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道路照明中关于远程路灯控制系统探讨

日期:2012-10-16 12:32:12   点击:


1 概述

目前,道路照明路灯控制传统采用光控、定时、经纬度控制及人工开关的方式,不能满足节能要求和特殊情况下开关灯的要求,也有采用单灯电力载波或无线局域网控制系统,这种方式可精细控制路灯,但设备成本和安装成本都很高,不方便对老系统进行改造,由于控制系统的加入,增加了能耗和故障点。本系统采用先进的计算机自动管理技术和GPRS网络或GSM短信网络远程通讯技术,只对路灯照明的每条线路进行控制,成本低,改造传统系统方便,并可实现自动化、智能化科学管理,达到路灯管理水平与现代城市相适应,提高管理效益,做到合理照明、美化照明、安全照明,降低运营和维护成本。

系统由先进的GPRS网络或GSM短信网络、计算机信息管理及路灯控制总成构成,可对系统内的路灯进行遥控开关、手动控制开关、遥测开关状态、远程定时开关、远程校时,还可以通过数据分析来判断线路故障,对白天亮灯、晚上熄灯、大面积熄灯进行报警。

 


2 安装远程路灯控制系统的必要性和可能性

2.1 必要性

      (1)信息可实时共享
  系统建好后,数据存储在公司,所有人员都可在系统设置的权限范围内查询到相关的信息。
  (2)管理者可随时监督执行层的工作情况。
  (3)执行层可实时监测了解路灯的运行情况。
  (4)节约电能支出成本。

系统建好后,可对路灯开关状态进行检测,有效避免白天亮灯的情况出现,系统可根据一年四季的季节变化随时改变每条线路的路灯的开关定时时间,也可根据天气变化随时开关灯,在满足照明的情况下,尽可能减少开灯时间,从而节约电能。

(5)降低运维成本

系统将巡灯查找故障改为值班等待报警,减少了巡灯人员数量和车辆,降低了维护成本,减少亮灯时间延长路灯使用寿命,降低了运行成本。

2.2 可能性

要建立一套全自动路灯控制系统必须基于可靠稳定的技术,而现在已经有可靠的产品和集成技术完全可以实现上述功能。远程路灯控制系统采用电子控制技术、远程无线数据传输技术、现场数据处理控制技术、软件技术、系统集成技术等多项高新技术构成的系统。下面对这些技术和产品进行一些概要描述。

(1)电子控制技术

QX401 GSM/GPRS多路无线远程路灯控制器是一款内嵌TCP/IP协议栈的GSM/GPRS无线数据透传远程遥控开关,最多可对五路开关进行控制,每路最大电流达60A,除可以远程开关控制外,还可以数据透传,通过自带的485口对其它设备进行控制,核心部分某公司的SIM900A模块,开关采用磁保持继电器,不耗电,并有记忆功能,在断电后再上电的时候能保持原来的开关状态。该产品可以通过GSM手机短信对开关进行控制,也可以通过GPRS网络为通信平台对开关进行控制,提供RS-232/485/TTL接口,按照工业标准设计,可直接与RTU、PLC、智能仪表、单片机控制器等各种工业现场的下位机设备连接,用在路灯控制方面最为合适。

(2)远程数据传输技术和设备

无线网络通讯GSM/GPRS移动通讯网络进行数据传输已经有了近10年的发展历史,目前无论从技术还是产品都已经是非常成熟的。

(3)数据处理软件系统

这个数据处理软件系统是指中央监控室的监控服务器安装的软件系统,系统的所有功能都要通过这个软件才能最后显示出来。因此,就整个系统而言,这个软件系统是核心。

综上所述,远程路灯控制系统所需要的技术和设备均是成熟的,完全可以满足路灯控制的要求。因此,安装远程路灯控制系统既是非常必要,也是可能的。

3 系统组成

       (1)传统电力控制结构
  (2)本系统电力控制结构
  (3)GSM系统拓扑图
  (4)GPRS系统拓扑图
  建议:QX401终端数量在50以下的选用GSM方式,QX401终端数量在50以上的选用GPRS方式。

4 性能比较

5 远程路灯控制系统的技术实现

5.1 系统实现的几个要点

       (1)采用60A磁保持继电器作为基础的开关控制装置可进行无线远程控制开关,有定时器,可远程设定时间,到时自动控制开关,可远程校时,有手动开关按钮,可用手动控制开关。
  (2)采用GPRS或GSM网络作为远程数据传输网络。
  (3)采用闭环监控,可准确掌握QX401的开关状态。
  (4)采用始终在线的模式,提高系统的实时性。
  (5)采用专业的量身定做的系统软件。
  (6)采用主动报警和中央监控室控制相结合的运行模式。

5.2 系统实现的说明

需要在中央监控室安装一台监控服务器,这台服务器可使用固定IP地址或者使用动态域名解析,也可以采用VPN专线方式;监控服务器上安装控制软件。

在每一个变压器安装一台QX401控制器;通过GPRS或GSM网络与中央监控室相联,QX401控制器采用始终在线的方式挂在GPRS网络上,就像一个局域网一样随时都可以立即与服务器连通采用TCP/IP协议进行数据收发。并且,服务器随时都可以监测到每一个终端是否在线。

中央监控室的服务器可以通过循检的方式与QX401控制器通讯,数据存储在数据库中。中央监控室的监测服务器的作用是显示报警情况、管理监控整个系统的工作状况、历史数据的查询等。

6 系统软件

6.1 系统软件架构

我们采用基于AJAX技术的B/S(Browser/Server 输入网址就可以访问服务器)架构模式,AJAX是结合了Java、XML(Extensible Markup Language)以及Javascript等编程技术,使开发人员构建基于Java技术的Web应用,并打破了使用页面重载的惯例。这种架构模式不但减少了不必要的网络数据传输,加快了浏览器页面的显示速度,提高了B/S应用的访问效率,而且优化了B/S架构模式的内部结构,提高了软件的可维护性。

6.2 数据库技术

这里采用开放、易用、速度快、支持网络的MySQL数据库。

6.3 系统软件主要功能

(1)系统登录平台

系统具有完善的操作管理功能。为保证系统安全,系统必须输入工号和密码,经系统确认后方可允许进入系统,进行操作。

(2)设备管理

终端管理:终端地址、终端名称、终端添加时间、终端状态等信息管理。
开关管理:终端名称、开关地址、开关名称、添加时间等信息管理。
定时设置:设置开关的开关时间,到时自动控制开关;校时,读时间。

(3)数据管理

开关数据:可以按照时间段查询任意开关的开关状态、定时时间等。
开关实时控制:可实时开关任意终端的开关。

(4)告警

页面按时间显示所有终端告警信息:包括终端地址、告警编号、通道类别、当前值、正常值、告警时间、阅读状态、阅读人员等信息,方便工作人员及时准确的处理。

(5)统计分析

对终端下的开关可按时间(小时、天、月等)和浏览方式(图标、表格、Excel等)直观的显示出来方便基站管理人员统计分析。

(6)系统设置

系统可对行政区域、公司管理、部门管理、职位设置、角色管理、工号管理等进行设置,设置不同等级的工号和密码,以限制不同人员的操作范围。

6.4 系统软件的特点

(1)安全可靠

mysql数据库是大型的、多用户的数据库,它的安全性高,允许多用户同时使用同一数据库而不会破坏完整性,用它来做系统的数据引擎可以保证数据的安全。

系统对用户实现分级授权管理功能,通过检查使用者的名字和授权密码,赋予使用者相应的操作权,借鉴银行系统的密码管理模式限制无关人员改变数据库和硬件设置。

防火墙功能及完善的数据备份功能,防备系统受到人为的恶意攻击,数据备份功能确保在硬件系统故障时,也能随时在新的硬件设备上数据无丢失地启动系统。

(2)完善的系统日志

系统日志记录了进入系统、离开系统、设置硬件、改变运行参数操作等及操作者、操作时间,凡是改变数据库的操作都被记录下来。

7 QX401控制器产品概要

7.1 产品系列概述

QX401 GSM/GPRS多路无线远程路灯控制器是一款内嵌TCP/IP协议栈的GSM/GPRS无线数据透传远程遥控开关,最多可对五路开关进行控制,每路最大电流达60A,除可以远程开关控制外,还可以数据透传,通过自带的485口对其它设备进行控制,核心部分某公司的SIM900A模块,开关采用磁保持继电器,不耗电,并有记忆功能,在断电后再上电的时候能保持原来的开关状态。该产品可以通过GSM手机短信对开关进行控制,也可以通过GPRS网络为通信平台对开关进行控制,提供RS-232/485/TTL接口,按照工业标准设计,可直接与RTU、PLC、智能仪表、单片机控制器等各种工业现场的下位机设备连接。

7.2 产品特点

      (1)开关磁保持继电器耗电,不费电,并有记忆功能,在断电后再上电的时候能保持原来的开关状态;
  (2)最多可对五路开关进行控制,每路负荷能力达60A;
  (3)可进行无线远程控制开关;
  (4)有定时器,可远程设定时间,到时自动控制开关,可远程校时;
  (5)有手动开关按钮,可用手动控制开关;
  (6)采用闭环控制,可准确掌握QX401的开关状态;
  (7)无论距离有多远,只要有移动信号的地方都可以控制;
  (8)两种工作状态可选,一种是GSM短信工作方式,一种是GPRS工作方式;
  (9)永远在线,一旦加电运行,即可自动进入工作状态并一直保持;
  (10)采用某公司的SIM900A模块,支持900/1800MHz双频,GPRS Class 10。
  (11)内置TCP/IP协议栈,提供透明串行数据传输通道;
  (12)RS232/RS485/TTL(3.3V)串行接口,波特率范围:1200~19200kbps可调;
  (13)GPRS网络用户可根据具体应用选择UDP/TCP客户端等多种网络通信协议,支持固定IP地址方案(专用APN),支持基于DNS的动态域名解析功能可定期主动报告IP地址(心跳)可实现点对点、点对多点等多种组网方式;
  (14)接线方法简单,只要把产品串入要控制的设备的前端即可对设备进行控制;
  (15)看门狗定时器(WATCHDOG)保证长期运行;
  (16)工业级设计、宽工作范围(工作温度:-20℃~+55℃,工作湿度≤90%;)。

7.3 技术参数

继电器:磁保持继电器60A,90A可选择;
  通讯模块:SIM900A;
  外型尺寸:175x185x85mm;
  重量:2000g;
  工作环境:工作温度:-20℃~+55℃,工作湿度≤90%;
  电源:AC220V,不需要别外的电源,只要把产品串入电路即可;
  天线接口:棒式天线或吸盘天线;
  用户数据接口:RS232/RS485/TTL(3.3V)可定制;
  波特率:1200~19200kbps可调。

7.4 注意事项

(1)用QX401产品时,请勿带电插拨SIM卡。
(2)QX401使用中涉及该项业务提供商相关参数,请核实服务商后再改变参数设置,否则有可能使QX401不能正常工作,我们的出厂设置都是以中国的为准,适合于中国内陆境内有网络覆盖地区使用。

    对于路灯管理所而言,路灯管理一直是一件非常头疼的事情,需要投入大量的人力、物力和财力。因为数量众多,地理位置分散,给工作人员带来极大的不便。如果能利用该远程路灯控制系统进行管理,自动读取相关数据并加以分析,还可进一步进行远程控制或设备维护,那将非常方便并可减少人力资源、缩短修护时间并节省运维成本。

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