城市照明数字化监控管理系统

城市夜景照明数字化监控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 1 1 大港城市夜景照明数字化监大港城市夜景照明数字化监 控管理系统控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 2010 年 11 月 11 日 城市夜景照明数字化监控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 2 2 目目 录录 第一部分 系统方案设计.5 一、建设大港城市夜景照明数字化监控管理系统的必要性.5 1 现行的照明管理方法.5 2 现行夜景照明管理的缺陷.5 3 城市夜景照明数字化监控管理系统的效益分析.5 3.1 社会效益分析.5 3.2 经济效益分析.6 3.3 实现管理现代化.7 二、系统设计原则与依据.7 1 系统设计原则.7 2 硬件系统设计依据.8 3 软件系统设计依据.8 三、系统组成设计图.9 四、城市夜景照明无线监控子系统设计方案.10 1 监控中心设计.10 2 照明控制方案设计.11 2.1 分组控制方案设计.11 2.2 景观灯采用时控和光控相结合的控制方案.11 2.3 景观灯采用分组定时控制方案设计.12 3 照明监控通信系统.12 3.1 系统通信方案的选择.12 4 系统主要功能.14 4.1 自动和手动遥控.14 4.1.1 日定时控制.14 4.1.2 年定时控制.14 4.1.3 周末、节假日定时控制.14 4.1.4 手动控制.14 4.2 多用户管理模式.15 4.2.1 管理职能.15 4.2.2 建立监控分区管理.15 4.2.3 组控模式.15 4.2.4 控制终端的信息管理.15 4.3 自动巡测、手动巡测和选测.15 4.4 报警处理.16 4.5 监控设备防盗报警功能.16 4.6 遥调接口.16 4.7 自动计算亮灯率.16 4.8 查询打印.17 4.9 自动运行.17 4.10 控制方案.17 4.11 监控设备防盗报警功能.17 4.12 路灯地理信息系统（GIS）.17 城市夜景照明数字化监控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 3 3 4.13 监控终端保护措施.17 4.14 系统防护措施.18 4.15 系统通信保证措施.18 4.16 停电运行.18 4.17 多通信平台设计.18 4.18 卫星自动校时系统（GPS）.18 4.19 远程实时查询.18 4.20 投影显示功能.18 4.21 单灯扩展接口.18 4.22 电缆防盗.18 5 监控终端设计.19 5.1 监控终端的基本性能.19 5.2 监控终端主要功能.19 5.2.1 自动报警.19 5.2.2 独立运行.19 5.2.4 现场自动设定功能.20 5.2.5 高可靠的变送器电路.20 5.2.6 通用化设计.20 5.2.8 防盗报警功能.20 5.2.9 终端通信功能.21 5.3 照明监控终端扩展功能.21 5.3.1 远程自动调压接口.21 5.3.2 单灯控制接口.21 5.3.3 线路防盗接口.21 5.3.4 路灯专用变压器防盗接口.21 5.3.5 远程电子电度表抄表接口.21 6 照明监控软件.21 6.1 操作系统与数据库设计.22 6.2 监控系统应用软件（LA）.23 6.2.2 手动巡测、手动选测和手动遥控.23 6.2.3 特殊情况下的开/关灯的处理 .23 6.2.6 查询打印.24 6.2.7 系统组态设置功能.24 6.2.8 时控和光控相结合的控制方案.24 6.2.10 报警级别控制.24 6.2.11 终端分组控制.24 6.3 远程实时查询模块.25 6.4 远程抄表.25 6.5 卫星自动校时 (GPS)软件模块.25 7 短消息报警设计.25 8 移动控制系统设计.25 9 手机移动控制系统.26 10 WX1002 型 GPS 卫星校时系统.26 五.视频监控系统技术方案.31 城市夜景照明数字化监控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 4 4 1 视频监控监控系统设计.31 2 系统主要技术指标.31 3 视频监控监控系统主要设备简介.32 4 系统功能.34 4.1 系统管理功能.34 4.2 基本监控功能.35 4.3 录像回放功能.36 4.4 数字矩阵功能.37 4.5 报警联动功能.37 4.6 特色功能简介.37 六 液晶拼墙大屏幕系统.39 1 系统设计概述.39 2LCD TFT 液晶屏的显示原理及 DID 屏的特征.39 3 液晶拼接墙的系统设计.41 4 液晶拼接墙功能特点.42 5 液晶拼接墙的技术指标.50 6 系统结构与组成.51 第五部分 质量保证及服务承诺.56 1 售后服务.56 4 培训计划.57 城市夜景照明数字化监控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 5 5 第一部分第一部分 系统方案设计系统方案设计 一、建设大港城市夜景照明数字化监控管理系统的必要性一、建设大港城市夜景照明数字化监控管理系统的必要性 随着科技、经济、社会的迅速发展，数字化城市发展和城市亮化已经是城市管 理的总体趋势。为了适应城市数字化发展的进程、提高市政部门的管理效率、提高 城市发展的进程，大港路灯管理处适时提出了建设大港城市夜景照明数字化监控管 理系统，大大港城市夜景照明数字化监控管理系统工程主要完成城市景观灯监控系统城市夜景照明数字化监控管理系统工程主要完成城市景观灯监控系统 平台建设建设，以后再逐步扩建。平台建设建设，以后再逐步扩建。将城市照明监控、防盗、视频监控、车辆调度、 地理信息系统以及生产管理平台等数字化监控管理系统融合为一，建立一个综合性建立一个综合性 的城市夜景照明数字化管理平台。的城市夜景照明数字化管理平台。 1 1 现行的照明管理方法现行的照明管理方法 大港城市夜景照明现在采用分散时控管理方式为主，即在按预定的时间自行开/ 关，通过时间控制分散地控制各个控制箱的开关。在应急调度方面，只能采取人工 到现场实现。 2 2 现行夜景照明管理的缺陷现行夜景照明管理的缺陷 现行的照明管理方法既不能及时调整开/关灯的时间，更无法及时反映照明的 运行情况，并且故障率高、维修困难。随着城市的不断发展，控制范围越来越大， 现行的控制方法无法及时反映城市照明中路灯和景观灯的运行情况，使得维修工作 十分被动。运行过程中的故障只有等待巡视人员到达现场才能发现，或者被动地等 待市民的电话反映。因此难以做到及时维修，难以达到亮灯率的指标。 在遇到一些接待首长、迎接国宾、举办大型活动等特殊任务时，由于缺乏灵活 的控制手段，必须临时派出大量的人员到现场手动操作照明开关箱；在时间十分紧 迫的情况下，无法满足现代社会的要求。 此外，由于缺乏灵活的控制手段，花费大量经费建设起来的景观量化灯，难以 充分发挥应有的效能。 3 3 城市夜景照明数字化监控管理系统的效益分析城市夜景照明数字化监控管理系统的效益分析 3.13.1 社会效益分析社会效益分析 随着社会文明的不断发展，城市照明已不再局限于街道照明，而是发展为表现 城市景观、体现城市形象的重要标志。因此，现代社会对城市照明的管理和维护提 城市夜景照明数字化监控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 6 6 出了越来越高的要求，这些要求包括根据光照度变化及时开/关灯、随时调整景观灯 的开/关灯时间并进行应急调度、及时发现故障并立即进行修复等。 目前，大港路灯管理处依靠常规手段用定时器控制开/关灯，难以做到在全市范 围准时开/关灯，更无法随着季节的转换或天气的变化及时调整开/关灯时间。同时， 在管理和维护要求越来越高的同时，路灯管理处的管辖范围也越来越大，为了及时 发现故障并立即进行修复，仍然采用检修车上街巡灯的方法越来越难以胜任。 采用城市夜景照明数字化监控管理系统以后，全市范围的全夜灯、半夜灯和景 观灯的开/关均可实现自动控制。同时，由于城市夜景照明数字化监控管理系统具有 自动报警和巡测、选测功能，调度人员可以在故障发生后的数秒钟内及时了解故障 的地点和状态，为及时进行修复提供了有力的保障。景观灯维护及时，可以极大地 减少对路灯管理处的投诉、减少道路交通事故的发生。 3.23.2 经济效益分析经济效益分析 1.3.2.1 节约城市照明维护费用 城市夜景照明数字化监控管理系统将传统的“巡灯查找故障”改为“值班等待报 警” ，不仅减少了“巡灯”人员和车辆损耗，降低了维修成本；而且在检修车出所之 前已经知道了故障的准确地点和基本状态，因而缩短了维修时间、提高了检修效率； 由此将产生了极大的经济效益。 1.3.2.2 节约电费 城市夜景照明数字化监控管理系统能提高开/关灯的可靠性和可检查性，避免白 天亮灯情况的出现；同时，系统采用光控和时控相结合的控制方案，在预置的时间 区段内根据光照度决定路灯和景观灯的开或关，既能在阴雨天自动延长照明时间， 又能在晴好天气自动缩短照明时间；这些措施既可满足市民对道路照明的需求，又 避免了路灯和景观灯的无谓开启，减少了开灯时间，从而节约了大量的电能。根据 已建的照明监控运行表明，采用城市夜景照明数字化监控管理系统后，每天大概可 以减少城市照明开灯时间 20 分钟左右。如果按每天运行十小时计算，则可节约 4 4 左右左右的电费支出。 1.3.2.3 提高灯具寿命，降低运行成本 由于采用了城市夜景照明数字化监控管理系统，减少了开灯时间，节能设备能 够稳定运行电压，延长了灯具寿命，进一步了降低运行成本。 城市夜景照明数字化监控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 7 7 1.3.2.4 实现自动计费功能，控制电费支出 城市夜景照明数字化监控管理系统具有远程自动抄表和计量电费功能，每天、 每月、每年的照明用电能够及时的自动采集、计算、存储、打印，随时了解用电情 况，实施有效管理，降低支出，提高经济效益。 1.3.2.5 建立城市夜景照明数字化监控管理系统的经济效益 除了能够节约城市照明维护费用和电费外，还能节约运行人员开支、提高管理 效率所节约的成本、各种社会效益包括交通事故的减少、刑事案件的降低、社会公 众满意度的提高和管理部门自身综合运行管理素质的飞跃。 3.33.3 实现管理现代化实现管理现代化 城市夜景照明数字化监控管理系统能将采集到的数据自动进行存储、统计，并 能随时进行查询和打印，为全面提升大港照明管理现代化提供了基本条件。 二、系统设计原则与依据二、系统设计原则与依据 本方案依据国内城市路灯和夜景照明监控系统的需求，通过实地考察，并结合 当前通信技术、监控技术等的最新发展编制而成。 1 1 系统设计原则系统设计原则 安全可靠性安全可靠性 由于系统的服务对象是广大市民，稍有差错即会产生不良的社会效应；同时监 控设备长期在野外运行，工作环境极为恶劣；因此必须充分考虑系统的可靠性，要 求监控系统能够长期稳定地运行；同时要求监控系统在个别设备出现故障的情况下 仍能稳定运行，不影响或者少影响路灯和景观灯的按时开启和关闭。具体体现在监 控中心安全可靠性、监控点安全可靠性、数据安全可靠性、灯具安全可靠性等。 先进性和实用性先进性和实用性 设备符合相关国内、国际标准，整个系统是目前国内最先进的，并长期处于国 内较为先进的水平。 可维修性可维修性 系统的设备模块化设计，并且各单元部件具有故障定位指示，便于设备维修。 可扩展性可扩展性 硬件采用模块化设计，软件采用组态化设计，使得系统扩展、升级均不必改变 城市夜景照明数字化监控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 8 8 现有设备的状态。具体体现在：软件扩展升级、功能扩展升级、通信网络扩展升级 的方便。 实用性实用性 以实用为原则，不可脱离实用性而盲目追求先进性，从而造成华而不实、浪费 资金。其主要体现在系统功能实用、软件操作简便性等方便。 通用性通用性 硬件设备具有通用性，通过不同的软件参数设置，实现不同的功能。 经济性经济性 尽可能采用成熟的先进技术，选择性价比高的方案和设备，既要考虑初期建设 费用，也要降低今后的运行维修费用。 2 2 硬件系统设计依据硬件系统设计依据 前后台监控微机及所有服务器的配置保证在系统峰值使用时，CPU 负荷小于 70%，监控软件内存占用率小于总内存的 30%。设平均每个终端 24 个回路，则每条 记录的长度为 0.12K，每天 30 条巡测记录，以 1000 个终端计每年的数据存储容量 计算公式为：日巡测数据 0.12K30 条1000 个终端365 天=1314M=1.314G 月巡 测数据 0.12K30 条1000 个终端12 月=43.2M=0.0432G,硬盘空间保证 1000 个监 控终端的年月日数据 20 年的容量。 应用程序与服务器均有硬件运行实时看门狗监测模块，一旦 CPU 超负荷或系统 内存占用率过高，均有记录日志，并启动重启程序。 监控终端硬件配置确保在通信高峰期、采集数据高峰期时，数字处理芯片 （DSP）的内存利用率低于 68%，CPU 负荷小于 70%，并有足够的存储空间保存采集 数据和设置参数。 由于运用多 CPU 协同工作方式和先进的 32 位 DSP（数字信号处理）技术，使监 控终端具有多颗芯片的强大的计算能力和采样精度，保证终端工作的可靠性和精确 性。 3 3 软件系统设计依据软件系统设计依据 计算机软件设计依据计算机软件设计依据 严格按照国家计算机标准和文件模板标准，即 GB 8567-88 之“计算机软 件开发标准”执行。 结合城市夜景照明监控的运行与实时监控软件的具体要求，编制软件参照中电 城市夜景照明数字化监控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 9 9 五十所企业软件标准 QN 803.02.1 具体编制。 终端软件设计依据终端软件设计依据 严格按照国家计算机标准和文件模板标准，即 GB 8567-88 之“计算机软 件开发标准”执行。 三、系统组成设计图三、系统组成设计图 四、城市夜景照明无线监控子系统设计方案四、城市夜景照明无线监控子系统设计方案 1 1 监控中心设计监控中心设计 远程工作 站 大屏幕显示系统大屏幕显示系统 路灯监控 前置工控 机 数据服务器 监控后台 机 管理工作 站 GIS 工作 站 不间断 电源 不间断 电源 打印机 卫星校 时系统 光照度 采集系 统 电话电话 网网 大港监控中心主干网大港监控中心主干网 视频显示 器 拨号访问 图像传输 网络 摄像信号输入 调度端系统框图调度端系统框图 Intern et 代理服务 器 移动短 消息服 务中心 图像工作站 GSM 告警 备用通信模 块 专线网络 DDN, X.25 城市夜景照明数字化监控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 11 11 2 2 照明控制方案照明控制方案设计设计 2.12.1 分组控制方案分组控制方案设计设计 系统可以根据不同灯型的控制要求， 把全市的照明的路灯和景观灯分成若干组， 分别采用时控方案或者时控和光控相结合 的控制方案，自动遥控开/关全夜灯、半夜 灯和景观灯；也可以手动对全夜灯、半夜 灯和景观灯进行遥控开/关操作；在特殊情 况下，可以实现白天亮灯。 2.22.2 景观灯采用时控和光控相结合的控制方案景观灯采用时控和光控相结合的控制方案 目前，路灯控制方案主要有时控法和光控法两种。 时控法的主要缺点是不考虑天气对光照度的影响，每天在固定的时间开/关灯； 从而造成阴雨天光照度严重不足但没有开灯，或者晴朗天气虽然到了固定开灯时 间但光照度仍然充足，浪费电力；关灯时间的固定不变，同样出现类似的不合理 现象。此外，随着季节的变化，定时器需要人工频繁地调整。光控法的主要缺点 是在光线不足的白天，或者夜晚有强光照射时都有可能发生误动作。 为了克服两者的不足，本系统采用时控和光控相结合的路灯控制方案。该方 案基于模糊控制理念，以当地 365 天日出日落的时间作为基本条件，设定一个有 效的开/关灯时段，在此时段内监控中心的计算机根据光照度的具体变化自动调 整开关灯的时间，并向监控终端发送调整开/关灯时间的命令。监控终端在这一 时段内收到这一命令，则执行这一调整开/关灯命令；若该时段结束时，监控终 端仍未收到这一调整开/关灯命令，则到该时段结束时，监控终端自动按原定时 间开/关灯，光控的时间范围和光照度值可以随时调整。 根据已建的城市夜景照明数字化监控管理系统运行情况统计，相对于原来采 用日出日落时间作为开/关灯时间的时控方案，则在采用时控和光控相结合的控 制方案后，每天大概可以减少路灯开灯时间 20 分钟左右。如果以每天平均开灯 10 小时计算，则可节约 4% 的电能。 城市夜景照明数字化监控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 12 12 2.32.3 景观灯采用分组定时控制方案景观灯采用分组定时控制方案设计设计 景观灯控制采用分组定时控制方案，即把不同地理位置和要求的景观灯分 成若干组，对不同组采用不同的定时控制方案。 采用先进的全组态设计，通过调度中心计算机的设置程序，可任意设置一 年中的开/关灯时间以及每周固定的开/关灯时间。通过群控方式，可将景观灯进 行分组，不同组采取不同的控制方案；也可通过选控方式，对相应的景观灯逐点 控制，更增强了系统的灵活性。 软件界面如下图所示。 3 3 照明监控通信系统照明监控通信系统 3.13.1 系统通信方案的选择系统通信方案的选择 正确选用通信方案，是城市照明监控系统得以成功运行的必要前提，在照 明监控系统中目前可采用的通信方案主要有 VHF 无线专用网、移动通信网中的 GSM 短消息、GPRS 和 USSD 通信方式。根据招标书要求，本系统通信方案选择无 线移动公用网的 GPRS 通信方式。 城市夜景照明数字化监控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 13 13 3.23.2 系统系统 GPRSGPRS 通信方案特点通信方案特点 GPRS (General Packet Radio Service)是通用分组无线业务的英文简称， 是在现有GSM系统基础上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM 用户提供 分组形式的数据业务,具有“永久在线” 、 “高速传输”等优点。 GPRS网络采用的分组交换技术，具有以下优点： (1)永久在线。即用户无需为每次数据的访问建立呼叫连接。 (2)高速传输。数据传输速率理论上最高可以达到171.2kbps，目前传输速 率可以一般达到40kbps。 (3)流量计费。用户只需要为接收和发送的数据报支付费用，因此相对运 行费用较低。 (4)快捷登录。 一般只须10秒钟左右即可完成登录。 GPRS 采用与GSM 同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构以及 同样的TDMA帧结构，其分组数据信道与当前的电路交换的话音业务信道极其相 似。因此，现有的基站子系统从一开始就可提供全面的GPRS 覆盖。 近几年来，新泰工程在全国先后承建了近六十个城市的照明监控系统，同 时在天津、长沙、宁波、哈尔滨、佛山、武汉、慈溪等城市的建立了以 GPRS 网 络为通信手段的城市照明监控系统，取得了丰富的经验。 监控中心的前后台监控微机接入 Internet（可采用移动专线、DDN 专线、 ADSL 等多种方式），GPRS 终端通过 GPRS 网络与监控中心建立链接，监控中心 通过 GPRS 网络与 GPRS 终端实时传递指令和数据。 通信系统的组成框图见下图。 城市夜景照明数字化监控管理系统 天津开发区新泰工程有限公司 14 14 4 4 系统主要功能系统主要功能 4.14.1 自动和手动遥控自动和手动遥控 系统可以根据不同类型的路灯与景观灯控制要求，把全市照明系统进行分 组，实现组控和群控，每一组均能实现时控方案或时控和光控相结合的控制方 案，即可以自动遥控开/关灯、也可以手动开关灯等多种控制方案。具体说明如 下： 4.1.14.1.1 日定时控制日定时控制 能够随时设定或更改每天的全夜灯、半夜灯以及其他灯型开关时间。 4.1.24.1.2 年定时控制年定时控制 能够自动计算出符合日出日落的全年全夜灯、半夜灯开关灯时间，实现全 年自动开关灯。 4.1.34.1.3 周末、节假日定时控制周末、节假日定时控制 系统能够设定或修改周末、节假日和特殊日期的不同开关灯时间，实现周 末、节假日、特殊日期的自动开关灯。 4.1.44.1.4 手动控制手动控制 手机 前后台监控微机 数据服务器 . 无线浏览器 GGSN INTERNET 移动网络 GPRS传输线路 GPRS平台 现场监控单元 G