艾曉文

（龍巖市市政維護(hù)管理處）

城市照明智能化控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用

艾曉文

（龍巖市市政維護(hù)管理處）

城市化水平的不斷提高，城市照明設(shè)施也隨之迅速增加，傳統(tǒng)的城市照明系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足城市發(fā)展的需求，綠色、節(jié)能、智能化的城市照明控制系統(tǒng)已成為城市發(fā)展的必然趨勢，因此，科學(xué)合理的城市照明智能化控制系統(tǒng)對于城市的建設(shè)有著舉足輕重的意義。本文首先對于部分城市照明控制系統(tǒng)中比較常見的問題以及通用無線分組業(yè)務(wù)（GPRS）網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，從而以GPRS網(wǎng)絡(luò)的無線遠(yuǎn)程監(jiān)控管理為基礎(chǔ)制定出一套智能化控制系統(tǒng)方案，并對該系統(tǒng)的總體構(gòu)架進(jìn)行了設(shè)計，以助于更好的實(shí)現(xiàn)城市照明的遠(yuǎn)程智能化控制。

城市照明；智能化控制系統(tǒng)；監(jiān)控管理

引言

眾所周知，如今市政建設(shè)現(xiàn)代化程度的標(biāo)志性代表就是城市照明智能化控制系統(tǒng)的使用，一座擁有科學(xué)、先進(jìn)、高效的照明系統(tǒng)的城市，象征著該城市高標(biāo)準(zhǔn)的市政建設(shè)水平，因此，市政建設(shè)中做好照明智能化就顯得尤為重要。但是，隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的增多，城市照明的數(shù)量也日益劇增，維護(hù)和檢修的工作量也隨之加大，在這一前提下，做好城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)不僅僅是更好的為城市服務(wù)，還可以提高城市的城市的生活品質(zhì)。那么該如何做好城市照明智能化控制系統(tǒng)工作，快速的實(shí)現(xiàn)照明遠(yuǎn)程智能監(jiān)控管理將會是現(xiàn)代化城市照明設(shè)計的一個重點(diǎn)[1]。

1 城市照明的現(xiàn)狀

隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的提高，在照明領(lǐng)域中，采用新型節(jié)能光源、節(jié)能電器及高效燈具來達(dá)到節(jié)約電能的目的，已廣泛被大眾所接受。但是，目前我國很多城市照明工作還存在諸多問題，如城市照明的亮燈率、節(jié)能、照明設(shè)施完好率、巡視工作、人力成本等方面都不是十分理想，并且在照明控制系統(tǒng)后期維修方面的市民滿意度也不是很高。

簡而言之，城市照明系統(tǒng)是城市建設(shè)中不可缺少的功用設(shè)施，設(shè)計自動化程度高、運(yùn)行可靠、高效節(jié)電、使用維護(hù)方便的監(jiān)控系統(tǒng)，是路燈控制與管理現(xiàn)代化的必然要求。傳統(tǒng)的路燈開/關(guān)控制完全依賴光電控制或操作人員根據(jù)時鐘定時控制，不但亮燈與關(guān)燈的時刻不準(zhǔn)確，而且很可能會由于人為或其他因素（如某處控制線斷）造成大面積路燈不亮，造成不良影響，給人民的生活帶來不便。

2 照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)

城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)是隨著解決目前我國城市照明問題應(yīng)運(yùn)而生的，該系統(tǒng)是以傳統(tǒng)的路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)。新開發(fā)的智能化系統(tǒng)遍布城市的各個角落，并且應(yīng)用場合十分廣泛；同時也提高管理水平，減少維護(hù)費(fèi)用；并且多種照明效果，增加藝術(shù)效果，美化城市環(huán)境和氛圍。

隨著日益完善的移動公用網(wǎng)，其提供的服務(wù)內(nèi)容也日趨增多，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋也越來越大，通信的可靠性也越來越高。而伴隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大、高層建筑越來越多的情況下[2]，用戶把難控制的通信部分交給專業(yè)的移動公司負(fù)責(zé)，這樣不僅降低了用戶的風(fēng)險，同時也增加了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，因此，在如此情況下，實(shí)現(xiàn)城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程通信的最佳選擇就是利用移動公司的GPRS（通用分組無線電業(yè)務(wù)）[3]無線公網(wǎng)。見圖1所示是基于GPRS無線公網(wǎng)的城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[4]。

圖1 基于GPRS無線公網(wǎng)的城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

由圖1基于GPRS無線公網(wǎng)的城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖可以看出，該由監(jiān)控中心、系統(tǒng)監(jiān)控軟件；LMCT（照明監(jiān)控終端）、SLMCT（單燈監(jiān)控終端）；電纜防盜報警終端；照度計、車流量傳感器；GPRS網(wǎng)、Intemet構(gòu)成。

3 系統(tǒng)主要功能

3.1 燈的開關(guān)控制

當(dāng)今社會，我國各地區(qū)都出現(xiàn)電力緊張的問題，為了滿足人們的用電，國家政府想到了減少城市照明的措施。城市照明管理部門必須同時考慮減少城市照明用量和不影響人們夜間出行的問題。相關(guān)部門采取了調(diào)整開關(guān)時間、調(diào)節(jié)燈光亮度、關(guān)閉景觀燈、隔一亮一等方案。怎樣去快速實(shí)施這些方案并且在電力緊張的情況解決后迅速恢復(fù)，城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)能充分滿足城市照明管理部門這些需求。自動化監(jiān)控可以控制回路變功率節(jié)能、單燈變功率節(jié)能及線性調(diào)光節(jié)能三種方式。按時間分為全節(jié)能及半節(jié)能。前者開燈后延遲10s后控制變功率鎮(zhèn)流器或調(diào)光電子鎮(zhèn)流器進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)，后者開燈時為滿功率狀態(tài)，可以變?yōu)楣?jié)能模式，用變功率節(jié)能控制可以達(dá)到30%的效果，調(diào)光電子鎮(zhèn)流器節(jié)能可以達(dá)到40%以上的效果。

安裝單燈監(jiān)控終端的線路可通過設(shè)置單燈編組定時實(shí)現(xiàn)隔一亮一，還可實(shí)現(xiàn)任意組合的亮滅控制，如只開路口的燈等，可實(shí)現(xiàn)在滿足最低城市照明要求的情況下實(shí)現(xiàn)最大限度的讓電。此外，當(dāng)單燈監(jiān)控終端監(jiān)測到電壓過高時，自動控制變功率鎮(zhèn)流器進(jìn)人節(jié)能狀態(tài)，一方面可以避免由于電壓過高影響燈的壽命，同時還能達(dá)到節(jié)能的效果。此外，單燈監(jiān)控終端的有功功率超限報警功能可及時發(fā)現(xiàn)那些已處于老化狀態(tài)的燈，使這些低能效的燈能得到及時的更換，避免能源的浪費(fèi)。因?yàn)闊粼谑褂昧俗罴咽褂眯r數(shù)后會老化，會大幅增加能耗，而亮度反而降低，并且還會維持相當(dāng)長的時間后才會徹底燒毀，如果此時不及時更換掉已老化的燈就會造成大量能源的浪費(fèi)。

3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)測

城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)由外部路燈控制終端（DAM3000模塊）、無線數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)（GPRS1090）、監(jiān)控中心組成，該系統(tǒng)是集自動控制技術(shù)、無線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)為一體的綜合性遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控工作人員能夠在工作站的大屏幕上看見整個城市照明系統(tǒng)圖，并且能夠?qū)θ謭D進(jìn)行隨意縮放瀏覽，有助于工作人員更好的了解全部監(jiān)控站點(diǎn)的分布情況及基本信息，從而提高城市路燈運(yùn)行系統(tǒng)的可控性、減輕路燈維護(hù)勞動強(qiáng)度、靈活半夜燈景觀燈的開關(guān)控制，提高路燈運(yùn)行系統(tǒng)的管理水平，更好的幫助路燈管理部門完成對社會的服務(wù)承諾。

城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)的具體監(jiān)控對象：照明系統(tǒng)控制箱內(nèi)的電壓、電流、有功功率、無功功率，可配接相應(yīng)互感器測量不同量程電壓、電流信號。電壓、電流采集精度為0.4%。繼電器開關(guān)量輸出，可以直接控制驅(qū)動路燈控制柜中的接觸器開關(guān)，用于路燈、半夜燈、景觀燈、廣告燈控制，具有開關(guān)量輸入通道，經(jīng)過設(shè)定可以作為接觸器反饋信號、門控開關(guān)等。

3.3 故障監(jiān)測及異常報警

城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)中的單燈監(jiān)控終端可以對自動檢測燈故障、無功補(bǔ)償電容故障、過壓、欠壓、有功功率超限等故障進(jìn)行監(jiān)測，然后把這些不正常的報警消息上傳到照明監(jiān)控終端，最終由照明監(jiān)控終端通過GPRS網(wǎng)上傳至監(jiān)控中心。

所有的報警消息都被儲存在監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，并且同時會伴隨著非常明顯的報警提示。另外，對于不同監(jiān)控站點(diǎn)上傳的報警消息，監(jiān)控中心的監(jiān)控軟件可以對是否存在白天亮燈、夜間滅燈、亮燈率偏低等異常情況進(jìn)行正確的判斷。

一般情況下，各城市的會有相關(guān)的工作人員對城市照明系統(tǒng)進(jìn)行定期檢查和巡視，如果接到好心市民的投訴電話，相關(guān)工作人員也會進(jìn)行對照明系統(tǒng)的異常情況進(jìn)行檢查和維修。但自從城市安裝和使用了照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)，管理人就節(jié)省了時間和體力，不再需要開車費(fèi)油進(jìn)行照明系統(tǒng)故障的巡視，而是坐在監(jiān)測站看一下監(jiān)控視頻哪個照明系統(tǒng)停電、哪兒的燈沒亮或者沒滅，直接定位并盡快進(jìn)行設(shè)施故障的維修，從而提高市民對于城市照明的滿意度。

3.4 數(shù)據(jù)庫功能

（1）城市照明自動化監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)θ我鈺r間段內(nèi)任意終端監(jiān)測參數(shù)組合的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，并且通過圖形化（曲線圖、棒圖、餅圖）的方式直觀表述各種歷史數(shù)據(jù)或統(tǒng)計結(jié)果，來幫助工作人員分析歷史數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確的定位。

（2）該系統(tǒng)能夠快速一覽系統(tǒng)配置參數(shù)、終端的基本信息以及配置參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)確認(rèn)、刪除和快速修改；可快速一覽所有終端的實(shí)時數(shù)據(jù)、終端的實(shí)時報警。

（3）該系統(tǒng)可生成各種用戶需要的報表，如運(yùn)行日報表、月報表等，日報表包括各站點(diǎn)日離線時間、亮燈率、日耗電量、日平均電壓、日最高電壓及出現(xiàn)時間、日最低電壓及出現(xiàn)時間、日最高功率及出現(xiàn)時間、各種報警發(fā)生的次數(shù)，所有站點(diǎn)總?cè)针x線時間、日平均亮燈率、日耗電量、日報警發(fā)生的次數(shù)，月報表包括各站點(diǎn)月離線時間、月平均亮燈率、月耗電量、月平均電壓、月最高電壓及出現(xiàn)日期、月最低電壓及出現(xiàn)日期、月最高功率及出現(xiàn)日期、月內(nèi)各種報警發(fā)生的次數(shù)，以及所有站點(diǎn)月平均亮燈率、月耗電量、月內(nèi)報警發(fā)生的次數(shù)。

4 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

本文以龍巖城區(qū)照明智能控制系統(tǒng)為例，龍巖城區(qū)在市委、市政府的號召下，積極響應(yīng)建設(shè)“綠、亮、美”城市的號召，建設(shè)了城市景觀照明系統(tǒng)。城市景觀照明系統(tǒng)是通過特殊的智能照明控制方式進(jìn)行設(shè)計，從而更好的體現(xiàn)龍巖城區(qū)美麗的夜景。

目前，龍巖城區(qū)景觀照明系統(tǒng)共對105處路燈和夜景實(shí)現(xiàn)了智能化的控制，為了實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的管理，路燈監(jiān)控中心現(xiàn)場系統(tǒng)采用GPRS來實(shí)現(xiàn)對所有控制終端的統(tǒng)一控制。而中心系統(tǒng)則是依據(jù)不同狀況的照明控制要求，采取了先進(jìn)的組態(tài)設(shè)計，把景觀燈分成若干組，分別采用光控或時控和光控相結(jié)合的控制方案實(shí)現(xiàn)景觀燈的自動控制。同時，系統(tǒng)支持單一回路或策略組的手動遙控開/關(guān)操作。

5 結(jié)束語

綜上所述，傳統(tǒng)照明系統(tǒng)并不能夠滿足城市化發(fā)展需求，因此，建設(shè)安全、節(jié)能、舒適、高效的智能化照明系統(tǒng)迫在眉睫。本文中，對龍巖城區(qū)景觀照明在改造完成后，不僅滿足了城市景觀照明需要的同時，也節(jié)約了大量的電能，極大地提高了城市照明管理部門的自動化綜合管理水平。

[1]孫小明.城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用及研究[J].黑龍江交通科技，2014（1）：180～182.

[2]陳津萍.城市路燈照明智能控制系統(tǒng)應(yīng)用分析[J].黑龍江交通科技，2014（2）：194.

[3]汪曉輝.城市路燈照明智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技視界，2015（1）：125～126

[4]陳運(yùn)軍.城市LED路燈無線智能控制系統(tǒng)設(shè)計[J].信息技術(shù)，2014（5）：132～133.

TP273

A

1673-0038（2015）24-0183-02

2015-4-10