基于GPRS通信的城市道路路灯实时远程监控与节能系统

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前言
路灯远程控制系统可以更好解决源消耗的问题,国家确定了“十一五”时期单位国内生产总值能源消耗降低20%的目标，主要污染物排放总量减少10％，强调要落实节约资源和保护环境的要求，建设低投入、高产出、低能耗、少排放、能循环、可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会。城市公共照明用电在我国照明耗电中占30％的比例，占全国发电总量的10-12%。根据预计，全球大约有19%的电能是用于照明。这部分的电能消耗比例相当可观。

一、城市路灯管理现状
路灯远程控制系统诞生前景随着城市建设迅速发展，道路照明品位的不断提高，政府和人民对路灯亮灯率、城市形象的关注程度越来越高。城市城区道路照明建设得到了迅速发展，路灯数量日益增加，而管理部门还以原有人工操作、或定时控制来完成数倍于过去的工作任务，无法解决亮灯率与节约能源的固有矛盾。这时候提提出对应的方法

传统定时控制的弊端
 不能实时控制：由于控制方式单一，无法实现对不同灯型、不同区域、不同时间段的照明设备进行分类控制，导致资源分配不合理，造成大量的电能浪费。
 无法及时开关灯：现行控制方式在恶劣天气时（如强阴天）不能自动开关灯。大型庆典和政治活动、领导及团体参观时亦无法及时、灵活控制，影响城市照明形象。
 信息不能反馈：城市道路照明各种信息无法反馈到管理部门。如路灯控制设备的电压、电流、耗电量、道路的亮灯率、故障信息、控制方式等多种信息传递。造成管理部门不能及时掌握照明实况。
 电量浪费严重：采用人力开关灯方式控制的道路照明设施，因每天需现场手工开关灯，导致亮灯时间周期长；而采用钟控方式控制的道路照明设施，因随季节不能自调，引起电量浪费严重。
 发现故障不及时：当路灯发生故障时，信息无法及时传递管理部门，依靠维护人员每天定期巡检，除需增加人力物力财力外，会因故障情况不明而延误抢修时间，影响夜间照明，给行人、车辆造成很大不便。
 开灯调整周期频繁：因日出日落时间每天都在不停变化，工作人员需要经常对每个控制点调整开关灯时间。随着城市逐步扩大，工作范围也在不断扩大。

二、建设目标
利用计算机监控技术，采用厦门四信先进的GPRS无线通信技术、节能控制技术，结合空间地理信息技术，建设城市照明智能监控系统，对快速发展的城市照明实现自动化监控和精细管理，进一步提高道路照明质量，从而提高服务质量；进一步提高维护、检修效率，从而保证城市整体亮灯率和设备完好率；进一步降低能耗、减轻劳动强度，从而避免无谓的电能和人力物力的浪费，从根本上实现按需照明、高效节能和精细管理。

三、路灯实时监控与节能系统介绍
城市照明智能监控系统，采用物联网技术、工业自动化控制技术以及厦门四信先进的无线传输手段，对城市路灯设施进行线控、点控、点测等多种科学有效的控制管理，实现“五遥”（遥测、遥控、遥信、遥视、遥调）和单灯节能控制以节约电能和提高工作效率，提高城市照明设施现代管理水平和科学手段。

3.1.1路灯控制终端
路灯采集控制终端由一级终端路灯控制监控柜和二级终端组成，监控柜包括工控机、电能测量单片机、多路控制板、监控板；二级终端安装在每盏灯里，包括电力载波模块（EPCW）和输入输出接口板；路灯控制终端可实时监控每盏路灯的亮灭情况、电能负荷状态、灯杆损坏报警，漏电报警等功能

3.1.2无线传输设备
金笛D128 (GPRS DTU) 通过232/USB和路灯监控终端内的PLC相连，内插SIM数据卡通过GPRS网使得路灯监控终端和数据管理中心形成网络通信，实现数据管理中心远程监控路灯运行。D128采用国际标准TCP/IP通信协议，且实现数据透传功能，高规格的工业设计以及小巧的外形很好的融入了路灯监控一级终端内。

3.1.3数据管理中心
1） 遥控：主站计算机按设定好的经纬时间曲线自动控制全市路灯的开/关状态，也可在主站手动控制任意的一级终端和二级终端的开/关状态。
2） 遥测：自动巡测或随机检测各个终端亮灯率、电压、电流、功率因数、有功和频率等工作参数，在自动运行时只要终端有变化，它便立即将变化数据向主站传输，无须主站巡检。
3） 遥信：对各个终端开/关状态、故障和报警等信息的获取，保证系统有效正常地运行。
3.2 系统总架构
DTU通过标准的232/USB与路灯监控一级终端里的PLC连接通信，数据中心可采取ADSL、固定IP、专网APN接入网络。
DTU首先进行GPRS拨号上网，然后自动向数据管理中心发起TCP连接，握手成功后开始数据透明传输。路灯监控终端把数据集中采集通过PLC把数据传给DTU，DTU接到数据后即时的将数据通过GRPS网络传送到数据管理中心。数据管理中心将上传的数据进行分析处理，得出直观的结果和相应的指令通过GPRS网络发送给DTU，DTU即时通过232/USB传送给PLC，PLC根据指令对路灯做出相应的控制处理，以此达到远程控制路灯的效果。

四、系统效益
经济效益
采用城市照明智能监控管理与单灯节能控制系统以后，全市范围内的路灯全夜灯、半夜灯的开关均可实现按需照明和精确到每一盏灯精细化管理。由于减少了开灯时间，延长了光源电器寿命，降低管理运行成本，进一步提高了经济效益。实现按需调控照明亮度，节约能源和管理运行费用。

社会效益
采用城市照明智能监控管理系统与单灯节能控制后，由系统对全市范围内城市照明的每一盏路灯的开关操作实现自动控制。与此同时，由计算机对每一盏路灯的状态进行高效快速巡测，调度人员可以在故障发生后及时了解故障的地点和状态，为快速、及时修复提供了强有力的保障。路灯维护及时，可以极大地减少对照明管理部门的投诉、减少道路交通事故的发生，有利于城市的治安，产生极大的社会效益，从而进一步提高城市的形象。

管理效益
城市照明智能监控管理与单灯节能控制系统利用计算机及时、全面地发现每一盏路灯运行中出现的故障，实现真正意义上的“值班等待报警”，不仅大大减少了城市照明巡视人员和车辆损耗，降低了维修成本，而且在检修车出发之前已经知道了故障的准确地点和基本状态，无需靠人工查找档案图纸、单纯的文字性数据库信息及巡线查找，因而大幅缩短了维修响应时间、提高了检修效率，保证路灯亮灯率，由此将产生极大的经济效益和管理效益。