淺談城市照明監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計

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伴隨著中國經(jīng)濟的快速、穩(wěn)定發(fā)展，中國的城市建設(shè)進入了一個日新月異、蓬勃發(fā)展的時期。各地在城市基礎(chǔ)設(shè)施、硬件環(huán)境的建設(shè)上投入了巨大資金，同時，隨著現(xiàn)代高科技的廣泛應(yīng)用，特別是電子技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)的飛速進步，中國的城市信息化建設(shè)也迅速發(fā)展起來，許多城市都提出了建設(shè)“數(shù)字化城市”的構(gòu)想和戰(zhàn)略。

　　一、選擇城市照明監(jiān)控系統(tǒng)的考慮因素

　　根據(jù)我們與許多城市路燈管理部門交流調(diào)研的分析看，路燈管理部門在選擇路燈照明智能監(jiān)控系統(tǒng)時一般主要考慮了以下幾個方面：

　　1、技術(shù)先進，穩(wěn)定可靠，能夠保證系統(tǒng)的技術(shù)緊跟發(fā)展潮流，不會落伍。

　　2、實現(xiàn)對路燈的遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、遙視“五遙”功能。

　　3、主站監(jiān)控系統(tǒng)*作簡便，功能完善，地理信息，界面美觀。

　　4、監(jiān)控終端體積小巧，不用占用配電箱太大空間，不用增加改造資金，同時安裝維修方便。

　　5、系統(tǒng)具有良好的擴容性。隨著城市規(guī)模的不斷擴展，城市路燈的數(shù)量不斷增加，這就要求安裝的路燈監(jiān)控系統(tǒng)必須要有很好的擴容性。

　　6、系統(tǒng)的控制方式靈活，通訊方式適應(yīng)目前通訊技術(shù)不斷發(fā)展的趨勢，與建設(shè)“數(shù)字化城市”的戰(zhàn)略相適應(yīng)。

　　二、LEAD－2000城市照明監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計探索

　　根據(jù)以上的分析，結(jié)合目前路燈監(jiān)控系統(tǒng)的使用要求和下一步的發(fā)展趨勢，我們進行了廣泛的實際交流、技術(shù)研討、現(xiàn)場考察和論證，開發(fā)研制成功了新一代的LEAD－2000城市照明監(jiān)控系統(tǒng)。在設(shè)計LEAD－2000照明監(jiān)控系統(tǒng)時，我們不僅緊扣用戶所提的要求，而且在設(shè)計上進行了一些相對獨特和新穎的探索。

　　1、結(jié)構(gòu)小巧的分布式設(shè)計

　　我們的監(jiān)控終端采用分布式結(jié)構(gòu)，由通訊管理單元、控制單元、測量單元、采集單元、電源單元組成，每個單元可獨立完成工作，易于擴充，系統(tǒng)最大可支持127個單元，擴展方式可支持1024個單元。結(jié)構(gòu)更加小巧，既可分散安裝也可集中安裝，在現(xiàn)場很方便，從而可以有效地利用用戶原有的配電箱，大大減少了工程的工作量，保護用戶投資。

　　此外，系統(tǒng)采用多CPU方式，任一單元出現(xiàn)問題，不影響其他單元的運行，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。多主方式，無損碰撞競爭總線，每個單元都可作為主機主動報警。

　　2、高可靠性、安全性的硬件設(shè)計

　　系統(tǒng)在硬件設(shè)計上突出了以下幾個特點：

　　1）采用最新的電力電子技術(shù)，使系統(tǒng)的技術(shù)緊跟發(fā)展潮流，保證系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)在十年內(nèi)不會落后，使用的器件不會被淘汰，不會出現(xiàn)由于相關(guān)器件的停產(chǎn)，而造成系統(tǒng)無法維護的問題。開發(fā)人員具有豐富的經(jīng)驗，可根據(jù)用戶的需要進行個性化開發(fā)，使系統(tǒng)更加貼近用戶需要，從而可以滿足不同用戶的需要。

　　2）系統(tǒng)可采集每個單元的狀態(tài)，一旦某個單元出現(xiàn)故障時，其他單元可將該單元的故障信息上傳，而不必到開燈時才發(fā)現(xiàn)故障，使處理故障的時間大大縮短，檢修設(shè)備更加方便。

　　3）系統(tǒng)采用I2C總線，速率可高達400K；采用了高性能的單片機，使每個單元的器件大大減少，減少了系統(tǒng)運行的瓶頸，從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

　　4）終端內(nèi)部具有可斷電運行的實時時鐘，在FLASH存儲器中存有可在線下載的運行時間表，終端既可以按固定存儲的時間表自動運行，也可接收主站的*作命令，終端的開關(guān)燈*作可以不依賴通信系統(tǒng)自主運行。

　　5）采用直接交流采樣，不用變送器，減少中間環(huán)節(jié)，測量精度高，結(jié)構(gòu)小巧，采用傅立葉矢量算法計算亮燈率，更真實反應(yīng)現(xiàn)場路燈的運行情況。系統(tǒng)基于電力系統(tǒng)RTU設(shè)計，所有I/O及通訊接口采用光電隔離，具有高可靠性和安全性。寬范圍工作電源，電源短路保護電路采用無熔斷保險設(shè)計，故障恢復(fù)后可持續(xù)工作；寬溫度工作范圍（-30℃～＋70℃）。

　　3、方便的控制方式

　　控制單元采用經(jīng)緯度自動生成開關(guān)燈時間表，并可針對每個地區(qū)的不同情況進行修正，主站只需將經(jīng)度、緯度、修正參數(shù)下發(fā)給分站，分站即可自動生成時間表，避免了主站將全年時間表下發(fā)，由于數(shù)據(jù)量太大，造成丟失數(shù)據(jù)的問題。控制單元每路可支持自動方式每夜8次開關(guān)燈*作，手動控制無限次，每路控制可有不同的時間表使用戶運行方式更加多樣化。

　　4、支持多種通訊方式

　　通訊可支持無線電臺、光纖、CDPD、NORTON、GPRS/GSM等多種通訊方式。

　　GPRS/GSM通訊方式，采用了特別的處理，既可單獨采用GPRS方式，也可單獨采用GSM方式，還可以采用GPRS/GSM共存的方式，兩者可方便的進行切換。采用GPRS/GSM方式時，采用鋰電池后備，并利用模塊控制充放電，在高壓失電時后備時間可達48小時。

　　同時具有遠程抄表和單燈控制通訊接口。

　　5、靈活的組態(tài)方式

　　系統(tǒng)采用在線編程方式，在用戶現(xiàn)場提出特殊要求時，不用拆卸設(shè)備，不用特殊的工具，即可方便進行現(xiàn)場在線編程，從而可以使系統(tǒng)更加貼近用戶。分站支持主站對各種參數(shù)進行遠程下載，對于系統(tǒng)運行參數(shù)的修改不用到現(xiàn)場進行，既可減少安裝調(diào)試的時間，又可方便運行人員根據(jù)實際情況對運行模式作出針對性的修正，大大提高了工作效率。

　　三、LEAD－2000城市照明監(jiān)控系統(tǒng)的運行效果

　　目前，LEAD－2000城市照明監(jiān)控系統(tǒng)在青島市城陽區(qū)已經(jīng)穩(wěn)定運行較長時間，不僅提高了工作效率，降低了運行成本，特別是針對用戶提出的100％亮燈率的問題給予了很好解決。

　　通過LEAD－2000城市照明監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，我們總結(jié)了一些經(jīng)驗，提出來與同行分享，希望對大家的工作能夠有所幫助。