数字都市照明监控管理系统处理性方案

数字都市照明监控管理系统

处理性方案

目录

一、概述..................................................................错误!未定义书签。

二、系统整体设计..........................................................错误!未定义书签。

2.1设计原则..........................................................错误!未定义书签。

2.2系统架构..........................................................错误!未定义书签。

2.3集中控制器.......................................................错误!未定义书签。

2.4单灯控制器........................................................错误!未定义书签。

三、系统软件功能..........................................................错误!未定义书签。

3.1遥控功能..........................................................错误!未定义书签。

3.2遥测功能.........................................................错误!未定义书签。

3.3调光功能.........................................................错误!未定义书签。

3.4显示功能.........................................................错误!未定义书签.

3.5设备分组功能.....................................................错误!未定义书签。

3.6远程设置功能.....................................................错误!未定义书签。

3.7报警功能.........................................................错误!未定义书签。

3.8数据查询记录和打臼功能..........................................错误!未定义书签。

3.9网络校时功能.....................................................错误!未定义书签。

3.10系统权限功能.....................................................错误!未定义书签。

3.11设备管理功能.....................................................错误!未定义书签。

3.13电缆防盗功能.....................................................错误!未定义书签。

3.14视频监控扩展功能.................................................错误!未定义书签。

四、系统优势..............................................................错误!未定义书签。

一、概述

为推进“十二五”时期我国都市绿色照明工作，提高都市照明节能管理水平，二。一一

年十一月四日中华人民共和国住房和城镇建设部研究制定了《“十二五”都市绿色照明规划纲

要》。《纲要》重要阐明都市绿色照明的指导思想、基本原则、发展目的和重点工作以及保障

措施，是各地“十二五”期间实行都市绿色照明的根据。《纲要》着重提出：以2023年终为

基数，到“十二五”期末，都市照明节电率到达15%；积极推进都市照明信息化平台建设，

建立都市照明信息监管系统，记录都市照明设施日勺基本信息和能耗状况，深入提高都市照明

管理工作信息化水平。

建立数字都市照明信息监管系统，运用多种节能降耗措施对都市照明进行节能、数字化

管理不仅是一种社会责任，更是“利国利民”的双赢之举，既节省资源，又降本增效，符合

都市长远的发展方向。项目改造完毕后，贵县路灯照明系统自动化管理水平将大幅提高，可

根据季节自动调整开关灯时间；也可根据照明需求（天气突变、重大事件、节日等）随时远

程调整开、关灯时间，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，大大提高工作中的I应急能力，增长了有效的故障预警机制，减少管理人员工作量；

实时对县城路灯状况进行监测，掌握路灯日勺运行状态及运行参数进行能耗分析，有效日勺进行

电量记录和分派，减少能源的挥霍和财政承担

为实现都市路灯照明的远程监控及自动化，基于智能控制技术、数字电子技术、电力线

载波与GPRS技术开发了最新一代数字都市照明监控管理系统。该系统采用电力线载波通信方

式，它将所有的路灯连接到计算机上，并通过计算机监视所控区域内的路灯工作状态。在硬

件方面采用了电力载波技术，实目前既有的电力线上传递数字信号进行通讯。灯具使用的电

力线是已经铺设好的现成通讯资源，目前它既是灯具的供电线路，乂是设备使用的通讯线路。

相对其他传播方式，它【付施工最为简朴，并且对原有环境不构成破坏。它口勺实现代价是最小

日勺，基本不受外部环境原因影响。

数字都市照明监控管理系统建立在电力线载波远程通讯技术基础之上，对难于管理的用

电设备，例如路灯、公共照明设备等，可以根据工作和生活日勺实际需要，季节和天气变化状

况，事先设置区域、路段的控制方略，根据方略在计算机上事先设定期间，系统就可自动准

时间段分区，分路进行定期开关控制，可实现间隔灯杆亮、单边亮，可独立到每盏灯，当然

也可实时进行人工开关控制。当夜晚（或光线较暗）来I咨且处在交通高峰时，路灯所有启动,

交通高峰期后，进入按比例启动，如在18点至20点启动100%,20点至22点启动70%,22

点至24点启动50%,在。点至5点，路灯启动40%等组合方式。还可对防备重点部位（区域）

亮、安全地段（区域）不亮或少亮，有活动有需要的地方亮，无活动无需要的地方不亮或少

亮，仅此一项就节电40%,一切只需操作员在计算机上轻松完毕。不仅节省了人力，更排除

了人为原因产生的矛盾和失误，有效节省了电能。

该系统对电线（路）路灯故障有监测日勺功能，操作员极易发现线路故障的地点和位置，

只要告知维修人员，就能及时排除故障。如：路灯维修，此前是大白天开着所有路灯，才能

一种一种查找故障，显然是挥霍。目前只要在计算机上查看后，记下故障灯杆号，就可直奔

该灯杆去检修，目的明确，工作效率大大提高。

安装本系统，不破坏设施现实状况和周围环境，不影响正常的工作和生活秩序，施工简

捷、工期短，是当今倡导日勺节省型社会一种很好的改造升级优选的系统。

二、系统整体设计

2.1设计原则

本方案遵照先进性、实用性、安全可靠性、可扩展性、开放性、经济性等原则进行实行。

(1)先进性和实用性：

设备符合有关国内、国际原则，整个系统是目前国内最先进的，并将长期处在国内较为

领先H勺水平。所采用H勺技术为成熟的物联网通信技术，并根据实际状况，构成最佳组合。

(2)稳定性：

本系统是按照户外工业产品的原则进行设计，因此对各个配件日勺选择规定极高。在防雷、

防静电、防干扰、防高下温、防水、防尘、漏电保护、供电故障等方面做严格口勺技术处理，

保证系统适应复杂的恶劣环境，尽最大程度减少维护工作量，保证系统的长期稳定运行。

(3)可维修性：

系统的设备模块化、构造化、人性化设计，并且各单元部件具有故障定位指示，便于设

备维修。集中控制器具有原贝J网络、485、232等多种通讯接口，便于现场信号的调试和控制。

(4)可扩展性：

硬件采用原则化的总线式构造，软件采用组态化设计，使得系统可以根据实际需要进行

扩展和升级而不必变化既有设备的I状态。

(5)开放性:

本系统软件和通信协议采用原则化的协议,兼容EIA-709.1、ETA-709.2,EN50065-1国

际原则，并且提供与其他工控原则(如ModBus等)通信的接口。诸多类似的系统就由于某些厂

家采用非标协议，最终导致系统瘫痪。本系统为开放式，有效的处理了类似的问题，防止对

个别厂家形成产品依赖，保证系统日勺稳定。

(6)经济性：

系统采用已成熟商用的先进技术，选择性价比高的I方案和设备，既考虑系统领先进性，

又兼顾了经济性。

2.2系统架构

数字都市照明监控管理系统由监控中心、集中控制器、监控终端（单灯控制器）构成，

集中控制器安装在配电柜内，单灯控制器安装在照明终端。集中控制器通过GPRS无线网路与

监控中心进行通信，单灯控制器通过电力载波通信方式与集中控制器进行通信。集中控制器

通过接受、执行、转发上位机监控管理软件H勺命令，对每个单灯控制器进行控制，到达控制

每盏路灯日勺亮灭及调光，节省电能。同步集中控制器通过内置的DO输出端口在配电箱内可实

现对路灯整条回路日勺控制，查询每个单灯控制器日勺信息，通过模拟量、数字量日勺Al、D1输入

端口，采集现场时光照等其他信息，反馈至监控中心服务器日勺监控管理软件，实现对都市路

灯照明系统的I实时监控和科学管理。

数字都市照明监控管理系统组网方案如下图所示:

工作WM・WSM

2.3集中控制器

2.3.1产品概述

集中控制器可以控制照明支路日勺送电停电，并可以监测每一种支路日勺电流大小，来诊断

照明设备的运行状况。其自身有电量采集功能，可采集计算并记录供电总路的用电参数，同

步具有数据接口，可以将第三日勺设备接入本系统，并进行信息的整顿分析与公布。集中控制

器应用GPRS通讯技术接受发送信息，应用电力载波通讯技术与下层单控制进行信息沟通，接

受单灯控制器的信息，并向其下发工作指令。集中控制器尚有自动报警功能，通过GPRS向上

位机（监控中心）和工作人员日勺发送报警信息。

集中控制器通过多种接口和协议（如TCP/IP）与上位机连接，以适应不一样应用需求。

同步，通过电力线对所属控制节点进行管理和控制。

集中控制器内部嵌有有关软件及驱动程序，用以在电力线上形成智能控制网，进行数据

通信及系统管理和维护等。

硬件系统采用模块化构造化设计，重要有如下特点：

1、高性能微控制器

为满足灯控终端的多任务和实时性以及抗干扰性规定，尤其是外围扩展功能的规定，集

中控制器采用功能强大的ARM处理器作为主CPUo

2、内置高精度时计精度调整电路

3、10/100M自适应以太网接口芯片

■完全符合IEEE802.3u原则10Base-T/100Base-TX/FX

■支持自动协商功能，与IEEE802.3u原则兼容

■完全集成日勺物理层与磁场的直接接口的单芯片

■集成的I10Base-T和100Base-TX日勺收发器

4、高稳定性的电力载波通信模块

以自主研发H勺高性能电刀载波通信模块和自主自主研发H勺通讯协议配合，实现了灵活的

自适应智能组网算法，使通讯更稳定、可靠。

5、稳定可靠时多种远程通讯模块

远程通讯模块支持多种型号的GPRS模块，可供顾客灵活选择。

6、抗干扰防雷击

在电源输入端和RS485接口、信号量输入/输出接口均设置了抗干扰防雷击器件，能有效

克制干扰、防护雷击。

7、当地接口

RS-485接口：1个原则的RS-485抄表接口，通讯速率可设置，可同步接入多种不一样通

讯协议的多功能电表；通过数据转发（中继）方式接入多种现场智能装置。

8、低压电力载波

集中控制器内嵌载波通讯模块，直接和单灯控制器终端进行通讯和控制。

2.3.2产品基本功能

（1）数据采集功能

电压规格为三相四线3X220/380V；

电流规格为5A配置，输入范围。〜6A,门槛值5mA

采集、计算如下数据：

♦三相电流

♦三相电压

♦总、三相有功功率

♦总、三相无功功率

♦总、三相视在功率

♦总、三相功率因数

♦相位

♦频率等

（2）终端数据收发功能

1、运用多功能电表规约数据收发

支持MODBUS多功能电表规约

2、对终端日勺控制方式

♦定期开/关/调光/查询：按照管理中心设定的开/关/调光/查询时间控制本集中控

制器下面日勺单灯控制器。

♦中继功能：通过数据转发（中继）方式，每个单灯和集中控制器均有转发（中继）

功能，有效延长通信距离并保证可靠性。

（3）程序远程升级功能

♦支持管理中心运用通讯通道对集中器软件实现远程升级；

♦远程升级时保证终端内的信息安全；

♦支持所有软件升级；

♦支持程序按模块升级，从而实现更迅速、更节省的远程升级功能。

（4）当地升级调试功能

♦支持当地串口信息调试；

♦支持当地程序升级功能。

（5）初始化功能

集中控制器接受管理中心下发的重置和重启命令，初始化命令分为如下两种方式：

♦硬件初始化（重启）：集中控制器硬件复位一次；

♦数据区初始化（重置）：集中控制器对数据存储区进行初始化。

（6）GPRS集中控制器告警功能

当集中控制器检测到单灯存在异常时立即向管理中心上报对应的告警。

（7）扩展功能

1、门磁检测

支持门磁开关量检测，当控制柜被异常启动时产生报警。

2、超负荷检测

可以设定线路最大容许负荷，当负载超限时提供报警。

2.4单灯控制器

单灯控制器是用于单个照明灯具控制H勺关键模块。它能运用低压电力线作为通信媒介，

实现数据传播及网络控制等功能。单灯控制器具有充足日勺硬件资源，可以应对复杂的电力线

通讯环境。其实现的重要功能有：PWM或OTOV调光、控制开关、电流、电压、功率数据采

集，故障检测等功能。

单灯控制器载波模块符合EIA-709.1,EIA-709.2和EN50065-1等国际原则，内部集成了

ANSI709.1七层协议、自动路由自适应算法。通过此模块，可以将一种通信节点动态配置为

一种路由或一般节点，其杰巴日勺物理层性能和自动路由日勺特点为顾客提供了可靠的网络通信

性能。

2.4.1功能特点

（1）特点

单灯控制器为智能路灯节能产品，可认为LED调光恒流源驱动或可调光电子镇流器提供

远程开关、调光和通讯接口，具有PWM调光（默认）或者模拟0T0V调光功能。

♦具有远程开关功能（过零开关灯），内部最大16A继电器输出；

♦具有调光接口PWM或者0-10V；

♦具有电流、电压、功率远程读取功能；

♦具有钠灯灯泡、LED灯(定制)故障检测功能；

♦具有钠灯赔偿电容损坏检测功能；

♦具有故障信息积极上报功能；

(2)应用范围

♦多种大功率路灯单灯远程开关节能及故障诊断；

♦大功率LED远程单灯开关、调光及故障诊断；

♦可调光电子镇流器远程开关、调光及故障诊断；

(3)应用价值

♦节能效果最高可到达40%以上；

♦延长灯具寿命；

♦远程集中控制，节省管理及维护成本；

♦结合地利信息系统(GIS)使用，轻松实现单灯、线路故障定位;

♦电力载波通信式，省去额外布线成本；

♦完善的故障预警功能，保障亮灯率；

三、系统软件功能

数字都市照明监控管理系统软件为提高都市照明日勺管理和维护水平而开发日勺一款专业应

用软件，属于数字都市建设的一部分。系统软件使用成熟的JAVA编程语言开发，采用B/S结

合C/S的架构模式，采用浏览器进行访问，使用FLASH作为客户端，此架构可有效继承了B/S

架构和C/S架构的长处，处理了独立使用B/S架构或C/S架构存在的局限性和缺陷。软件采

用Windows操作系统，视窗化语言设计，完善的界面查询及设备管理，顾客界面友好，操作

简朴以便。

本软件将路灯、景观灯等多种不一样对象的监控和数据采集及处理融于一体，通过不一

样欧I控制方式实现对不一样灯型欧I监控，同步支持GPRS网、公网等通信平台。软件首先监视

和管理集中器反馈上来的信息，如路灯状态(电压、电流、电量、照度、功率和功率因数等);

首先向集中器发出控制命令，完毕开关路灯和调整路灯的亮度，实现时序调度事件、报警应

答等操作。

数字都市照明监控管理系统软件功能简介如下：

3.1遥控功能

(1)自动开/关灯

自动开关灯是根据天文时钟控制程序执行的，不一样地方日勺经纬度不一样，开关灯时间

不一样，本软件按经纬度自动计算每天的开关时间，也可以根据时控或光控相结合日勺控制原

则进行整体、分区、分组自动开/关全夜灯、午夜灯、隔盏灯和景观灯。

(2)手动巡测、手动选测和手动遥控

操作人员可以随时检测终端的运行状况，可以对任意集中控制器进行手动巡测、手动选

测，也可以对任意集中控制器进行的全夜灯、午夜灯、景观灯进行遥控开/关操作。

(3)特殊状况下的开/关灯的处理

在特殊状况下，顾客可以通过远程遥控方式手动临时开关路灯，手动方式可实现白天亮

灯。

3.2遥测功能

(1)自动测量(巡测)

系统按照操作人员设置的时间周期对所有运行状态下的监控终端进行监测，并记录检测

日勺路灯运行数据。其设定日勺时间周期间隔可在线修改。

(2)手动测量(巡测、选测)

在任何时候，操作人员都可以给终端下达测量参数的指令，立即对指定范围内的监控终

端立即进行参数测量，并且将测量成果直观地显示出来。

(3)自动计算亮灯率

系统能根据电压、电流、有功功率和功率因数的变化自动进行亮灯率估算和记录。为了

保证亮灯率的记录，数据采集精度应优于1%。因此，终端采用16位以上日勺采集模块，使数

据采集精度至少为0.5%,以保证计算的亮灯率精确。

3.3调光功能

系统不仅可以对路灯进行开/关灯操作，对于安装有可调光功能驱动电源的路灯，还可以

进行整体、分区、分组或单灯调光操作，调光分为自动调光和手动调光两种方式：

(1)自动调光

根据终端任务中设置好的自动调光程序，自动调整路灯时亮度。自动调光程序配置灵活,

可以根据不一样步间段对于路灯亮度的不一样需求自由配置。

(2)手动调光

可通过手动日勺方式对集口器下日勺所有单灯、某一组单灯或某一盏灯进行立即调光操作。

手动调光不受自动程序限制，可随时进行调整。

3.4显不功能

(1)将路灯照明区域制作成矢量化电子地图或直接使用google等网络地图，运用监控站

和大屏幕对市区各路段的监控终端和路灯口勺工作状态及运行数据进行动态的直观显示。

(2)显示全市或全区街道图，各监控终端的位置及控制日勺各街区及路灯，运用动态显示

将控制终端与所控制区域及路灯的对应关系表达出来。

3.5设备分组功能

(1)分组方式

整体定义：可以是都市照明监控管理系统下日勺所有，也可以是集中控制器和线路开关下

日勺所有。

分区定义：可以是都市的某区、某个特定H勺功能区域、某几条街道。

分组定义：可以是多少个集中控制器（供配电柜），也可以是所有或部分区域『、J集中控制

器下某一种或几种支路；可以是多种路灯控制器，也可以是所有或部分区域口勺路灯控制器下

日勺某一种或几种支路（灯杆上日勺某灯头）。

（2）开关灯方式

全夜灯定义：天黑开灯，天亮关灯，全夜灯可以设置为整体、分区或分组，可以是隔杆

灯、单边灯或每根灯杆上口勺某盏灯。

午夜灯定义：天黑开灯，在夜里十点或是十二点或是凌晨一点等夜间任意设置关灯时间，

午夜灯可以设置为整体、分区或分组，可以是隔杆灯、单边灯或每根灯杆上的某盏灯。

隔盏灯定义：是按灯杆夹定义的，可以是一根灯杆（也就是一台单/双灯控制器），也可

以是灯杆上的某一盏灯（也就是双灯控制器下H勺某一种支路），按灯杆编号的奇偶来辨别。

单边灯定义：是按照主辅路来辨别，可以是整条主路或辅路日勺所有灯杆（也就是一台单/

双灯控制器），也以是整条主路或辅路的所有灯头（也就是双灯控制器下日勺某一种支路）。

3.6远程设置功能

（1）集中控制器设置

设置内容：集中器参数、输入通道、开关参数、电表参数、线路防盗参数、报警参数、

分组任务、经纬度时间表、光控参数等。

（2）单灯控制器设置

设置内容：额定电压、额定电流、额定功率、功率因数、报警参数、分组信息、终端任

务、开关灯时间等。

3.7报警功能

(1)声光报警

当集中控制器、单灯控制器发生报警或操作人员在浏览遥测时发既有报警时，系统自动

发出声光报警，并在系统主界面弹出报警信息窗口，在电子地图以及大屏幕上显示对应H勺报

警位置。

报警内容包括电表故障报警、意外亮灯报警、意外关灯报警、过流报警、过压报警、欠

压报警、缺相报警、断电报警、电缆被盗报警、短路报警、线路开关异常、终端异常、继电

器故障、灯具故障、灯具漏电、功率因数越线、终端通信终断等。

(2)短信报警

系统可以通过预置若干个号码，以GSM短消息方式，按照预先设定的告警模式，把故

障报警的时间、地点、内容等有关信息发送至各有关人员口勺上。

3.8数据查询记录和打印功能

可以对各集中控制器、单灯控制器的任意数据(包括电压、电流、功率、电能、亮灯率、

多种状态、控制程序、设置参数、报警事件等)按年、月、日、时间段记录数据进行查询。

可以对历史报警信息、顾客登录信息、系统操作信息、硬件口志信息进行查询；

数据查询具有多种显示方式(数据列表、曲线图、注状图等，并可选择)，图形显示时将

每一种点按照起始查询时间和终止查询时间按窗口宽度平均分派，并显示出该点相对应的数

据;

所有查询日勺数据均可打印。

3.9网络校时功能

系统具有网络自动校时功能。可以通过Internet网络时间对服务器进行时钟修正，再通

过服务器对集中控制器定期发送校时指令，来统一监控网络的时钟，保证监控管理系统内的

集中控制器时钟的精确性与一致性。

3.10系统权限功能

系统可将顾客划分等级和权限(至少三级，管理员、操作员、记录员等)，分别设定各自

日勺密码及权限，操作人员只能完毕权限范围内的操作，并将每项操作的I详细内容及时间存入

数据库中，非超级顾客不能修改。

为保证操作安全，系统采用严格的安全管理措施，实行多级操作口令和自动密码保护。

3.11设备管理功能

设备管理包括下列但不限于如下设备：

(1)配电箱：资产编号、配电箱名称、所属都市、所属区域、所属街道、型号、规格、

材质、购置日期、安装日期；

(2)