城市亮化照明监控管理系统实施方案.doc

城市亮化照明监控管理系统实施方案 青岛京城超微电子科技有限公司城市亮化照明监控管理系统实施方案公司电话80925517 传真：-mail： 网址： 山东青岛京城超微电子科技有限公司 联系人：王文琦司电话| 传真网址: | 邮箱: 目 录一、公司简介1二、系统架构32.1、中心微机控制系统32.2、亮化照明监控终端4三、系统功能83.1中央控制室软件功能83.1.1、自动和手动遥控103.1.2、报警处理103.1.3、控制方案113.1.4、图文显示系统113.1.5、自动校时系统113.1.6、远程实时查询123.1.7、亮化照明监控自动化系统软件123.1.8、操作系统与应用平台133.2监控终端主要功能143.2.1、自动报警功能143.2.2、温度适应性：143.2.3、独立运行163.2.4、抗干扰能力163.2.5、终端保护173.2.6、监控终端断电运行17四、通讯系统174.1、无线数传电台通讯174.2、GPRS、USSD通讯方式18五、节能系统22六、公司业绩22一、公司简介青岛京城超微电子科技有限公司成立于2006年，是专业从事电子远程测控终端、无线智能控制系统的生产与销售的高新技术企业，历经5余年的发展，已成为技术、经济、实力雄厚的城市照明监控与管理工程专业化公司。研发的产品主要用于电脑远程复位，远程启动、无线电发射塔控制、水塔水泵自动抽水控制、工矿厂远程设备控制、高安全性电话锁、安防系统、灯光门窗控制等方面。在无线远程控制领域有深厚的技术经验积累，具备自主软件开发与大规模供货的能力。远程控制系列包括：景观灯控制系统、城市照明控制系统、太阳能路灯无线控制系统、GSM远程控制器系列等，产品质量稳定可靠，使用简单方便，广泛应用于工业控制、智能家居等领域，于国内外有着其稳定的销售市场。公司秉承“创新理念、追求诚信、踏实做事”的经营理念，为用户提供产品设计前期技术咨询，协同开发及后期产品供货一条龙服务，缩短用户的产品开发周期，减少开发成本。把“诚信、负责、创新、团队”作为超微人不断的追求和目标，愿与国内外各界同仁志士竭诚合作，共创未来！公司旗下产品：短信控制器 GSM报警控制器 水泵水塔无线控制器 无线水位控制器 水泵远程控制器 楼宇亮化控制器 景观灯控制器 城市景观灯控制器 照明控制系统等。公司一直以市场为导向，坚持“科技先导，用户至上”的方针，实现了产品的系列化和专业化，科技创新、产品创新、营销创新蔚然成风。公司坚持“以人为本”战略，招贤纳士，引进大量科技、管理和营销英才，大大提高了超微的科研开发实力。自主研发的城市路灯景观灯计算机监控系统，具有无线遥控、遥测、遥调的“三遥”功能，是计算机、自动化控制、GPS卫星定位校时系统、GIS地理信息系统、网络技术、视频监控等多项高新技术的综合运用。公司以领先的技术、可靠的质量和优质的金牌服务理念，赢得了广大亮化照明行业消费者的信赖，已在冀州、涉县、烟台，菏泽、青岛等多个城市开通应用。公司以市场为目标，建立了一个具有竞争力的集设计网络、制造网络、营销与服务网络为一体的现代化管理体系。为贴近尖端产品，在设计、制造、管理、市场开发及销售方面都采用国际领先的技术与体制。公司拥有强大的科研力量，技术人员占员工总数的80%，先进的技术保证了生产的产品始终引领着灯控行业研发和应用技术的方向，代表业界最先进的水平与最高端的品质。 公司用了5年打造了互相支持、紧密配合、和谐发展的团队。面向未来，公司将坚持客户导向、应用为本的策略，继续专注于灯控技术领域开拓发展，超微将秉承创新、诚信的文化，与客户齐心协力，共同发展、共铸辉煌。二、系统架构城市亮化照明设施是城市公用设施的重要组成部分，实施城市亮化照明全自动无线监控是为了充分发挥城市亮化照明的服务功能，提高城市亮化照明的美化效果，建设节约型社会而采取的有效措施。城市照明监控管理系统实现对城市景观灯遥控、遥测、遥调功能。通过将自动化控制技术与计算机技术、网络技术、无线数传技术、移动技术及全球卫星定位技术相结合，达到对路灯景观灯高效、可靠、全方位的管理，从而带来良好的经济效益和社会效益。监控系统已建设成为目前国际先进、国内领先、功能齐全、高度可靠、经济实用的亮化照明监控管理系统。城市亮化照明监控管理系统由一个主站与若干个子站组成两级集散式控制系统，系统最大可以容纳9999个监控点，完全可以满足城市亮化照明扩展的需要；根据实际需要子站也可作为监控分站，下带第三级子站，二级节点、三级节点可以任意组合，以实现群控组控。2.1、中心微机控制系统系统采用局域网方式，将服务器、工控机、显示系统组成一个网络，并采用浏览器/服务器（B/S）与客户机/服务器（C/S）相结合的组网方案，系统其它工作站可以随时了解监控系统的工作情况，通过接入路灯管理局局域网或互连网实现远程查询和访问。系统由前台监控工作站与后台监控工作站采用备份工作方式。一般情况下，前台机作为监控工作站承担遥控、遥测、调度等工作；后台工作站随时可以切换成前台工作站，平时能自动备份前台机的数据。监控工作站前置机能够将所有数据存储在本地计算机上，并且自动将数据存储到服务器上，具有RAID功能的服务器会把数据自动镜像存储到SCSI硬盘上，以保证即使一个硬盘损坏也能完整恢复系统数据，另一台备用机始终监听前置机的工作状态，并将前置机的监控数据读取到备用机上，当检测到前置机工作不正常时（如死机等），能自动切换为前置机接替前置机的监控工作，并向值班人员自动发送报警信息，有了这种真正的双机热备份，和多达四处的数据冗余备份，保证了监控系统运行的安全可靠，数据的万无一失。主要设备配置l 工控机：采用二台工业控制微机。l 服务器：采用一台服务器。l 选用不间断电源(UPS)：用于保证在中央控制室停电后能够维持正常工作。l 打印机：可将服务器中存储蓄的数据进行打印。包括年、月、日统计数据、任意一天的实际开关灯时间、当时的照度和日出日落时间等记录、对历史故障进行打印等数扰。l 自动校时系统：选用进口的自动接收系统，组成一个精准的校时时钟。2.2、亮化照明监控终端亮化照明监控终端为青岛京城超微电子科技有限公司所生产的CHV-2090型系列产品，采用Q/ANW002-2006企业标准。该终端选用工业级芯片及电子元器件，允许在-40-+80的环境温度下连续运行。该终端采用多模块多微处理器协同工作方式，集中管理，分块控制，提高了工作效率及功能扩展能力。其中微处理器选用美国ATMEL公司最新增强型微处理器芯片，速度更快，集成度更高，抗干扰性能更好，为监控终端连续稳定的运行提供了可靠的保证。设备设计、生产全过程进行ISO-9001质量控制。每台整机都进行120小时以上高温加电老化，排除了器件早期失效现象，有效地保证了设备的出厂质量。现场开箱率达到100%，平均无故障时间达到15万小时。监控终端包括主控模块、开关量控制模块、电源模块、通讯模块等。1）主控模块由美国ATMEL公司最新大内存增强型微处理器、高精度时钟芯片、时钟芯片后备充电电池、通讯接口芯片（包括与GPRS模块通讯的RS232芯片、与数传电台模块通讯的MODEM芯片、与各模块间通讯的RS485芯片）、LCD或LED显示屏、操作按键等组成。模块设计小巧紧凑，接口齐全，方便与各模块连接及功能扩展。主控程序由C语言模块化设计，修改及增加功能非常容易。由引导程序、人机界面操作程序、时钟监控程序、数据传输程序、报警程序、通讯程序等组成。时钟监控程序时刻监测时钟芯片内部的运行状态，如果时钟芯片内日期、时间运行有偏差，程序能够及时上报监控中心，请求监控中心下传一个准确的当前日期及时间给时钟芯片，保证监控终端能够准确地运行。数据传输程序定时采集各个模块中的参数，存储到内部储存器，等待监控中心的数据调用。报警程序时刻监视各个模块的状态，如有异常立即上报监控中心，上报内容包括停电、接触器误动作、门开等。通讯程序兼容各种通讯方式，如无线专网、无线公网等。在通讯报文中采用了报头设置口令码，报尾设置校验码，确保了通讯报文的正确传输。程序内设置多处看门狗监测点，配合微处理器的看门狗触发电路，防止程序受外界干扰造成跑飞死循环。2）开关量控制模块由美国ATMEL公司最新增强型微处理器、通讯接口芯片RS485芯片、继电器、光耦芯片、发光二极管等组成。本模块标准配置4路输出（可扩展到8路），由继电器控制输出，输出设计有保护电路。输入开关量为8路，包括4路接触器状态返回量、1路门开报警、1路电缆报警和2路备用。开关量的输入由光耦芯片隔离到微处理器，保护微处理器的正常工作。由多个发光二极管可观察输入输出状态，非常直观的了解当前的工作情况。本模块程序由引导程序、通讯程序、开关量输出程序、开关量输入检测程序、时钟程序等组成。通讯程序接收主控模块传送过来的当前的日期、时间、每一路的开关灯时间等参数，将其保存在内部储存器里，校准微处理器软时钟。开关量输出程序调用内存里的每一路的开关灯时间，与微处理器软时钟比较，控制每路继电器的开启。开关量输入检测程序，在中断中检测分析开关量输入状态，保存到内存，等待主控模块调用。时钟程序为软时钟程序，时刻与主控模块传送过来的时钟校准。程序内设置多处看门狗监测点，配合微处理器的看门狗触发电路，防止程序受外界干扰造成跑飞死循环。3）电源模块本电源模块为线性电源，输出四路电压，分别供给各模块及可充电电池。线路简洁，电流余量大，最大可达10A/13.8V，选用大容量高质量滤波电容，输出电压纹波小稳定可靠，可提供源源不断的动力。电源模块设计有充电保护电路，时刻监测充电电池的电压电流状态，最大的延长充电电池的使用寿命。尺寸：28*22*6cm三、系统功能3.1中央控制室软件功能3.1.1、自动和手动遥控系统主要是通过开关灯时间实现控制功能，具有多路开关控制输出能力， 能够根据不同类型的亮化照明控制要求，把全市路灯和装饰灯分成若干个组，采用时控方案和手动控制方案，自动遥控开/关楼宇路灯、沿街装饰灯；系统存有不同类型的3种全年开关灯时刻表，可以为每路输出任意选择，实现全夜灯、半夜灯、广告灯、楼宇灯、路灯等各种不同灯型的控制，特殊的天气或节日时可以发送临时开关灯时间，或者根据需要可以白天亮灯。另一个遥控功能是，主站可以随时控制任意节点的任一接触器的吸合和断开，便于维修人员的检修，在终端现场用户也可手动对各种灯型进行遥控开/关操作。3.1.2、报警处理当监控终端主动报警或调度端在遥测时发现有警时，调度端微机能自动用语音报出故障的有关参数，并能够以短消息方式将故障转移至指定的手机。报警内容包括：白天亮灯、晚上熄灯、供电线路停电和偷盗等故障。各个节点可以分析自身的故障状况，并主动向监控主站报警，也就是说，节点一旦发现自身的故障(停电、错误亮灯、灭灯等)立即向监控主站发送报警信号，监控主站微机自动用语音报出故障的有关参数，并能通过声光和短信方式提示值班人员，保证了处理故障的实时性。系统能够按不同类型故障设置不同报警级别，根据不同级别采用相应的报警方式和报警时间等。 当监控终端主动报警或调度端在遥测时发现有警报时，调度端微机自动用语音报出故障的有关参数，通过直接检测或对检测的数据进行分析后，可提供以下故障类型：l 白天亮灯l 夜晚灭灯l 配电箱门打开l 接触器故障l 通讯失败3.1.3、控制方案为保障全市亮化照明安全运行，避免系统出错或其他强烈干扰下的非正常开关灯，系统需采用三重控制：即受控状态、自控状态、原来的控制器状态，再根据不同类型的亮化照明控制要求，可以把路灯和饰灯分别设置成不同的功能组，分别采用时控和手控相结合的控制方案。3.1.4、图文显示系统 亮化照明地理信息系统将实现对各种亮化照明资料及相关市政设施资料与地图信息相结合有机管理起来，各种设施分层管理并与亮化照明地理信息数据库紧密结合起来，既可以通过亮化照明地理信息数据库查询地图上的各种信息，也可以通过地图查询各种设施的属性，并且对市政设施进行各种分析统计。3.1.5、自动校时系统亮化照明控制主要通过发送开关灯时间和系统时间实现，所以监控主站时间的准确对控制的可靠性至关重要，为了防止监控主站电脑时钟走错或人为误操作修改，有必要安装卫星校时装置。卫星校时软件每秒钟采集一次卫星上的时钟数据，并将电脑时钟与之比较，如果不符则立即进行校正。采用自动校时系统，准确接收来自卫星下传的城市所在经纬度和格林威治时钟，输入到主控机处理，计算出城市所在经纬度的全年日落日出时间表，形成全年开关灯时间表，并对所有远程基站进行较时，保证系统开关灯的合理性和准确性。运用自动校时模块，采集卫星标准时间发送到服务器，服务器校正系统时钟后，向局域网内其他计算机广播标准时钟信号。实现对整个系统的准确校时，保证了前置机和局域网内所有微机时钟的准确与一致性。3.1.6、远程实时查询按照各部门预设访问权限通过电话、宽带等网络进行远程实时查询，实现微机远程实时查询，查询内容包括各种终端的最新以及历史数据和故障情况，也实现异地远程接入访问但不得修改。3.1.7、亮化照明监控自动化系统软件监控软件是亮化照明集散控制系统对整个系统的数据加以集中处理和对各节点监控站统一发布命令的工具。本系统软件是由我公司独立自主开发的，采用了当前最先进的开发平台和最先进的技术，界面美观友好，操作简单直观，软件提供的信息量大。多媒体技术的应用使数据显示、报警、查询更形象和具体。另外，我公司开发的GIS地理信息管理平台、生产管理系统、远程控制维护系统、WEB网络浏览查询系统、WAP手机浏览查询系统使本系统软件保持国内领先水平。3.1.8、操作系统与应用平台城市照明监控管理系统中主站部分的软件是基于WINDOWS环境下开发的，本软件开发、运行的操作系统均为Windows操作系统，包括（Windows98 、WindowsNT、Windows 2000、Windows XP、Windows 2003、Windows 2003 SERVER、Windows PROFESSIONAL COEM 中文版），支持Microsoft Access、Microsoft SQL SERVER 2005数据库平台。数据库平台为SQL SERVER 2005版，采用视窗化语言设计，支持B/S（浏览器/服务器）、与C/S（客户机/服务器）相结合的组网结构。、瑞星中小企业版 1系统中心+1服务器+10用户，支持Internet远程查询和访问，采用可视化语言设计，界面美观友好。监控软件开发工具是强大的Windows界面应用程序开发工具Microsoft C#，使用强大的Object Windows library(对象封装库）,嵌入美国MapInfo公司的中间件产品MapX4.0地理信息开发工具完成的，采取面向对象的程序设计方法。数据库采用稳定的Microsoft Accesss和Microsoft SQL格式。软件编制所采用的工具在国内乃至国际都是非常先进的，在此平台开发出的软件功能强大、界面友好，便于操作维护，还可以实现多任务运行。3.2监控终端主要功能3.2.1、自动报警功能当告警时，在监控主机屏幕上显示闪动图型和文字。本终端支持自动报警功能，可实现以下报警：l 开关跳闸l 箱门开启时自动报警；l 当白天亮灯或晚上熄灯时自动报警l 正常时，终端由交流充电控制器供电，并同时给所配的电池充电，当供电线路停电时，终端将自动采用后备电池供电，并同时告警l 维护人员正常工作检修时自动报警；l 当某支线路出现故障时自动报警3.2.2、温度适应性：节点站的监控计算机以实时控制为主，不需要复杂的数据计算能力，要求稳定可靠；故障率低、便于维护、容易更换。因此，在确保控制、采集功能的前提下，结构越简单越好。亮化照明节点站的功能虽简单，但对监控机的各方面要求较高。如在露天环境；温、湿度变化大；直接接入市电，电网波动大；无人值守常年连续运行；采用无线通讯，等等条件下都需要保证高度的可靠性，所以设计时尽量提高集成度，选用低功耗元件，以保证系统的可靠性。1)高温夏季比较热，所以要考虑高温、潮湿对元器件的影响。普通电子元器件耐温高80,低温0，工作温度的来源主要是环境温度和元器件本身发热，其中元器件本身温度是故障的主要原因，如果系统的功耗比较大就会造成电源稳压器件温度升高，如果这时环境温度也很高就容易造成稳压器件损坏，从而造成其它元器件的损坏；环境温度过低也会造成系统不启动。要解决这个问题可以从四个方面入手：尽量选用工作温度范围宽的器件:如选用能工作在+80 -40范围内的元器件降低系统功耗:采用低功耗单片机及其它外围芯片,提高系统集成化,将原来的三块印刷板电路集成到一块板上,从而大大降低了系统的功耗，消除了一大故障隐患增加稳压电源容量：采用大容量的稳压器件,使电源的承受能力加强提高系统的散热性能：由于节点站亮化照明柜在日光直射下外皮温度较高，因而将节点监控机放在亮化照明节点亮化照明柜内较好，可避开阳光的直射，降低监控机小箱体的温度，再加上散热片，散热孔等措施完全可以满足要求监控终端产品在出厂前进行抗老化、耐高温与耐低温模拟运行（+8040），模拟运行时间各120小时。2)潮湿由于节点监控机是密封的，并处于亮化照明配电柜内，且柜内有一定温度利于防潮，所以不会有问题。3) 腐蚀采用专用抗腐蚀材料，在线路上均匀喷涂三防漆一层，即可防止高温和腐蚀对线路和元件的损坏。3.2.3、独立运行当发生中控室微机或通信线路发生故障时，终端会根据预先设定的程序定时自行开/关灯，以确保亮化照明线路的正常运行。3.2.4、抗干扰能力由于监控终端一般均安装在干扰较大的环境中，为了保证系统可靠工作，终端的软硬件设计中采用了下列多种抗干扰措施。对现场采集的模拟量和开关量信号在硬件上采用隔离和限幅等防强干扰措施。在软件上采用数据滤波处理，保证了数据的准确性。对开关量输出采用软件连续循环输出的处理方法，保证了输出的可靠性。对强干扰信号造成的运行出错采用软硬件自动恢复电路处理，保证在无人值守时也能可靠运行。对采集到的高压交流信号实行多重防电脉冲冲击和防雷保护措施，已在实际应用中获得了极好的效果。采用一体化钢板机箱设计，防止电磁干扰、粉尘、小虫和雨水等各种因素，保证终端长时间的可靠运行。3.2.5、终端保护适应工业环境运行条件，具有一套完整的、有效的防雷击、防电涌、防电磁干扰、防尘、防潮、防爆、不间断供电等措施。同时具有较高的内部参数保护，保证终端运行的可靠性和稳定性。3.2.6、监控终端断电运行监控终端内装有不间断电源，具有断电运行功能，能在供电线路断电时及时告警，使有关部门在第一时间获知并抢修，同时具有防盗报警功能。在基本配置中，停电后能够维持终端正常工作8小时。不间断电源能防止过分充/放电，保证长期使用。四、通讯系统系统无线通讯方式主要有无线数传电台方式、通用无线分组业务GPRS(General Packet Radio Service) 方式、非结构化补充数据业务USSD（Unstructured Supplementary Service Data）方式三种方式,三种通讯方式各有不同的特点和优势，可以根据城市的面积、地形和单位实际状况自行选择。4.1、无线数传电台通讯无线数传电台通讯技术成熟，是利用230M市政无线专用频率进行通讯，具有施工安装迅速、实时性好、维护方便的优点，需要在监控主站架设天线塔，半径距离可以达到30公里， 对于中小城市来说完全可以满足实际应用要求，同时我公司采取以下措施来改善通讯效果：l 监控主站：采用高增益全向天线、进口大功率车载电台。在监控主站楼顶建一较高天线塔。l 子站监控站：在通讯效果差的点架设不定高的天线支架，个别点可以采用高增益全向天线。l 每个子站在软件上都有通讯邮箱中继功能，当出现距离较远或处于楼群中的子站通讯不畅的情况，可以利用其附近任何一个通讯效果相对好的点中转，利用此功能可以有效改善个别点通讯差的问题，具有很好的实用价值。4.2、GPRS、USSD通讯方式GPRS、USSD通讯具有无通讯死点、实时性好、安装迅速、维护方便的特点，另外GPRS、USSD通讯主站与每个子站单独建立通讯通道，因此可以实现多点同时发送检测控制命令，同时处理现场数据，大大缩减了系统对子站的循环检测和控制时间。技术特点GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service）的简称。它是在目前GSM协议架构的基础上，增加支持分组交换的协议而实现的基于分组的无线通信服务。GPRS是为移动数据通信专门设计的，其系统结构基于2代的GSM网络，实现的业务能力介于2代和未来的3代移动网络之间，因此也称为2.5代移动网络。 GPRS网络是在原有GSM网络基础上增加一部分网元而实现的，它使用GSM网络现有的无线资源，包括频率、基站以及无线信道。只是在无线网中增加分组处理单元(PCU)实现无线接口上的分组交换和动态分配信道，以适应突发性数据通信的特点；在核心网中增加分组交换设备，包括服务GPRS支持节点(SGSN)和网关GPRS支持节点(GGSN), 实现对用户的移动性管理和到分组网络的包转发。其中GSM网络原有的，包括基站(BTS)、基站控制器(BSC)、交换机(MSC)以及归属位置寄存器(HLR), 还有GPRS新增的部分。这种结构充分利用了GSM已有的巨大投资，极大的降低了基于分组的移动网的成本。监控系统利用中国移动GSM/GPRS核心网络以及SDH传输网进行组网。首先利用移动SDH传输网实现城管局中心局域网与湖北移动GPRS核心网络接入平台的专线链接，并在专线中使用标准的Internet隧道协议如IPsec、L2TP、GRE网络协议直接与长航局网络的VPN Gateway连接，以保证传输上的安全性。专线带宽暂时为2M（随着业务提升，将来可以进行扩容）。在GPRS核心网络上为用户配置专有的APN接入号。在远程终端的通信模块上配置移动SIM卡（SIM卡只开启数据传输功能），采用动态或者是静态IP地址分配方式。远程终端在配置和获取专有APN号码以及IP地址后，激活GPRS VPN链接，从而实现对监控中心的数据传递，达到远程监控的效果。GPRS业务在无线接口上基于分组的信道分配和统计复用，采用基于流量计费方式，具有永远在线特点。GPRS技术成熟，具有施工安装迅速、实时性好、维护方便的优点。GPRS构建了移动数据信息传输平台，非常适合在当前灯控制系统的需要。通讯系统图GPRS通讯模块功能CHV-3000 GPRS DTU技术指标l 支持通话或紧急呼叫 l 支持全速率，增强全速率和半速率 l 支持QCELP 13k音频编解码(CDMA部分) l 支持回声抑制和噪声消除功能(选项) l 支持双音多频(DTMF)l GPRS Class 2-10 l 编码方案：CS1 - CS4 l 符合SMG31bis技术规范l 供电l 电压：+7.5+26VDC(可定制+5VDC) l 功耗：最大工作电流：230mA+12VDCl 支持153kbps的包数据速率 l 支持Class 2.0 Group 3传真 l CDMA 2000扩频机制 l 符合IS-95A、IS-95B CDMA空中接口标准l 接口l 天线接口：50/SMA 阴头 l SIM/UIM卡：3Vl 串行数据接口l 类型： TTL/RS-232/RS-422/RS-485l 数据速率： 300-115，200bit