點。

        (2)系統(tǒng)綜合軟件開發(fā)與程序設(shè)計

        軟件能夠可以遠程智能監(jiān)控,保證路燈故障的及時排除,可根據(jù)用戶的需要通過對燈具的亮度、色彩、啟停等進行適時調(diào)整,達到節(jié)能的目的;

        軟件開發(fā)平臺為主流開發(fā)平臺,如C、.NET、ARM等,具有可靠性強、協(xié)議接口規(guī)范等特點;

        后臺數(shù)據(jù)庫為主流數(shù)據(jù)庫,支持目前主流服務(wù)器的操作系統(tǒng),如SQL 2005、Oracle 10G等。

        (3)系統(tǒng)硬件的設(shè)計與開發(fā)

        智能電源提供LED路燈正常工作,具有寬電壓輸入、過壓保護、空載保護、過載保護、負載智能半功率等功能,智能電源模塊內(nèi)置單片機及其外圍電路,A/D D/A模塊,依靠編程采集路燈狀態(tài)的參數(shù)信息,通過標準的通訊協(xié)議,將路燈工作狀態(tài)信息及時、可靠的送達到現(xiàn)場監(jiān)控終端實現(xiàn)智能監(jiān)控。

        現(xiàn)場監(jiān)控終端須配備路燈通訊接口和無線通訊的GPRS通訊模塊,負責(zé)采集各個路燈信號,通過無線通訊模塊將信息遠傳到路燈管理中心進行遠程監(jiān)控。

        2 預(yù)期經(jīng)濟、社會、生態(tài)效益分析

        2.1 經(jīng)濟效益分析

        1)城市照明集中監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)氣象局提供的天黑天亮?xí)r間進行準確控制開關(guān)燈時間,避免由于時間差而造成的電能浪費,我市現(xiàn)有路燈約20 000盞、每盞按250W計算,總功率約5 000kW,按平均每天提前開燈或推遲關(guān)燈15min計算,電價按0.55元/度,全年將節(jié)約支出電費:

        5 000 ×(15/60)h×365天×0.55元/度=250 937.5元

        2)市政工程管理處目前用于城市道路照明系統(tǒng)維護車輛為7臺,每年運行費用為40萬元,若順利實施該項目,將減少巡燈車輛的使用,初步預(yù)計可直接節(jié)省車輛維護運行費用50%。

        40 萬元×50%=20萬元

        3)城市路燈照明監(jiān)控系統(tǒng),可在深夜行人稀少和交通量減少的情況下,執(zhí)行“隔一亮一”或“隔二亮一”的照明方式,既給夜間出行的行人帶來主便又能節(jié)約大量的電費支出。在實現(xiàn)單燈控制后,由于隔盞關(guān)燈進行控制比現(xiàn)在最少還能節(jié)約50%的電費。

        克拉瑪依市中心城區(qū)2008年實際電費為750萬元,2009年電費為910萬元,預(yù)計克拉瑪依市2010~2011年城市道路照明燈具約為21 000盞,平均每盞燈具功率約為250W,冬季照明小時數(shù)為15小時,夏季約為8小時,按照平均每天12小時的照明時間計算,克拉瑪依市道路照明每年消耗電能2 299.5萬kW·h,每年產(chǎn)生電費約為1 267萬元左右。若該項目在本市全面實施,可保證實際降低能耗50%以上。實施完畢后,每年可為政府節(jié)約電費632萬元。

        另通過設(shè)計,實現(xiàn)路燈半功率照明,減少負載消耗電量,可以降低大量電費,因個路燈功率不同,在此不做詳細經(jīng)濟效益分析。

        此外,城市路燈照明集中監(jiān)控系統(tǒng)的電流越限報警,能向照明管理部門提供電能的準確有效的判斷依據(jù)。系統(tǒng)通過避免預(yù)防由于設(shè)備和電能帶來的經(jīng)濟損失,從而間接地為照明管理部門每年帶來不可估量的經(jīng)濟效益。

        3 結(jié)論

        通過本項目的研發(fā),多方位、多用途的開展本市數(shù)字化建設(shè),為城市數(shù)字一體化奠定基礎(chǔ)。同時,該項目將為我市鍛煉和培育一批自動化監(jiān)控人才和LED路燈專業(yè)維護人才。城市LED路燈照明數(shù)字化管理系統(tǒng)研發(fā)后,我們爭取將克拉瑪依市中心城區(qū)作為示范基地,進行LED路燈照明數(shù)字化管理系統(tǒng)的推廣。

        [1]蔣金波.LED路燈透鏡的二次光學(xué)設(shè)計介紹.海峽兩岸照明會議,2008,11.

        U12

        A

        1674-6708(2011)47-0195-02

        克拉瑪依市專利實施計劃項目 編號:ZL200820103818.6

        蘇建明,中級工程師,研究方向:工業(yè)自動化儀表、太陽能光伏發(fā)電、發(fā)熱研究開發(fā)、LED燈具的研發(fā)

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