智能路灯管理

瑞斯康智能路灯管理方案 

 

                       引　言

城市路灯照明是人们日常生活中必不可少的公共设施。路灯照明耗电量约占总耗电量的15%，全国各地无不面对电力紧张带来的各种问题。面对供电紧张形势，路灯巡查对于市政部门来讲是一项需要耗费大量人力的工作，各种临时应急节电措施被广泛采用：夜晚间隔关灯、调整路灯开关的时间、在用电紧张的日子里关闭景观照明、号召居民在用电高峰时关闭空调、公共设施和写字楼等空调温度调高一度等等，当用电高峰过后，这些措施可能就被束之高阁，明年的用电高峰来临，一切又会重新开始。这样的节电措施，在缓解用电紧张的同时，却带来资源的浪费和对人们日常生活的负面影响。缓解用电紧张的最佳和有效的办法是对用电实施智能化管理，减少浪费，使我们的每一度电都能物尽其用！

 

启用先进路灯监控系统，可以对城市的路灯实施统一启闭，对夜间照明系统和路灯的实时监控和管理，确保高效稳定，全天候运行，控制不必要的“全夜灯照明”，有效节约电能消耗。对于城市公共照明系统来说，采用智能化的管理系统是实现能源节约、减少资源浪费、满足人们生活要求、显示现代化城市靓丽风景的科学解决方案。

 

以电力线载波通讯为核心，利用电力线载波通讯实现对远端灯光的控制，系统可以实现对路灯、广场、码头等需要长时间照明的场合的灯具控制，远程控制灯具的开关、检测灯具的工作状态，从而实现高效率、低成本的管理。以电力线载波通讯为核心的智能路灯控制系统，具有易实施、免布线等特点，可以节省大量的电费成本和管理成绩，系统整体效益非常显著。

 

一、瑞斯康智能路灯管理方案概述

 

为实现城市路灯照明控制的自动化，瑞斯康开发了基于电力线载波的路灯控制系统。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，可随时设定开关时间、路灯开启比例或单独一个路灯的开与关。任一路路灯的工作电流和温度均可随时查询，路灯损坏时可实时报警，以便于快速维修；当夜晚（或光线较暗）来临且处在交通高峰时，路灯全部开启，交通高峰期后，进入按比例开启，如午夜之后70%；在凌晨之前时段，路灯开启比例可以降到40%等，这样既兼顾了照明需要，又减少了电力浪费。

 

瑞斯康的路灯智能控制系统是依照国家及电力部和国际有关标准，自主设计、研发成功的用电设备管理产品。它建立在公司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、公共场馆照明设备等，能按设置的时间自动或人工对分区，分线路进行断电或供电，节能的同时延长了灯具的使用寿命。既可自动定时开关，又可按作需要分不同路段、不同区域，在不同的时间段设置自动开关；还可对路灯实行某时段自动全开关，某时段灯杆间隔自动开关。

可以根据工作和生活的实际需要，事先设置区域、路段、时间段进行定时开关自动控制，也可实时进行开关控制。根据需要按照不同季节和天气变化，在微机上事先设定时间，系统就可自完成开关，不但节省了人力，更排除了人为因素产生的矛盾和失误，有效节约了电能。路灯，景观灯整夜长明，现在只需要在微机上设定好工作时间，路灯就会在这一程序下自动变成间隔灯杆亮，还可对防范重点部位（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％，一切只需操作员在微机上轻松完成。

 

该系统对电线（路）路灯故障有监测的功能，操作员极易发现线路故障的地点和位置，只要通知维修人员，就能及时排除故障。如：路灯维修，以前是大白天开着所有路灯，才能一个一个查找故障，显然是浪费。现在只要上微机查看，记下故障灯杆号，就可直奔该灯杆去检修，目标明确，工作效率大大提高。

 

安装该网络系统，不破坏设施现状和周围环境，不影响正常的工作和生活秩序，施工简捷、工期短，是当今提倡的节约型社会一个很好的科学智能化管理设备。

 

二、瑞斯康智能路灯管理方案介绍

 

瑞斯康智能路灯管理方案是采用了先进电力线载波通信技术，具有节能、绿色环保等优点，可广泛应用于城市道路路灯的监测、控制、计能和诊断等，以节约能源、降低维护费用、增进系统可靠性，为公众提供更好的公共照明服务、为处理突发事件和反馈人为原因的故障提供可靠的保障。

 

2.1  系统功能及特点

系统功能：

1、主动问询功能：监控中心可以主动问询每路路灯的开关状态、电流电压、电量等数据

2、主动控制功能：监控中心可以随意开关任何一路路灯

3、自动控制功能：现场按季节变化自动调节路灯开关时间，并按照开关路灯

4、报警功能：通信中断、亮灯率过低、未按时开关等情况出现时，监控中心有报警显示

5、显示功能：电子地图上显示每路路灯的开关状态及其它重要信息。

6、数据存储功能：现场监控设备和服务器上的数据库中存储历史记录

7、数据查询功能：监控中心可以查询任意时间段每路路灯数据信息

8、曲线报表功能：可以生成电流、电压、电能、亮灯率、开关时间的分析曲线和报表

9、远程维护功能：监控设备中的采集和通信模块具备远程参数设置和维护功能

10、拓展功能：系统可自由增减监控设备的数量；监控设备可以扩展其它功能

 

系统特点：

1、安装施工简易快捷，无需铺设专线，节省成本。

2、每天可进行自动通、断电操作；可保证工作日、节假日按不同的时间自动通、断电；可对用电设备进行分区、分线路管理。

3、控制灯具的开/关和亮度，从而可以显著延长灯具的有效寿命，减少灯具更换次数，节约资源，减少有害气体污染环境。可以远程设置节点控制参数，实现节点的灵活控制。在后半夜车稀人少时，则控制路灯保持较低照度的照明。这样做主要优点就是在调光的同时，也大幅降低了电耗，节约用电，同时还可以延长灯源寿命。

4、根据天气情况和实际光的照度，自动控制灯具的开/关和灯具的亮度，如在不好的天气时及时打开路灯，对于安装在桥下或隧道的路灯，路据实测光强，来自动以最佳的亮度打开路灯，提高公众满意度，在灾害天气使路灯更人性化。

5、通过微机、集中器设置，防止非授权人操作，确保断路器安全可靠。依据用电情况，可判断无人值守的用电设备运行情况。所有运行参数（自动通断电时间，区域划分）可在管理终端随时设置，随时启用，管理方便。

 

2.2　智能路灯管理方案的工作原理及组成单元

1.单灯控制器(rtu)

内嵌rise3301的单灯控制器通过低压电力线与集中控制器联系，用来接收和处理集中控制器发送的控制／检测命令，实现对所控负载的通断控制，并可以将控制结果或当前状态反馈给集中控制器。

2.集中控制器

　　集中控制器处于监控中心及远程控制器的中间，向上通过以太网、电话网/gsm、gprs、485总线、rs232等方式同监控中心通信，向下则是通过低压电力网，以电力线载波为通讯方式，同各个路灯监控器连接。

3.监控中心

监控中心主要实现通过监控软件对不同变压器下的集中控制器进行远程数据访问，包括参数配置，控制命令发送、现场灯具状态收集等。

 

三、瑞斯康智能路灯监控系统工作原理

3.1　单灯控制器(rtu)

路灯控制单元实现的主要功能有：控制路灯开关、亮度调节、温度采集、湿度采集、亮度采集、计算电流电压功率以及功率因数等。

 

单灯控制器功能主要由mtn3301模块实现，由以下单元组成：瑞斯康rise3301电力线载波芯片、电力线载波通信电路、照度探头电路、智能电子镇流控制器单通道调光器电路、电压、电流测量电路、电能测量电路、测温度电路、测湿度电路、手工操作开关和电源部分。路灯控制器的应用软件支持在应用中升级，每一个路灯控制节点都有一个固定的物理地址（uid）和系统分配的逻辑地址，可以与gis（地理信息系统）匹配。

mtn3301模块符合eia-709.1，eia-709.2和en50065-1等国际标准，内部集成了ansi 709.1七层协议、自动路由自适应算法，是实现自动抄表、安防系统、灯光控制、工业控制、家庭等领域人工智能化的一项核心产品。通过mtn3301，可以将一个通信节点动态配置为一个路由或普通节点，其出色的物理层性能和自动路由的特点为您提供了可靠的网络通信性能。

 

3.2　集中控制器

集中控制器ecc3000的主要功能有：路灯时序调整、数据记录、报警处理和发送。时序调度应用程序允许按照路灯管理中心设置的时序来控制路灯，可以根据日期、时间和事件来调度路灯的动作；数据记录应用程序记录路灯控制器的电流、电压、电能累积等数据活动，并可用来进行趋势分析、报告和应用分析；报警应用程序提供识别、通告和记录路灯报警状况的手段，灯光控制器产生报警后，可以设置ecc3000收到报警信息、识别错误和报警状态并确认报警成立后，将报警发送到路灯管理中心或发送e-mail到指定的邮件里，也可以发送短消息到手机。

ecc3000集中器系统由硬件与软件两部分组成。硬件部分可分为ecc-plc、ecc-ps、 ecc-arm和gprs模块四个主要模块。由载波板、电源板、arm板、gprs模块组成的ecc3000中间管理单元，可以接到三相电力线上。

ecc-plc是电力线载波通讯的收发电路和以rise3301芯片为核心的plc协议栈处理部分，用于完成电力线载波通讯的所有功能。ecc-plc板和ecc-arm板通过uart口进行通讯。

ecc-ps为电源板，主要包含开关电源电路和plc通讯耦合电路两部分，与外部220v ac连接，为整个系统提供电源；ecc-arm板为ecc3000的嵌入式系统板，主要为嵌入式linux系统运行提供硬件资源和多个外设接口，并提供系统状态指示灯显示；gprs模块内部集成了tcp/ip协议，通过串口，可以方便地发送命令到gprs模块、收发用户数据到服务器。

ecc3000集中器内置应用程序提供了一整套丰富的功能，使得它可以独立的工作而不需要pc。

 

3.3　监控中心

监控中心由上位机监控软件组成，能够显示路灯状态（亮度、温度、湿度、电压、电流、功率和功率因数）信息，能够远程控制路灯的开关和调节路灯的亮度，可以实现时序调度事件、读取数据记录、监视事件和报警应答等操作。

供监控人员监控网络运行状况、查看组网状况（q值、路由状况、通信成功率）、执行诸如发起组网命令等多种功能，监控人员凭此可及时了解网络的通信状况，及时调整ecc3000的各项配置；软件还可为受控装置提供集中的网络访问、控制和安全性检查，可以根据需要随时添加、移除、删除和更改受控装置和目标设备的设置。通过瑞斯康路灯监控系统软件，可以定期访问每个ecc3000产生的数据，及时处理报警信息，管理软件负责将新的或临时调度程序立即下载到各个ecc3000中去，还可以对单灯控制器进行升级等。

 

软件采用c/s架构，运行环境为windows操作系统，同时支持.net运行环境。本监控系统软件为ecc3000集中控制器的配套产品，在与ecc3000等集中控制器产品配合使用的情况下，可用于路灯控制、公共照明、智能家居等多种系统应用。

ecc3000集中控制器通过内部gprs模块实现与internet互联网的连接，可以通过internet控制路灯系统，也可使用短信方式控制路灯系统。

具体如下：

瑞斯康提供的控制和管理层从控制中心扩展到单灯，诸如监测灯源工作寿命，自动定期收集各单灯的工作数据，自动存贮路灯系统的工作数据，统计整个系统的能源使用等：

用户可依据单灯实际工作时间和单灯类型制定预防性维护和替换计划，以节省电话服务中心和巡视人员、巡视车辆等成本开支，延长灯泡的有效使用寿命、减少更换灯泡的成本支出。

灯泡的实际寿命数据和修理记录，可以判断产品质量和供应商。详细的灯具品质数据，可以用来考核灯具供应商，依据灯具的实际使用情况与供应商谈判价格。实实在在的数据可以帮助决策新项目，实现资金、维护和能源支出的最佳组合。

通过记录工作灯泡的实际工作时间耗能，跟踪实际的问题维护处理时间，平均故障修复时间等统计数据，减少公众对于灯光照明情况的抱怨。

根据地理位置安排日常维护路线，根据季节安排季度照度，根据实际情况安排照明方式：

在某一路段，交通流量减小时，路灯的光照度会自动调低；如有交通事故发生时，事故点的光照度自动调为100%亮度。

系统管理软件会根据该城市所处经纬度及日出日落时间，制定出对应全年的每日开/关灯时间曲线以实时控制路灯的通/断和照度，并下载到每个ecc3000中；另外可由控制人员结合具体情况，修改开/关灯时间，并传送给rtu以进行控制。

特殊场合中可根据不同需要，设置适合环境和公众要求的照明方式，如体现文化、艺术、人文、科技品味等。

实现额外功能包括诸如所有灯具的计能、断电告警、和单灯遥控：

监测安全重点防范区域和交通要道情况，减少危害公共安全事件的发生。报警：包括接地故障报警，灯具丢失报警，安全重点和优先服务报警。系统可以根据报警的种类，按排相应的服务人员进行更换、维护等，避免频繁使用高端培训的技术人员，从而降低人工成本，改善维护人工的使用，提高工作效率。

互联网任何一台电脑都可以访问路灯系统服务器的网页（注意：为了安全，需要验证用户和密码），通过服务器的共享数据库，实现远程登陆控制路灯系统。在服务中心，可以将控制节点序列号、灯具的编号和gis坐标输入到数据库，以便方便管理每一个节点。