1 建設(shè)照明監(jiān)控系統(tǒng)的必要性

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城市照明建設(shè)越來越注重于城市的形象，道路照明和景觀照明的要求和數(shù)量不斷增加，今后城市照明管理部門除了管理城市道路照明外，還將參與城市景觀燈的管理。因此各級(jí)政府和市民對(duì)城市的建設(shè)、道路照明和景觀照明提出更高的要求。希望實(shí)現(xiàn)城市照明管理的現(xiàn)代，使城市管理水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

1.1 現(xiàn)行的控制方法

現(xiàn)在采用控制方法以分散時(shí)控方式為主，即在路燈配電箱中安裝定時(shí)器，按預(yù)定的時(shí)間自行開/關(guān)燈；而有些景觀燈開關(guān)通常是人工手動(dòng)控制方法。

1.2 現(xiàn)行控制方法的缺陷

現(xiàn)行的方法既不能及時(shí)調(diào)整開/關(guān)燈的時(shí)間，更無法及時(shí)反映照明設(shè)施的運(yùn)行情況，并且故障率高、維修困難。隨著城市的不斷發(fā)展，控制范圍越來越大，現(xiàn)行的控制方法無法及時(shí)反映照明設(shè)施的運(yùn)行情況，使得維修工作十分被動(dòng)。運(yùn)行過程中的故障只有等待巡視人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)才能發(fā)現(xiàn)，或者被動(dòng)地等待市民的電話反映，因此難以做到及時(shí)維修。

在遇到一些領(lǐng)導(dǎo)視察、國賓接待、舉辦大型活動(dòng)等特殊任務(wù)時(shí)，由于缺乏靈活的控制手段，必須臨時(shí)派出大量的人員到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作照明開關(guān)箱或者臨時(shí)通知各景觀燈單位，因此在時(shí)間十分緊迫的情況下，無法滿足圓滿完成任務(wù)的要求。

此外，由于缺乏靈活的控制手段，花費(fèi)大量經(jīng)費(fèi)建設(shè)起來的各類景觀燈，難以充分發(fā)揮應(yīng)有的效能。

2 城市照明監(jiān)控系統(tǒng)的效益分析

2.1 社會(huì)效益分析

隨著社會(huì)文明的不斷發(fā)展，路燈已不再局限于街道照明，而是發(fā)展為表現(xiàn)城市景觀、體現(xiàn)城市形象的重要標(biāo)志。因此，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)路燈的管理和維護(hù)也提出了越來越高的要求，這些要求包括根據(jù)光照度變化及時(shí)開/關(guān)燈、隨時(shí)調(diào)整景觀燈的開/關(guān)燈時(shí)間并進(jìn)行應(yīng)急調(diào)度、及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并立即進(jìn)行修復(fù)等。

目前各城市管理部門所采用的控制方式已很難保證城市照明系統(tǒng)的正常開關(guān)燈和運(yùn)行，特別是當(dāng)照明控制箱或線路出現(xiàn)問題時(shí)，就有可能造成大面積滅燈，產(chǎn)生較壞的影響。同時(shí)由于缺少實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段，無法實(shí)現(xiàn)故障的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和維修。隨著政府和市民對(duì)照明管理和維護(hù)要求越來越高，照明管理部門的管轄范圍也越來越大，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并立即進(jìn)行修復(fù)，仍然采用檢修車上街巡燈的方法越來越難以勝任。

采用城市照明自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)以后，全市范圍的全夜燈、半夜燈和景觀燈的開/關(guān)均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。同時(shí)，由于照明自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)具有自動(dòng)報(bào)警和巡測(cè)、選測(cè)功能，調(diào)度人員可以在故障發(fā)生后的數(shù)秒鐘內(nèi)及時(shí)了解故障的地點(diǎn)和狀態(tài)，為及時(shí)進(jìn)行修復(fù)提供了有力的保障。路燈維護(hù)及時(shí)，可以極大地減少對(duì)照明管理部門的投訴、減少道路交通事故的發(fā)生，有利于城市的治安，產(chǎn)生極大的社會(huì)效益，從而進(jìn)一步提高城市的形象。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

2.2.1 節(jié)約路燈維護(hù)費(fèi)用

   路燈自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)將傳統(tǒng)的“巡燈查找故障”改為“值班等待報(bào)警”，不僅減少了“巡燈”人員和車輛損耗，降低了維修成本；而且在檢修車出所之前已經(jīng)知道了故障的準(zhǔn)確地點(diǎn)和基本狀態(tài)，因而縮短了維修時(shí)間、提高了檢修效率；由此將產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2.2 節(jié)約大量的電費(fèi)支出

無線照明監(jiān)控系統(tǒng)能提高開/關(guān)燈的可靠性和可檢查性，避免白天亮燈情況的出現(xiàn)；同時(shí)，系統(tǒng)采用光控和時(shí)控相結(jié)合的控制方案，在預(yù)置的時(shí)間區(qū)段內(nèi)根據(jù)光照度決定路燈的開或關(guān)，既能在陰雨天自動(dòng)延長(zhǎng)照明時(shí)間，又能在晴好天氣自動(dòng)縮短照明時(shí)間；這些措施既可滿足市民對(duì)道路照明的需求，又避免了路燈的無謂開啟，減少了開燈時(shí)間,從而節(jié)約了大量的電能。

根據(jù)已建的照明監(jiān)控運(yùn)行表明，采用照明監(jiān)控系統(tǒng)后，每天大概可以減少路燈開燈時(shí)間25分鐘左右。如果按每天運(yùn)行十小時(shí)計(jì)算，則可節(jié)約4.2％的電費(fèi)支出。

如果通過對(duì)照明線路的改進(jìn)，增加路燈的半夜燈控制方案或景觀燈在非節(jié)假日采用只開部分景觀燈的控制方案，因此可節(jié)約大量的電費(fèi)支出。

2.2.3 提高燈具壽命，降低運(yùn)行成本

以外由于減少了開燈時(shí)間，延長(zhǎng)了燈具壽命，降低運(yùn)行成本，進(jìn)一步提高了經(jīng)濟(jì)效益。

2.2.4 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)費(fèi)功能，減少電費(fèi)支出

    無線照明監(jiān)控系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表和計(jì)量電費(fèi)功能，每天、每月、每年的照明用電能夠及時(shí)的自動(dòng)采集、計(jì)算、存儲(chǔ)、打印，隨時(shí)了解用電情況，實(shí)施有效管理，降低支出，提高經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)景觀燈還可采用雙計(jì)費(fèi)功能，實(shí)現(xiàn)政府開燈與各景觀大樓業(yè)主自行開燈分別計(jì)費(fèi)的方式，減少政府與大樓業(yè)主為電費(fèi)的相互扯皮的現(xiàn)象，保證雙方的利益。

2.3 實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的管理現(xiàn)代化

城市照明監(jiān)控系統(tǒng)能將采集到的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)，并能隨時(shí)進(jìn)行查詢和打印，為管理現(xiàn)代化提供了基本條件。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)

本方案依據(jù)北京嘉復(fù)欣科技有限公司業(yè)已完成的照明監(jiān)控系統(tǒng)和結(jié)合當(dāng)前無線監(jiān)控技術(shù)的最新發(fā)展，并根據(jù)各城市照明管理部分對(duì)照明監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)需求編制而成。

4 設(shè)計(jì)原則

4.1 可靠性

    由于系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象是廣大市民，稍有差錯(cuò)即會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的社會(huì)后果；同時(shí)監(jiān)控設(shè)備長(zhǎng)期在野外運(yùn)行，工作環(huán)境極為惡劣；因此必須充分考慮系統(tǒng)的可靠性，要求監(jiān)控系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定地運(yùn)行；同時(shí)要求監(jiān)控系統(tǒng)在個(gè)別設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下仍能穩(wěn)定運(yùn)行，不影響或者少影響照明系統(tǒng)的按時(shí)開啟和關(guān)閉。

4.2 先進(jìn)性和實(shí)用性

    設(shè)備須符合相關(guān)國內(nèi)、國際標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)是目前國內(nèi)最先進(jìn)的，并長(zhǎng)期處于國內(nèi)較為先進(jìn)的水平。同時(shí)，應(yīng)以實(shí)用為原則，不可脫離實(shí)用性而盲目追求先進(jìn)性，從而造成華而不實(shí)、浪費(fèi)資金，降低可靠性。

4.3 可維修性

    系統(tǒng)的設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)，并且各單元部件具有故障定位指示，便于設(shè)備維修。

4.4 可擴(kuò)展性

    硬件采用模塊化設(shè)計(jì)，軟件采用組態(tài)化設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)擴(kuò)展、升級(jí)均不必改變現(xiàn)有設(shè)備的狀態(tài)。

4.5 通用性

    硬件設(shè)備具有通用性，通過不同的軟件參數(shù)設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。

4.6 經(jīng)濟(jì)性

    盡可能采用成熟的先進(jìn)技術(shù)，選擇性價(jià)比高的方案和設(shè)備，既要考慮初期建設(shè)費(fèi)用，也要降低今后的運(yùn)行維修費(fèi)用。

5 系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

5.1 系統(tǒng)容量：1個(gè)主站，1萬個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。

5.2 可以實(shí)現(xiàn)群控和組控

    系統(tǒng)終端根據(jù)需要可以把全夜燈、半夜燈、各種景觀燈分為不同功能組，實(shí)現(xiàn)群控和組控。

5.3 通信方式

根據(jù)用戶的具體情況、通信技術(shù)的發(fā)展，本方案建議采用GPRS通信方式。

5.4 工作環(huán)境溫度

照明監(jiān)控端的工作環(huán)境溫度范圍滿足 －30℃ ～ +65℃。

主臺(tái)為0℃ ～ +40℃。

5.5 數(shù)據(jù)采集精度

    為了保證亮燈率的統(tǒng)計(jì)，交流電流、電壓、有功功率、功率因數(shù)采集精度優(yōu)于 1.0 %。

6 照明控制方案

6.1 分組控制

系統(tǒng)可以根據(jù)不同類型的照明控制要求，把全市路燈和景觀燈分成若干組，分別采用時(shí)控方案或時(shí)控和光控相結(jié)合的控制方案，自動(dòng)遙控開/關(guān)全夜燈、半夜燈和景觀燈；也可以手動(dòng)對(duì)全夜燈、半夜燈和景觀燈進(jìn)行遙控開/關(guān)操作；在特殊情況下，可以實(shí)現(xiàn)白天亮燈。

6.2 時(shí)控和光控相結(jié)合的路燈控制方案

目前,路燈控制方案主要有時(shí)控法和光控法兩種。

時(shí)控法的主要缺點(diǎn)是不考慮天氣對(duì)光照度的影響，每天在固定的時(shí)間開/關(guān)燈；從而造成陰雨天光照度嚴(yán)重不足但沒有開燈，或者晴朗天氣雖然到了固定開燈時(shí)間但光照度仍然充足，白白浪費(fèi)電力；關(guān)燈時(shí)間的固定不變，同樣出現(xiàn)類似的不合理現(xiàn)象。此外，隨著季節(jié)的變化，定時(shí)器需要人工頻繁地調(diào)整。光控法的主要缺點(diǎn)是在光線不足的白天，或者夜晚有強(qiáng)光照射時(shí)都有可能發(fā)生誤動(dòng)作。

為了克服兩者的不足，本系統(tǒng)采用時(shí)控和光控相結(jié)合的路燈控制方案。該方案基于模糊控制理念，以當(dāng)?shù)?SPAN lang=EN-US>365天日出日落的時(shí)間作為基本條件，設(shè)定一個(gè)有效的開/關(guān)燈時(shí)段，在此時(shí)段內(nèi)根據(jù)光照度的具體情況自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)的開/關(guān)燈命令；若該時(shí)段結(jié)束時(shí)光控仍未起作用，則在該時(shí)段結(jié)束時(shí)，監(jiān)控終端自動(dòng)按時(shí)控方式開/關(guān)燈。

 光控時(shí)段值和光照度值均可在線修改，軟件界面如右圖所示。此方案可根據(jù)當(dāng)天的實(shí)際光照度及時(shí)地開/關(guān)燈，既可節(jié)省大量電力，又可產(chǎn)生較好的社會(huì)效益。

在特殊情況下，系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)白天亮燈。

根據(jù)已建的照明監(jiān)控運(yùn)行表明，如果原來是采用日出日落時(shí)間作為開關(guān)燈時(shí)間的話，則在采用時(shí)控和光控相結(jié)合的控制方案后，每天大概可以減少路燈開燈時(shí)間25分鐘左右。如果以每天平均開燈10小時(shí)計(jì)算，則可節(jié)約4%左右的電費(fèi)。

6.3 景觀燈控制方案

景觀燈控制采用分組定時(shí)控制方案，即可以把不同地理位置和要求的景觀燈分成若干組，對(duì)不同組采用不同的定時(shí)控制方案。

采用先進(jìn)的全組態(tài)設(shè)計(jì)，通過中央控制室微機(jī)的設(shè)置程序，可任意設(shè)置一年中的開/關(guān)燈時(shí)間以及每周固定的開/關(guān)燈時(shí)間。通過群控方式，可將景觀燈進(jìn)行分組，不同組采取不同的控制方案；也可通過選控方式，將相應(yīng)的飾燈逐點(diǎn)控制，更增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性。

7 照明監(jiān)控通信系統(tǒng)

7.1 系統(tǒng)通信方案的選擇

正確選用系統(tǒng)通信方案，是城市照明監(jiān)控系統(tǒng)得以成功運(yùn)行的必要前提，在照明監(jiān)控系統(tǒng)中目前可采用的通信方案主要有無線專用網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)中的GSM短消息、USSD和GPRS通信方式。根據(jù)要求本系統(tǒng)通信方案選擇無線移動(dòng)公用網(wǎng)的GPRS通信方式。

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