專利名稱：綠色照明智能管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種照明管理系統(tǒng)，具體是一種綠色照明智能管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
城市公共照明對促進城市經(jīng)濟和社會發(fā)展、提高市民的日常生活質(zhì)量起著日益重要的作用，已成為建設(shè)和諧社會不可或缺的元素。同時，城市照明需求的增長也加大了用電需求，我國城市照明用電在整個照明用電中已占30%的比例。在全球變暖、能源短缺、能源成本上升低碳環(huán)保成為全球性課題的今天，如何既提高公共服務(wù)水平，又能達到節(jié)能低碳、 降低成本等目標，已成為城市公共照明管理面臨的重大課題。傳統(tǒng)的路燈等城市公共照明管理大多采用時控器通過自動定時開關(guān)實現(xiàn)比較簡單的白天熄燈、晚上亮燈控制，雖能起到一定的控制作用和節(jié)能效果，但操作費時費力，很不方便，并且無法做到按需照明；尤其是，不能做到遠程集中監(jiān)控和管理，不能有效提高管理效率、降低運營成本，無法實現(xiàn)綠色節(jié)能和城市亮化、美化的有機結(jié)合。城市公共照明智能管理系統(tǒng)正是在這樣的背景出現(xiàn)的一種新興產(chǎn)物，近年來，國內(nèi)外不少公司提出了各自的解決方案。其功能和實現(xiàn)方式各不相同，從回路控制、智能回路控制到電臺、Zigbee等無線通信控制方式，但這些方式大多控制到照明柜、節(jié)能柜/箱，或者照明回路，不能對單燈進行控制或由于通信效果的原因?qū)螣艨刂菩Ч焕硐耄欢鴩H上出現(xiàn)的單燈控制方式，需要新鋪設(shè)大量的控制鏈路，施工困難，浪費材料，增加施工和維護投入。實用新型專利《節(jié)能型智能照明控制系統(tǒng)及其方法》(授權(quán)號ZL02137581. X)，提出了通過擴頻電力載波通訊控制燈前端控制器，通過TPO方式控制管理照明光源的輸出功率來實現(xiàn)對任意光源的開啟、關(guān)閉、分時降功和運行狀態(tài)檢測的控制。實用新型專利《具有遠程和本地控制功能的數(shù)字可尋址照明控制系統(tǒng)及方法》(申請?zhí)?00810120682. 4)，提出了一種改進DALI接口和從節(jié)點實現(xiàn)了遠程和本地控制功能的數(shù)字可尋址照明控制。實用新型專利《環(huán)保型智能路燈將電流節(jié)能控制設(shè)備及方法》(申請?zhí)?200610025458. 8)，提出了一種通過多抽頭降功率鎮(zhèn)流器實現(xiàn)降電流控制的照明控制設(shè)備和方法。實用新型專利《智能終端控制器》(申請?zhí)?009102M690. 8)，提出通過Zigbee無線通訊協(xié)議和電力載波通訊實現(xiàn)對照明設(shè)施進行遠程控制。實用新型專利《照明控制系統(tǒng)》(申請?zhí)?009102巧432)，提出通過3G/2.5G及 Zigbee協(xié)議實現(xiàn)對路燈進行遠程監(jiān)測的方法。上述路燈節(jié)能控制方案和設(shè)備，一般采用Zigbee無線通訊協(xié)議和電力線擴頻載波通訊方式，實現(xiàn)控制路燈定時開、關(guān)和定時降功率節(jié)能，存在下述問題1. 一般電力線載波的有效通信距離一般只有幾十米，最高只有幾百米，通信穩(wěn)定性達不到要求，無法滿足路燈照明控制和監(jiān)測信息的通信需求。[0012]2. Zigbee協(xié)議難以支持遠距離通信，受環(huán)境影響大，穩(wěn)定性差。3.無線通信節(jié)點多，運營成本高，并且受到國家無線電管理政策的限制。4.對單燈進行開關(guān)和降功率需設(shè)置多個開關(guān)柜，分檔降壓采用電磁模式，雖然能達到一定的節(jié)能效果，但材料耗用大，同時存在環(huán)境問題。5. DALI標準協(xié)議主從式遠程控制作用距離短，從節(jié)點數(shù)量少，系統(tǒng)控制容量小。6.固定降壓方式節(jié)電率低，同時存在電壓不穩(wěn)的問題，嚴重影響照明燈具的使用
壽命ο7.不支持標準協(xié)議或協(xié)議單一，不利于不同系統(tǒng)的整合與城市公共照明管理的標準化。8.控制功能單一，不能實現(xiàn)五遙要求(遙測、遙控、遙信、遙視、遙調(diào))，不能很好滿足現(xiàn)代化城市公共照明的管理需求。

實用新型內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，本實用新型的目的在于提供一種綠色照明智能管理系統(tǒng)，它穩(wěn)定性好且節(jié)能、運行成本低，使得城市公共照明管理更方便、可靠。為解決上述問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案該綠色照明智能管理系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心，設(shè)置有上位機，發(fā)出單燈控制指令，接收單燈各項參數(shù)；智能監(jiān)控終端，包括主控模塊及外圍的電源模塊、無線通信模塊、電參數(shù)采集模塊、路燈回路及支路控制模塊、抄表模塊、串口模塊、鍵盤掃描模塊、LCD顯示模塊、系統(tǒng)參數(shù)保存模塊，各外圍模塊分別與主控模塊連接；其中，所述電源模塊將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓后為各模塊提供電源；所述電參數(shù)采集模塊進行路燈線路電力參數(shù)的高精度測量和采集；所述無線通信模塊，用以與設(shè)置在所述監(jiān)控中心的上位機進行遠程通信，接收上位機的指令，向上位機傳遞所采集的數(shù)據(jù)；所述路燈回路及支路控制模塊進行路燈回路和支路的控制；所述抄表模塊進行電力表的讀??；所述鍵盤掃描模塊和LCD顯示模塊用以通過鍵盤和LCD對智能監(jiān)控終端進行操作、調(diào)試，設(shè)定路燈回路/支路控制方式，查看系統(tǒng)參數(shù)和采集的數(shù)據(jù)；所述系統(tǒng)參數(shù)保存模塊用以保存大量的系統(tǒng)參數(shù)、運行方案和采集數(shù)據(jù)，掉電后保持數(shù)據(jù)不丟失；智能服務(wù)器，包括主控模塊及外圍的電源模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊、串口模塊、存儲模塊、電力線載波模塊、電力線耦合模塊；各外圍模塊分別與主控模塊連接，電力線耦合模塊與電力線載波模塊連接；其中，所述電源模塊將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓后為各模塊供電； 所述網(wǎng)絡(luò)接口模塊提供標準RJ45接口 ；所述串口模塊用以與智能監(jiān)控終端的串口模塊連接、通信；所述存儲模塊用以保存大量的系統(tǒng)參數(shù)、運行方案和采集數(shù)據(jù)，掉電后保持數(shù)據(jù)不丟失；所述電力線耦合模塊將載波電流信號耦合到電力線上和/或從電力線上取出載波電流信號或工頻信號；單燈控制器，包括電源模塊、電參量信號調(diào)理模塊、電參量檢測模塊、控制電路執(zhí)行模塊、控制電路驅(qū)動模塊、電力線耦合模塊、電力線載波模塊；其中，所述電源模塊將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓后為各模塊供電；所述電參量信號調(diào)理模塊和電參量檢測模塊進行多路路燈電參量的信號調(diào)理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及標度變換；所述控制電路執(zhí)行模塊和控制電路驅(qū)動模塊用于多路路燈的功率控制；所述電力線耦合模塊將載波電流信號耦合到電力線上和/或從電力線上取出載波電流信號或工頻信號；所述電力線載波模塊與所述智能服務(wù)器的電力線載波模塊之間通過電力線載波進行通信。作為本實用新型的進一步的技術(shù)方案在該綠色照明智能管理系統(tǒng)中，所述智能監(jiān)控終端的無線通信模塊支持包括 GPRS、CDMA在內(nèi)的多種通訊協(xié)議。在該綠色照明智能管理系統(tǒng)中，所述智能監(jiān)控終端的路燈回路及支路控制模塊包括DO輸出模塊、DI輸入模塊；DO輸出模塊通過繼電器控制交流接觸器的方式實現(xiàn)回路的開關(guān)燈控制，DI輸入模塊將交流接觸器的常開端子作為反饋端，引入系統(tǒng)，判斷交流接觸器的狀態(tài)。在該綠色照明智能管理系統(tǒng)中，所述智能監(jiān)控終端的主控模塊包括32位工業(yè)控制級ARM處理器、RTC時鐘、存儲單元、輸入輸出單元及外圍電路；RTC時鐘用作系統(tǒng)時鐘； 存儲單元采用串行高速大容量EEPR0M，用于存儲包括系統(tǒng)配置參數(shù)、照明運行方案和采集的電參數(shù)在內(nèi)的多種信息；輸入輸出單元用以智能監(jiān)控終端的調(diào)試、設(shè)定和操作。在該綠色照明智能管理系統(tǒng)中，所屬智能服務(wù)器的主控模塊由MIPS32高速處理器、實時時鐘、存儲單元、輸入輸出單元及外圍電路構(gòu)成；MIPS32高速處理器系統(tǒng)進行智能中繼算法的高速運算，對路燈燈桿上數(shù)據(jù)節(jié)點的電力線載波通信進行智能中繼組網(wǎng)和轉(zhuǎn)發(fā)控制，選擇優(yōu)化路徑進行動態(tài)路由。在該綠色照明智能管理系統(tǒng)中，該系統(tǒng)還包含光敏設(shè)備，設(shè)置在各路燈處，且與監(jiān)控中心的上位機連接，所采集的照度強度作為監(jiān)控中心發(fā)出單燈控制指令的依據(jù)。在該綠色照明智能管理系統(tǒng)中，該系統(tǒng)還包括高倍攝像頭，采集的各路燈運行實際效果的視頻信息傳送至監(jiān)控中心的上位機。本實用新型的有益效果是本實用新型技術(shù)方案采用信息技術(shù)和自動化控制技術(shù)的有機結(jié)合，利用無線通信、數(shù)據(jù)采集、計算機多媒體等技術(shù)手段，并結(jié)合地理信息GIS技術(shù)，對城市公共照明設(shè)施進行線控、點控、點測等多種科學有效的控制和管理，實現(xiàn)“五遙”(遙測、遙控、遙信、遙視、遙調(diào))監(jiān)控以節(jié)約能源和提高工作效率；通過與MIS系統(tǒng)的無縫結(jié)合，建立起連接整個城市照明設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的無線通信平臺、資源管理平臺及控制管理平臺，為城市公共照明的控制、指揮調(diào)度與規(guī)劃決策提供強大實用的智能手段，大大提高城市公共照明設(shè)施的現(xiàn)代化管理水平，提高城市整體形象，帶來良好的社會效益。本實用新型硬件采用模塊化設(shè)計，軟件采用組態(tài)化設(shè)計，分布式部署，具有智能路由中繼功能，路由方案可調(diào)，可以實現(xiàn)靈活的通信組網(wǎng)方案，在不改變現(xiàn)有照明線路、不影響燈具安裝的前提下，施工安全、方便，周期短、成本低。無線通信節(jié)點數(shù)量少，減少無線通信資源占用，降低運營成本。不需單獨布線即可實現(xiàn)單燈的智能控制，可以對單燈實現(xiàn)開/關(guān)、降功率、調(diào)光等不同方式的節(jié)能控制，真正實現(xiàn)按需照明。根據(jù)理論計算和實際使用測量，全程降功率開燈運行時節(jié)電在30 %以上，整套系統(tǒng)配合使用，最高節(jié)電率可達60 %。單燈控制器使用降功率及調(diào)光節(jié)能技術(shù)，在保證實現(xiàn)照明節(jié)能的同時延長光源的使用壽命，平均可延長燈具使用壽命1. 5倍以上，不但大大減少了燈具購置費和更換費，也顯著節(jié)省燈具維護費用。系統(tǒng)對現(xiàn)場運行情況完全實現(xiàn)遠程自動化監(jiān)控，可以實時遠程檢測單燈的運行狀態(tài)電壓、電流、消耗功率、功率因數(shù)、燈具燃燒時長等，同時在線對單燈故障實現(xiàn)報警如補償電容損壞、燈具失效等，可以自行設(shè)置巡檢周期和內(nèi)容，極大減少了專派人員、車輛外出巡查的需要，在大幅減少人員支出、降低運維成本的同時，也減少了車輛尾氣排放。本實用新型具有以下優(yōu)勢施工簡單，維護方便，減少無線通信資源占用，集中控制，故障監(jiān)測，遠程計量，負載平衡，非交通高峰時段調(diào)光節(jié)能，監(jiān)控系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)與MIS系統(tǒng)的無縫集成，詳細報告和即時故障通知，降低運維成本，提高道路安全，節(jié)約能源，降低二氧化碳排放量，特殊交通時段和天氣條件的快速調(diào)節(jié)。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明

圖1為本實用新型的系統(tǒng)總體構(gòu)成圖；圖2為本實用新型中智能監(jiān)控終端的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本實用新型中智能服務(wù)器的結(jié)構(gòu)框圖；圖4為本實用新型中單燈節(jié)能控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為多級部署方案的示意圖；圖6為集中部署方案的示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，該系統(tǒng)主要包括監(jiān)控中心、智能監(jiān)控終端(RTU)、智能服務(wù)器(SS)、單燈控制器。該綠色照明智能管理系統(tǒng)的智能監(jiān)控終端，與監(jiān)控中心的上位機通過無線通信方式連接，并連接一智能服務(wù)器，在所述上位機安裝的智能管理系統(tǒng)的管理下工作，控制若干控制對象；控制對象包括各類照明設(shè)備和電力線路。另外，該智能監(jiān)控終端也可以獨立工作，根據(jù)保存的各種控制方案或用戶自行編制的各種路燈控制方案，在主控模塊和嵌入式操作系統(tǒng)及各模塊和任務(wù)的控制下，完成路燈控制和數(shù)據(jù)采集。如圖2所示，該智能監(jiān)控終端包括主控模塊及外圍的電源模塊、無線通信模塊、電參數(shù)采集模塊、路燈回路及支路控制模塊、抄表模塊、串口模塊、鍵盤掃描模塊、LCD顯示模塊、系統(tǒng)參數(shù)保存模塊，各外圍模塊分別與主控模塊連接。其中，所述電參數(shù)采集模塊進行路燈線路電力參數(shù)的高精度測量和采集；所述無線通信模塊，用以與上位機進行遠程通信，接收上位機的指令，向上位機傳遞所采集的數(shù)據(jù)，無線通信模塊具備多種無線通信方式，包括2. 5G(GPRS) ,3G(CDMA)；所述路燈回路及支路控制模塊進行路燈回路和支路的控制；所述抄表模塊進行電力表的讀取；所述串口模塊用以與智能服務(wù)器等其他設(shè)備連接通信；所述鍵盤掃描模塊和LCD顯示模塊用以通過鍵盤和LCD對監(jiān)控終端進行操作、調(diào)試，設(shè)定路燈回路/支路控制方式，查看系統(tǒng)參數(shù)和采集的數(shù)據(jù)；所述系統(tǒng)參數(shù)保存模塊用以保存大量的系統(tǒng)參數(shù)、運行方案和采集數(shù)據(jù)，掉電后保持數(shù)據(jù)不丟失；所述電源模塊將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，為各模塊提供電源，同時為外接電池充電。下面分別介紹智能控制終端的主要組成模塊(1)主控模塊由中央處理器、實時時鐘、存儲單元、輸入輸出及外圍電路構(gòu)成。中央處理器采用32為工業(yè)級ARM芯片，內(nèi)帶RTC實時時鐘，作為系統(tǒng)時鐘基準；存儲單元采用高速串行EEPR0M，存儲系統(tǒng)配置參數(shù)、照明運行方案和采集的電參數(shù)等信息；輸入輸出外圍電路采用光耦隔離，降低外接設(shè)備對CPU的干擾。(2)無線通信模塊采用穩(wěn)定性高、性能好的無線通信接口，支持GPRS/CDMA等無線通信協(xié)議；該模塊單獨供電，防止數(shù)據(jù)收發(fā)瞬間造成電源波動，影響中央處理器的正常工作。(3)電參數(shù)采集模塊采用高精度電能計量芯片，實現(xiàn)高精度數(shù)據(jù)采集；該模塊與中央處理器采用高速串行總線通信，提高數(shù)據(jù)采集和處理速度。(4)路燈回路及支路控制模塊，包括DO輸出模塊、DI輸入模塊；DO輸出模塊通過繼電器控制交流接觸器的方式實現(xiàn)回路的開關(guān)燈控制，DI輸入模塊將交流接觸器的常開端子作為反饋端，引入系統(tǒng)，判斷交流接觸器的狀態(tài)。該模塊提供6路開關(guān)量輸出，實現(xiàn)6路交流接觸器控制；提供6路開關(guān)量輸入，實現(xiàn)路交流接觸器吸合、斷開狀態(tài)檢測；另外提供2 路開關(guān)量輸入，進行箱變器箱門開關(guān)檢測。(5)抄表模塊，該模塊采用國標645規(guī)約，實時采集電表數(shù)據(jù)。(6)串口模塊，該模塊采用標準串行接口，在本實用新型系統(tǒng)中，與智能服務(wù)器通信，發(fā)送單燈控制指令，采集單燈各項參數(shù)。該綠色照明智能管理系統(tǒng)的智能服務(wù)器，通過自身的串行接口與智能監(jiān)控終端連接，通過照明電力線路與多個單燈控制器連接。智能服務(wù)器接收智能監(jiān)控終端傳來的監(jiān)控中心發(fā)出的指令，并發(fā)送給單燈控制器，控制若干單燈控制器工作。智能服務(wù)器接收單燈控制器的數(shù)據(jù)，通過智能監(jiān)控終端回傳給監(jiān)控中心，完成單燈各參數(shù)的采集。如圖3所示，智能服務(wù)器包括主控模塊及外圍的電源模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊、串口模塊、存儲模塊、電力線載波模塊、電力線耦合模塊；各外圍模塊與主控模塊連接，電力線耦合模塊與電力線載波模塊連接。其中，所述電源模塊將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，為各模塊供電；所述網(wǎng)絡(luò)接口模塊提供標準RJ45接口 ；所述串口模塊用以與智能監(jiān)控終端連接、通信；所述存儲模塊用以保存大量的系統(tǒng)參數(shù)、運行方案和采集數(shù)據(jù)，掉電后保持數(shù)據(jù)不丟失；所述電力線載波和電力線耦合模塊用以與單燈節(jié)能控制器通過照明電力線進行通信。下面分別介紹智能服務(wù)器的主要組成模塊(1)主控模塊由中央處理器、實時時鐘、存儲單元、輸入輸出及外圍電路構(gòu)成。中央處理器采用MIPS32高速處理器，進行智能中繼算法的高速運算，對路燈燈桿上數(shù)據(jù)節(jié)點的電力線通訊進行智能中繼轉(zhuǎn)發(fā)控制，選擇優(yōu)化路徑進行動態(tài)路由，有效處理路燈照明電纜存在漏電、阻抗多變、路燈補償電容對高頻信號衰減等問題，優(yōu)化電力線載波通訊效果，避免了因衰減而引起的電力線通訊距離短和通訊不穩(wěn)定的問題，大大延長電力線載波通訊的距離。(2)串口模塊，該模塊采用標準串行接口，在本實用新型系統(tǒng)中，與智能監(jiān)控終端連接、通信，接收單燈控制指令，回傳單燈各項參數(shù)。(3)存儲模塊采用DRAM和Flash RAM,提供程序存儲空間，保存系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)、照明控制方案及單燈節(jié)能控制器采集的各項電參數(shù)和路燈數(shù)據(jù)。(4)電力線耦合模塊，該模塊在電力線載波信號處理模塊與低壓電力線系統(tǒng)之間保持較低的信號衰減通道，使得高頻載波信號基本在無失真無衰減的情況下耦合到低阻抗的低壓電力線系統(tǒng)中，同時也使得低壓電力線系統(tǒng)中的高頻載波帶寬內(nèi)的信號無衰減地耦合到低壓電力線載波信號處理模塊中用來提取通信數(shù)據(jù)。(5)電力線載波模塊，該模塊針對低壓電力線系統(tǒng)的高噪聲、高衰減、高時變的物理環(huán)境，利用窄帶雙載波頻率、輸出放大器等電子技術(shù)，結(jié)合前向糾錯的噪聲抑制和畸變糾正的數(shù)字信號處理算法，使得電力載波收發(fā)器可以糾正低壓電力線系統(tǒng)中的多種干擾，其中包括脈沖噪聲、連續(xù)音頻噪聲、相位畸變等干擾因素，在寬廣的動態(tài)范圍內(nèi)保持較高的接收靈敏度，大大延長電力線載波通信的距離。該綠色照明智能管理系統(tǒng)的單燈控制器，通過照明電力線路與智能服務(wù)器連接， 連接并控制一個燈桿的路燈；通過電力線載波與智能服務(wù)器通信，接收監(jiān)控中心下發(fā)的控制指令，對單燈進行開關(guān)、降功率運行等控制；測量、采集單燈相關(guān)參數(shù)并傳遞給智能服務(wù)器，包括但不限于電壓、電流、功率因數(shù)、燈具燃燒時長、漏電等數(shù)據(jù)和信息。如圖4所示，單燈節(jié)能控制器包括電源模塊、電參量信號調(diào)理模塊、電參量檢測模塊、控制電路執(zhí)行模塊、控制電路驅(qū)動模塊、電力線耦合模塊、電力線載波模塊，各模塊連接關(guān)系如圖4所示。其中，所述電源模塊將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，為各模塊供電；所述電參量信號調(diào)理和檢測模塊進行多路路燈電參量的信號調(diào)理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及標度變換；所述控制電路執(zhí)行模塊和控制電路驅(qū)動模塊負責多路路燈的功率控制；所述電力線耦合模塊在電力線載波模塊與低壓電力線系統(tǒng)之間保持較低的信號衰減通道；所述電力線載波模塊與智能服務(wù)器之間通過電力線載波進行通信。下面具體介紹單燈節(jié)能控制器的主要組成模塊(1)電參量信號調(diào)理模塊和電參量檢測模塊，負責多路路燈電參量的信號調(diào)理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及標度變換，通過采用專用計量芯片作為協(xié)處理器，降低電力線載波模塊的計算量，使得電力線載波模塊可以專注于動態(tài)路由中繼組網(wǎng)和數(shù)字信號處理算法的處理，大大提高控制器的數(shù)據(jù)處理能力。(2)控制電路執(zhí)行模塊和控制電路驅(qū)動模塊，負責多路路燈的功率控制，通過結(jié)合多種觸點保護功能，可以滿足在負載特性變化情況下的功率控制能力。(3)電力線耦合模塊，該模塊在電力線載波信號處理模塊與低壓電力線系統(tǒng)之間保持較低的信號衰減通道，使得高頻載波信號基本在無失真無衰減的情況下耦合到低阻抗的低壓電力線系統(tǒng)中，同時也使得低壓電力線系統(tǒng)中的高頻載波帶寬內(nèi)的信號無衰減地耦合到低壓電力線載波信號處理模塊中用來提取通信數(shù)據(jù)。(4)電力線載波模塊，該模塊針對低壓電力線系統(tǒng)的高噪聲、高衰減、高時變的物理環(huán)境，利用窄帶雙載波頻率、輸出放大器等電子技術(shù)，結(jié)合前向糾錯的噪聲抑制和畸變糾正的數(shù)字信號處理算法，使得電力載波收發(fā)器可以糾正低壓電力線系統(tǒng)中的多種干擾，其中包括脈沖噪聲、連續(xù)音頻噪聲、相位畸變等干擾因素，在寬廣的動態(tài)范圍內(nèi)保持較高的接收靈敏度，大大延長電力線載波通信的距離。監(jiān)控中心的智能管理系統(tǒng)軟件方案該管理系統(tǒng)軟件由客戶端子系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)和通信服務(wù)子系統(tǒng)三部分構(gòu)成，并支持與其他已有外部系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)共享。所述客戶端子系統(tǒng)通過在本地計算機安裝客戶端軟件，完成需要高度可視化、實時性要求高、數(shù)據(jù)錄入速度要求高的客戶端功能，包括設(shè)備監(jiān)控、計劃任務(wù)管理、巡測、手動、自動開關(guān)燈等。所述客戶端子系統(tǒng)界面利用C#圖形庫和ARCGIS圖形庫顯示用戶界面，依賴WCF 向應(yīng)用服務(wù)器發(fā)送服務(wù)請求、用戶數(shù)據(jù)、通知消息；從服務(wù)器接收數(shù)據(jù)、通知消息?？蛻舳俗酉到y(tǒng)通過HTTP協(xié)議與WCF服務(wù)端通信，服務(wù)子系統(tǒng)處理客戶端的服務(wù)請求，并接受服務(wù)代理發(fā)回的響應(yīng)，解析為數(shù)據(jù)實體送回給客戶端界面顯示；客戶端界面提交的訂閱/取消訂閱請求通過HTTP協(xié)議發(fā)送給WCF服務(wù)代理，由服務(wù)子系統(tǒng)進行訂閱處理，并接收服務(wù)器發(fā)布的訂閱結(jié)果數(shù)據(jù)送回給客戶端界面顯示。所述客戶端子系統(tǒng)包括用戶認證、開關(guān)燈時間調(diào)度、設(shè)備監(jiān)控、設(shè)備參數(shù)管理、設(shè)備管理、系統(tǒng)管理、基本信息管理、主界面等模塊。主界面的菜單根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的用戶授權(quán)動態(tài)產(chǎn)生，不依賴于具體系統(tǒng)，具有重用性。所述應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)由客戶端和服務(wù)端構(gòu)成；客戶端負責將客戶端提交的服務(wù)請求發(fā)送給服務(wù)端，由服務(wù)子系統(tǒng)處理請求，并接受服務(wù)端發(fā)回的響應(yīng)，并解析為數(shù)據(jù)實體送回給應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)。服務(wù)端負責接收從客戶端發(fā)送的服務(wù)請求，調(diào)用服務(wù)子系統(tǒng)的服務(wù)處理請求并向客戶端發(fā)回處理結(jié)果或發(fā)布客戶端訂閱的數(shù)據(jù)。所述應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)包括下列類型服務(wù)數(shù)據(jù)字典服務(wù)、用戶服務(wù)、角色服務(wù)、日志管理服務(wù)、定時服務(wù)、系統(tǒng)參數(shù)服務(wù)、數(shù)據(jù)備份/恢復(fù)服務(wù)、部門服務(wù)、人員服務(wù)、工區(qū)服務(wù)、RTU分組服務(wù)、單燈分組服務(wù)、重點單位服務(wù)、日出日落時間服務(wù)、告警模型服務(wù)、告警預(yù)案服務(wù)、設(shè)備組件服務(wù)、設(shè)備管理服務(wù)、設(shè)備監(jiān)控服務(wù)、全年開關(guān)燈計劃服務(wù)、預(yù)案計劃管理服務(wù)、校時任務(wù)管理服務(wù)、巡測任務(wù)管理服務(wù)。各類服務(wù)進一步包括具體的綜合管理應(yīng)用服務(wù)。所述通信服務(wù)子系統(tǒng)包括內(nèi)部通信模塊和外部設(shè)備通信模塊，內(nèi)部通信模塊負責與應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)通信，完成數(shù)據(jù)交互；外部通信模塊負責與智能監(jiān)控終端的遠程通信，完成系統(tǒng)監(jiān)控指令的傳送及管理設(shè)備參數(shù)、照明線路和設(shè)備參數(shù)的采集。所述通信服務(wù)子系統(tǒng)支持多種通信協(xié)議，包括第一代RTU協(xié)議、第二代RTU協(xié)議、 MODBUS協(xié)議、OPC協(xié)議、SOAP協(xié)議等。所述系統(tǒng)通過GPS進行全系統(tǒng)校時并依據(jù)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)準確計算日出日落時間。通過GPS設(shè)備接收來自衛(wèi)星的城市經(jīng)緯度數(shù)據(jù)和格林威治時鐘，系統(tǒng)據(jù)此計算出一年內(nèi)日出日落的晨光昏影的格林威治時間，自動生成該城市的全年日出日落時間表，形成全年開關(guān)燈時間表，并對系統(tǒng)內(nèi)所有遠程終端進行校時，保證系統(tǒng)開關(guān)燈的準確性和同步性。所述智能管理系統(tǒng)軟件可以進一步包括與多個外部系統(tǒng)的接口，包括城管系統(tǒng)接口、城市防洪防汛管理系統(tǒng)接口、市政地下管網(wǎng)管理系統(tǒng)接口、城市應(yīng)急指揮管理系統(tǒng)接口、城市國土資源管理系統(tǒng)接口。為適應(yīng)不同的應(yīng)用場合和管理需求，本實用新型綠色照明智能管理系統(tǒng)的支持多種部署模式，包括(1)單級部署(總體構(gòu)成)圖1所示為一個完整的SCADA系統(tǒng)，包括管理系統(tǒng)軟件、智能監(jiān)控終端、智能服務(wù)器、單燈控制器和控制對象；其他配套設(shè)備包括光敏設(shè)備、GPS設(shè)備、視頻采集設(shè)備、顯示設(shè)備(監(jiān)控大屏幕)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；控制對象包括各類城市公共照明設(shè)備及相關(guān)電力設(shè)備。監(jiān)控中心包括網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器環(huán)境，用來部署所述管理系統(tǒng)軟件、建立數(shù)據(jù)庫，提供配套設(shè)備和SCADA系統(tǒng)的連接。智能監(jiān)控終端通過無線方式接入監(jiān)控中心網(wǎng)絡(luò)，同時與一智能服務(wù)器連接，通過串口通信。智能服務(wù)器通過照明供電線路連接多個單燈控制器，通過電力線載波與單燈控制器通信。單燈控制器連接在燈具的供電線路，根據(jù)監(jiān)控中心上位機 (即管理系統(tǒng)軟件部署的服務(wù)器)的指令完成各種檢測、控制要求。單燈控制器可以實現(xiàn)單點多控，一個燈桿多個不同功能燈具的單個控制、全部控制及部分控制。該系統(tǒng)設(shè)置了光敏設(shè)備，以根據(jù)不同的天氣條件，對城市公共照明進行更為準確的管理和控制。在重點區(qū)域或路段，進一步設(shè)置了高倍攝像頭，以反應(yīng)各終端運行實際效果等無法用參數(shù)直觀顯示的監(jiān)控內(nèi)容。(2)多級部署圖5所示為本實用新型的智能管理系統(tǒng)支持多級部署方案，包括一個一級監(jiān)控中心和多個二級監(jiān)控中心，一級監(jiān)控中心和二級監(jiān)控中心通過專線或公網(wǎng)連接，各監(jiān)控中心部署請參閱圖1所示監(jiān)控中心的部署，各監(jiān)控中心與智能監(jiān)控終端、智能服務(wù)器、單燈控制器的連接關(guān)系與圖1所示的單級部署方案中相同。一級監(jiān)控中心通過專線管理多個二級監(jiān)控中心，以實時監(jiān)控到下面每個監(jiān)控中心的運行情況，進行統(tǒng)一監(jiān)控和調(diào)度，同時對重點區(qū)域進行監(jiān)控管理。二級監(jiān)控中心(二級監(jiān)控中心A、二級監(jiān)控中心B……二級監(jiān)控中心N) 分區(qū)域(區(qū)域A、區(qū)域B、……、區(qū)域N)部署，實現(xiàn)更大范圍乃至整個城市的公共照明監(jiān)控管理。隨著城市規(guī)模的不斷擴大，城市公共照明的規(guī)模也越來越大，單級部署運行模式可能不能很好地適應(yīng)需求，此時，可以采用多級部署運行模式；也可以進行集中監(jiān)控，統(tǒng)一管理，提高工作效率，實現(xiàn)多級監(jiān)控的集中顯示和管理，實現(xiàn)對整個城市公共照明設(shè)施進行統(tǒng)一調(diào)度指揮的管理目標。(3)集中部署(第三方IDC機房)圖6所示為本實用新型的智能管理系統(tǒng)部署在第三方IDC機房的集中部署方案。 智能監(jiān)控終端通過無線方式接入網(wǎng)絡(luò)，同時與一智能服務(wù)器連接，通過串口通信。智能服務(wù)器通過照明供電線路連接多個單燈控制器，通過電力線載波與單燈控制器通信。單燈控制器連接在燈具的供電線路，根據(jù)智能管理系統(tǒng)的指令完成各種檢測、控制要求。監(jiān)控中心通過公網(wǎng)與IDC機房連接，實現(xiàn)監(jiān)視、控制要求；光敏控制設(shè)備和視頻監(jiān)控設(shè)備部署在監(jiān)控中心。對于一些規(guī)模較小的城市或獨立性很強且規(guī)模不大的集中照明設(shè)施，不具備單級部署運行的必要性，可以統(tǒng)一采用集中部署運行方案，在節(jié)約成本的同時，實現(xiàn)對照明設(shè)施的集中監(jiān)控和智能管理。綜上所述，本實用新型采用計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)、無線通信技術(shù)、電力載波技術(shù)和最新的軟件技術(shù)，實現(xiàn)對城市公共照明進行智能管理。軟件設(shè)計組態(tài)化，硬件設(shè)計模塊化，電力線載波有效距離達到1. 5km，充分考慮軟件部署和硬件安裝的簡易、方便，在不影響現(xiàn)有照明供電線路和燈具安裝的前提下，施工周期短，安全性高，施工成本低，可實現(xiàn)多模式、多方案開關(guān)燈、降功率、調(diào)光等控制和節(jié)能管理。系統(tǒng)可以自動監(jiān)測、采集照明電力設(shè)備、線路、照明燈具的各種參數(shù)，可以采集各遠程運行設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)告警信息并自動上報，真正實現(xiàn)對城市公共照明的五遙控制(遙測、遙控、遙信、遙視、遙調(diào))， 同時達到良好的節(jié)能減排效果。本實用新型支持路段單燈任意分組控制、同一燈桿多個單燈任意分組控制，支持單級部署、多級部署和集中部署的多種運行模式，對不同規(guī)模的城市和不同用途公共照明設(shè)施的智能管理有最好的適應(yīng)性。
權(quán)利要求1.綠色照明智能管理系統(tǒng)，其特征是，該系統(tǒng)包括監(jiān)控中心，設(shè)置有上位機，發(fā)出單燈控制指令，接收單燈各項參數(shù)；智能監(jiān)控終端，包括主控模塊及外圍的電源模塊、無線通信模塊、電參數(shù)采集模塊、路燈回路及支路控制模塊、抄表模塊、串口模塊、鍵盤掃描模塊、LCD顯示模塊、系統(tǒng)參數(shù)保存模塊，各外圍模塊分別與主控模塊連接；其中，所述電源模塊將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓后為各模塊提供電源；所述電參數(shù)采集模塊進行路燈線路電力參數(shù)的高精度測量和采集；所述無線通信模塊，用以與設(shè)置在所述監(jiān)控中心的上位機進行遠程通信，接收上位機的指令， 向上位機傳遞所采集的數(shù)據(jù)；所述路燈回路及支路控制模塊進行路燈回路和支路的控制； 所述抄表模塊進行電力表的讀取；所述鍵盤掃描模塊和LCD顯示模塊用以通過鍵盤和LCD 對智能監(jiān)控終端進行操作、調(diào)試，設(shè)定路燈回路/支路控制方式，查看系統(tǒng)參數(shù)和采集的數(shù)據(jù)；所述系統(tǒng)參數(shù)保存模塊用以保存大量的系統(tǒng)參數(shù)、運行方案和采集數(shù)據(jù)，掉電后保持數(shù)據(jù)不丟失；智能服務(wù)器，包括主控模塊及外圍的電源模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊、串口模塊、存儲模塊、電力線載波模塊、電力線耦合模塊；各外圍模塊分別與主控模塊連接，電力線耦合模塊與電力線載波模塊連接；其中，所述電源模塊將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓后為各模塊供電；所述網(wǎng)絡(luò)接口模塊提供標準RJ45接口 ；所述串口模塊用以與智能監(jiān)控終端的串口模塊連接、通信；所述存儲模塊用以保存大量的系統(tǒng)參數(shù)、運行方案和采集數(shù)據(jù)，掉電后保持數(shù)據(jù)不丟失；所述電力線耦合模塊將載波電流信號耦合到電力線上和/或從電力線上取出載波電流信號或工頻信號；單燈控制器，包括電源模塊、電參量信號調(diào)理模塊、電參量檢測模塊、控制電路執(zhí)行模塊、控制電路驅(qū)動模塊、電力線耦合模塊、電力線載波模塊；其中，所述電源模塊將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓后為各模塊供電；所述電參量信號調(diào)理模塊和電參量檢測模塊進行多路路燈電參量的信號調(diào)理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及標度變換；所述控制電路執(zhí)行模塊和控制電路驅(qū)動模塊用于多路路燈的功率控制；所述電力線耦合模塊將載波電流信號耦合到電力線上和/或從電力線上取出載波電流信號或工頻信號；所述電力線載波模塊與所述智能服務(wù)器的電力線載波模塊之間通過電力線載波進行通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色照明智能管理系統(tǒng)，其特征是，所述智能監(jiān)控終端的無線通信模塊支持包括GPRS、CDMA在內(nèi)的多種通訊協(xié)議。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色照明智能管理系統(tǒng)，其特征是，所述智能監(jiān)控終端的路燈回路及支路控制模塊包括DO輸出模塊、DI輸入模塊；DO輸出模塊通過繼電器控制交流接觸器的方式實現(xiàn)回路的開關(guān)燈控制，DI輸入模塊將交流接觸器的常開端子作為反饋端，引入系統(tǒng)，判斷交流接觸器的狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色照明智能管理系統(tǒng)，其特征是，所述智能監(jiān)控終端的主控模塊包括32位工業(yè)控制級ARM處理器、RTC時鐘、存儲單元、輸入輸出單元及外圍電路； RTC時鐘用作系統(tǒng)時鐘；存儲單元采用串行高速大容量EEPR0M，用于存儲包括系統(tǒng)配置參數(shù)、照明運行方案和采集的電參數(shù)在內(nèi)的多種信息；輸入輸出單元用以智能監(jiān)控終端的調(diào)試、設(shè)定和操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色照明智能管理系統(tǒng)，其特征是，所屬智能服務(wù)器的主控模塊由MIPS32高速處理器、實時時鐘、存儲單元、輸入輸出單元及外圍電路構(gòu)成；MIPS32高速處理器系統(tǒng)進行智能中繼算法的高速運算，對路燈燈桿上數(shù)據(jù)節(jié)點的電力線載波通信進行智能中繼組網(wǎng)和轉(zhuǎn)發(fā)控制，選擇優(yōu)化路徑進行動態(tài)路由。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色照明智能管理系統(tǒng)，其特征是，該系統(tǒng)還包含光敏設(shè)備， 設(shè)置在各路燈處，且與監(jiān)控中心的上位機連接，所采集的照度強度作為監(jiān)控中心發(fā)出單燈控制指令的依據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色照明智能管理系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)還包括高倍攝像頭，采集的各路燈運行實際效果的視頻信息傳送至監(jiān)控中心的上位機。
專利摘要一種綠色照明智能管理系統(tǒng)，包括監(jiān)控中心的裝有智能管理軟件的上位機，實現(xiàn)對城市公共照明設(shè)施的遠程監(jiān)控管理(五遙)、路燈監(jiān)控的電子地圖圖上作業(yè)與管理、路燈相關(guān)設(shè)施資源的圖上直觀呈現(xiàn)和方便定位、以及生產(chǎn)管理、倉庫管理、人工智能等功能；包括智能監(jiān)控終端，實現(xiàn)對路燈電參數(shù)的測量、采集，照明回路、支路的控制，連接智能服務(wù)器，與上位機通過運營商公網(wǎng)(GPRS、CDMA)通信；包括智能服務(wù)器，連接智能監(jiān)控終端，通過具有自動中繼的電力線載波方式與單燈控制器通信，傳遞控制命令，接收單燈狀態(tài)數(shù)據(jù)和報警數(shù)據(jù)；包括單燈節(jié)能控制器，接收智能服務(wù)器的指令，實現(xiàn)對單燈的開關(guān)、降功率和調(diào)光等控制，采集單燈電參數(shù)和狀態(tài)、告警等數(shù)據(jù)。
文檔編號H04B3/54GK201967184SQ20102058192
公開日2011年9月7日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者莊緒良, 張坤, 張韜, 時念武, 杜偉, 林安城, 葛云峰, 許孝剛, 趙錚, 鄭天將, 金長輝, 陳笑秋 申請人:山東泰華電訊有限責任公司