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智能路灯控制系统发展现状介绍

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    智能路灯控制系统由调度中心、路灯监控中心、通信平台、路灯远程测控终端、计量测量(交流电压互感器、交流电流互感器等)设备、控制设备(交流接触器等)等组成。下面小编给大家介绍一下智能路灯控制系统的发展现状。

1.系统功能需求挖掘

    作为控制领域的新生产物,路灯控制系统的功能需求还在不断挖掘中,目前主要以节能、便捷管理为主,已形成普遍共识的功能需求有:

    路灯控制:采用全体、分组或单灯的方式进行路灯的远程开、关和调光控制;

    情景控制:可以设定路灯工作情景、控制策略,实现无人值守工作;

    数据采集:对每盏路灯工作状态、报警、工作电压、电流、累计电量等进行采集并上传至服务器;

    路灯管理:对路灯反馈数据进行统计分析,产生维护报警和数据报表,报警内容可以及时通知相关维护人员;

    地理信息系统(GIS):利用商用或免费的地理信息系统,实现路灯等相关设备的实时定位,提高可操作性。

    另外,与大量客户接触后,部分客户提出的需求如下:

    配电箱控制:目前部分省市对配电箱采用了“三遥”控制,起到了示范作用。有客户要求在路灯控制系统中加入配电箱电源远程控制及电力参数监测功能,或将已有的配电箱控制系统集成至路灯系统中;

    电缆失窃及偷电报警:某些地区电缆盗窃和偷电情况非常严重,客户提出可以加入电缆失窃和偷电报警功能;

    照度检测及控制:检测环境光亮度,进行自动调光;

    活动检测:分时段通过人体红外传感、图像模式识别等方式识别是否有人员活动,分区域调节亮度;

    扩展摄像头功能:用于监控路灯运行状态及有无人员破坏等。

    未来可能产生和引导用户使用的功能需求主要来自网络规模和技术融合,如:

    功能领域扩展:由于照明控制系统的终端节点数量大、分布广,一旦形成规模后,可以用于城市环境监测、交通管理、治安等;

    可见光通讯:利用LED光源的快速响应特性,可以进行可见光通讯,目前已经有多家研究机构和高等院校对此展开研究,并在一些领域产生一些应用,如果将这一技术应用用在路灯控制系统和路灯上,无疑将会产生更多的应用;

    传感器应用:传感器技术的发展,将会给照明控制系统的功能带来更大的扩展空间。

2. 路灯控制系统常用架构

    路灯控制系统延续了物联网的架构,由应用层、网络层、感知层构成。

    其中应用层由一系列软件构成,目前多数公司采用B/S架构,也有公司采用C/S架构和组态软件。一般包括:

    数据采集和控制组件:用于连接网络层设备,获取数据或发送控制命令;

    配置组件:用于进行系统平台及数据库初始化,设备列表的导入等;

    管理组件:用户通过该组件可以操作和查看路灯等设备,执行生成列表、报警等功能。

    网络层在路灯控制系统中称为集中器,一般采用ARM内核和Linux或VxWorks等操作系统,实现路由和一些简单的控制、数据采集功能。

    感知层主要由大量照明控制器构成,用于执行灯具的调光/开关操作和采集灯具数据等功能。如若需要,也可以扩展其它传感器或执行器件,如照度仪、人体红外传感器、震动器等。

3.路灯控制系统设备及设计需求

    在路灯控制系统中,部分设备需要重新定义和开发,如集中器和照明控制器。

    其中集中器的基本功能需求如下:

    第一,上行数据接口一般采用GPRS路由器或GPRS透传模块,同时配备网口,可以接入以太网或光端机,采用TCP/IP与应用层软件进行通讯;第二,下行数据接口根据厂家实际需求,可以接入ZigBee无线通讯、电力载波、RS485等通讯模块,与感知层设备进行通讯;第三,RS485通讯接口,用户扩展功能模块,如电表、照度传感器等;第四,数字和模块I/O若干,用于控制接触器或采用相线电路电压等;第五,轮询功能,可以定期对所管理的感知层设备进行轮询,并将轮询结果上传服务器;第六,可以脱机运行,当服务器网络故障或不存在时,可以使用本地控制策略进行感知层设备控制。

    照明控制器的基本功能需求如下:

    第一,数据接口可以为ZigBee无线通讯、电力载波或RS485等通讯;第二,具有一路或多路开关功能,用于开关后级设备(如灯具);第三,具有一路或多路调光接口,如PWM、0~10V或4~20mA电流输出等,用于后级灯具调光功能;第四,可以采集工作电流、电压、累积电量等工作参数,并根据集中器要求上传数据;第五,有过压、过流、过温等报警功能;

    此外,集中器和照明控制器均为户外使用,除要考虑其防水防尘等防护性能参数外,还要考虑高温、外壳老化、防雷、静电等相关参数的设定。使用环境必须适应路灯系统电力环境,还需满足国家对电子产品强制标准要求。

4.路灯工程施工及系统数据库初始化

    相对于传统的路灯系统,每盏(或几盏)路灯会安装一个照明控制器,且根据网络规模,需要安装若干集中器。无线控制器一般由于安装位置对信号强度会有影响,安装在灯具内部;而电力载波或RS485等对位置要求则不是很高,可以安装至灯杆的维护窗内。一般无线集中器安装至电杆或路灯上,而其它集中器可以安装至路灯控制系统在工程施工需要增加的工作量有:

    使用环境前期评估:如电压是否稳定及谐波是否满足要求;对于电力载波还需要检测载波频率附近是否干扰,无线通讯需要查看现场同频无线干扰的情况及阻挡物的情况等;

    网络规划:根据节点分布、网络状况、配电情况等,规划集中器安装位置等;

    设备安装:照明控制器和集中器的安装,控制室设计等;

    设备检测及组网:检测设备是否安装正确,并记录网络验收及维护;检验集中器和照明控制器的接线及安装等是否符合规范,定期检测节点连通率等。

    其中组网过程,获取大量路灯节点信息并输入服务器数据库中的工作量非常大,现有的系统基本为手动或半自动完成。