智能路灯控制系统设计方案.docx
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1、智能路灯控制系统设计方案1智能照明控制系统1.1 总述1.1.1 建设目标完成对路灯的智能照明控制改造,支持电脑、手机、平板 等多种智能终端远程接入系统,实现远程开关灯与调光控制、 定时策略控制、运行状态监测、远程抄表、故障自动报警、故 障跟踪、设备管理、节能率统计等功能。1.1.2 设计原则高效节能系统设计从低能耗高效率入手,合理设计结构和配置,确 保整个系统具有很高的节能率和运行效率。先进性系统建设及维护管理所采用的技术均综合考虑了当今节能 技术的发展趋势,采用先进的同时又是市场上相对成熟的产品 和技术,以满足系统未来的发展需求。2)会合控制器路灯时序调整、数据记录、报警处理和发送。它负责
2、控制 网络的运行,将监控中心的命令下达给通控制器,将通控制器及线路息反馈回监控 中心。集中控制器处于监控中心和各通控制器的中间,上行可经由过程以太 网、电话网/GSM、GPRS、485总线、RS232等方式同监控中心通,下行则是通过低压电 力网,以电力线载波为通方式,同各个路灯通控制器通。(2)设备主要功能及参数1)会合控制器A主要功能特点:局域网络管理多路负载开关控制兼容电力线载波(PLC)和ZIGBEE通,各种通无缝集成 支持GPRS、Zigbee. Wifi、以太网等多种通方式;支持温、湿度环境变量的输入;精度高达1级的三相电能计量;具备RS232、RS485、USB等多种外置接口;具备
3、友好的人机交付界面。支持三相电缺相、错相报警等报警功用。具备防雷保护功能 光控时控结合控制:可接入光控传感器(可直接读出及 输入Lux值) 具有线缆防盗全天防盗功用(防盗扩展模块、防盗终端) 支持本地和远程升级:通过网络接口和RS232接口对集 中器软件进行升级,也可以用GPRS/CDMA进行远程更新 具备上位机、短、邮件报警功用,报警内容可以根据需 要设定。 具有经纬度、光控、经纬度+光控、按时控制等多种回 路控制功用。 具有自动断电报警、来电提醒功能 具有线路漏电检测自动报警功能 超负荷检测:可以设定线路最大允许负荷,当负载超限 时提供报警 门禁检测:支持门禁开关量检测,当控制柜被开启时产
4、 生报警 中继功能:集中器有自动转发数据的功能,可有效延长 通距离 定时开/关/调光/查询:按照管理中心设定的开/关/调光/ 查询时间控制本集中控制器下面的单/双灯控制器 具备最新LED灯具光衰补偿功能a主要参数:输入电压:380VAC事情温度:-20+70工作电气参数工作电压工作频率3x(AC85V 264V)45Hz 65Hz 丈量电气参数 电压测量范围 电流丈量范围AC66V264V, Err (0.5%+0.1V) 20mA 100A, Err (0.5%+0.1mA) 抗雷击4000V2)通控制器A主要功能1KW负载开关控制1级电能计量有线通控制(电力线载波)。10V模拟量或PWM调
5、光控制输出,0%100%的调光 控制防雷保护a主要参数输入电压:165250VAe工作温度:-20+70PLC通方式010V模拟量或PWM调光控制输出1.3系统功能1.3.1 体系的总体框架1.3.1.1 系统逻辑架构路灯智能照明控制体系采用分布式多层手艺,在逻辑方面 分为采集控制层、通层、体系应用层三个层次。其中体系应用 层又分为数据采集、数据管理、监视功用、控制功用及阐发功 用等。(1)路灯智能照明控制系统在逻辑上分为设备采集控制 层、通层、系统应用层三个层次。(2)系统应用层又分为业务管理应用、前置采集、数据 管理三大部分。业务管理应用实现系统的各种应用业务逻辑; 前置采集负责采集终端的
6、运行息,并负责协议解析;数据管理 主要负责采集后数据进行智能化分析。(3)通层是系统和采集设备的纽带,提供了各种可用的 有线和无线的通道,为系统和终端的息交互提供链路基础。主 要采用的通道有:光纤专网、GPRS/CDMA无线公网、 433MHz Zigbee等无线专网等。(4)设备控制层是智能照明控制系统的息底层,负责收 集和提供整个系统的原始息,该层可分为终端子层和计量设备 子层。系统的逻辑架构图如下:系统应用层智能照明控制系统(业务管理应用)前置采集通层433MHz、GPRS、CDMAIX、PSTN、ADSL、RS232专线、光纤专网等设备采集控制层采集终端(集中计量控制终端、单灯控制终端
7、)根据此总体完成方案,路灯智能照明控制体系按照统一计 划、统一规范、统一数据和统一接口要求进行扶植。按照统一 设计的思想和软件工程规范,结合当今最新的计算机手艺、数 据库手艺、集群手艺、中间件手艺、组件手艺、分布式对象手 艺、JAVA手艺,按照跨平台设计、功用分层分块完成、严密 的数据安全管理机制、面向对象的软件开发、支持分布式体系 以及优秀的可伸缩性和扩展性等的要求,完成照明设备运行数 据的可靠性、完整性、一致性、准确性、同时性、唯一性、安 全性、及时性和不成修改性,满足公共照明的管理需求。1.3.1.2 系统功能结构 为了构建高可用性、安全性、可靠性、可伸缩性和扩展性的智能照明控制系统,系
8、统采用目前成熟、标准的J2EE(Java 2 Enterprise Edition)企业平台架构搭建,采用多层的 分布式应用模型、组件再用、一致化的安全模型及灵活的事务 控制,使系统具有良好的移植性,以适应智能照明控制系统应 用环境复杂的需要,以及系统将来的扩展的需要。系统采用的J2EE企业平台架构具有高度灵活性和可扩展 性,方便扩展设备容量、改善设备性能同时满足数据备份需求。体系架构能够保证原有体系的平滑晋级。体系晋级尽量在 不影响正常营业的条件下进行。体系采用模块化方式,具有平 滑扩容能力,满足对体系处理能力的需求。体系软件架构如下:系统软件架构分展示层、应用层、服务层、数据层。(1)表现
9、层:系统采用浏览器/服务器(B/S)结构,用户操 作方便,且支持电脑及其他移动终端设备。为用户提供统一的业务应用操作界 面和息展示窗口,是系统直接面向操作用户的部分。(2)应用层:主要实现具体业务逻辑,是系统的核心部 分,根据系统的应用特点,应用层可分为采集子层、营业子层、对外接口等。采集子层以各种通方式接入各种类型终端设备,执行营业子层召测义务和控制命令,直接与远程设备通,负责读取、设置终端参数,采集终端数据,并对数据进 行解析、处理,监测通质量,管理通资源。营业子层利用支撑层提供的手艺手 段,完成智能照明控制体系的营业功用,涵盖了路灯智能管理、故障报警、 故障检测、故障处理情况追踪等功用。
10、应用层还完成与其他智慧城市管理平台的 接口功用。(3)服务层:主要提供系统统一的消息、安全、通等组 件支持,并实现系统专用的业务服务子层,为应用层提供通用技术支撑,保证 可靠高效的通能力,满足应用需要的并发访问要求,提供统一的安全管理,标 准的消息机制,满足组件间的可靠交互,并易于体系扩展的接口支持。(4)数据层:主要实现海量息的存储、访问、整理,为系统提供数据的管理支持。数据层通过大型关系型数据库实现,系统支持目前 主流大型关系型数据库。132详细功用描述1.3.2.1 数据采集数据采集是智控系统的核心功能,是开展数据分析和应用 的基础,对数据的准确性、实时性、扩展性等均有很高的要求。 鉴于
11、用户息采集系统包含终端种类众多、数量庞大且存在多种 通协议,为了方便管理和扩展,建立数据采集统一平台。1.3.2.1.1 采集内容(1)供电柜状态:A供电柜事情状态:当场/远程状态、手/自动状态、电源 模块运行数量及正异常状态、电源模块工作温度、调光手/自动模式状态、电 源柜日期及时间、调光百分比、调光模式(整体、区域、支路)、自动调光时 间设定值;电表参数采集:A相电压、B相电压、C相电压、A相 电流、B相电流、C相电流、电源总功率、总用电量、功率因素;高可靠性系统的设计在尽可能减少投资的情况下,从系统结构、通 结构、技术措施、设备选型等方面综合考虑,以确保系统中可 靠性运行。长寿命系统选用
12、比使用环境参数高两个级别的高可靠性元器件, 从软硬件设计、元器件选择、系统配置和检测等多方面确保系 统能具有产品寿命。安全性体系运用了网段断绝手艺、用户验证、网络防火墙(拦截 非法URL)、HTTPS安全机制和加密SOAP协议等手艺以解 决传输安全、体系安全和息安全的需求。体系设置了不同级别 的预警、报警和跳闸机制,采用嵌入式硬件加密装置,完成了 设备级的安全保护。扩展性在体系中,所有的设备采用模块化设计,通、传感及控制 接口设计都遵循可扩充的原则,以完成体系的可伸缩性。既满 足了现有的需求又满足了体系投资的长期效应以及体系功用不 断扩展的需要。经济性(2)供电柜故障:门禁报警、输入高压/低压
13、报警、电源模块过流故障报警、 电源模块短路故障报警、模块事情温度过高报警、输出高/低压报警、防雷 模块故障报警、供电柜风扇故障报警、通讯故障报警;采集方式体系提供采集规则引擎和交互式的逻辑配置组件,完成先 进的采集策略。用户经由过程配置的方式完成对多种采集方式 的定义,体系支持以下几种数据采集方式:按时采集:体系按时自动采集(或终端主动上传)终端记 实的各类用电数据,对采集失败的终端数据有自动补采功能并给出相应运行记录。随机采集:系统可以对指定终端的指定数据进行随机数 据采集。事件响应:响应方式按道不同分为:a)在全双工道方式下,终端检测到客户端事件后主动向系统传送告警等事件记录;b)系统一终
14、端主从通方式下,待与系统通时立即随上行报 文向系统发出事件响应请求,系统响应终端请求召测相应的事件记录。采集类型对象供电柜数据类型事情状态控制策略、预设值输出侧电参数输入侧电参数采集故障息主要采集方式定时采集随机召测定时采集按时采集事件响应采集时间间隔默认60分钟随机默认60分钟默认60分钟随机备注可设置可设置可设置数据检查系统自动检查数据的完整性和合理性,发现异常数据或数 据不完整时自动进行补采。提供数据异常事件记录和告警功能, 提供数据修正手段对错误数据、不可补测的数据进行统计分析 处理。系统发现异常数据可按设置要求告警和提示。为了保证 采集数据完整性、正确性,对数据采集过程中可能出现的各
15、种 异常情况,采集子系统提供以下手段保障数据传输的完整、有 效。(1)系统提供规则引擎配置,支持用户合理分布各采集 服务器的采集任务和采集策略,并支持多采集前置采集义务的及时调整和义务均衡。(2)可通过配置,灵活设置采集失败的重试策略,制定故障终端的采集测试策略,根据终端的故障与恢复情况,自动判断并调整采集任务,有效保证所有终端采集的顺利进行。异常处理体系对数据的合理和完整性进行检查,发现采集义务失利和采集数据异常,记实详细息,并进行报警。统计数据采集成 功率、采集数据完整率。(1)在数据解析检查过程中,发现数据不合法或 不完整的,需要将其列入补采名单,在适当的时候进行补采。(2)对于数据采集
16、经常有延时的终端,需要阐发原因, 并对这些延时的终端和数据做记录。系统可完成终端上报异常告警息处理,完成系统采集数据 异常分析处理,系统可根据时间、采集点查询历史异常事件, 也可查询相关数据(负荷、电量等);通安全体系的远程通采用软硬件相结合的高安全公私钥加密体系, 并建立内部身份认证中心对整个通讯网络进行安全管理,并按 时更新密钥。短距离通采用AES128高安全加密和密钥定期更 新机制,完成了高可靠的网路通环境。如下图所示:远程通安全认证管理中心注册体系秘钥管理体系证书体系签发体系照明体系通讯服务负载均衡服务器通讯服务器互联网集中控制器集中控制器集中控制器公钥私钥ECC+AES128 高安全
17、通加密公钥私钥ECC+AES128 高安全通加密公钥私钥ECC+AES128 高安全通加密如图上所示,认证管理中心主要负责注册、密钥管理、证 书管理及签发等功用。为了保证安全,每个会合器拥有全局唯 一的一套密钥,并受控于认证管理中心。每个会合控制器与监 控中心的通首先要经由过程认证中心的身份认证和答应,才能 进行各项数据的采集和控制,完成远程通的访问控制和授权管 理。近距离通安全近距离通分无线通和电力线载波通,两种通方式均采用 AES和ECC高安全数据加密机制,并使用安全的密钥更新机 制定期更换密钥,防止网络破解攻击。在设备出厂时,默认有 个初始网络密钥,设备上线后将自动更新网络密钥,且更新密
18、 钥的过程中使用一把会话密钥来加密,达到了双重加密的作用, 极大程度提高了通的安全性。召测功用召测功能提供对单个或多个采集控制点进行数据召测。即 任何时候在服务器上主动提取控制终端的数据;控制终端能够 随时接受召测,上报相关数据,实现远程监测功能。数据采集是智控系统的核心部分,是开展数据分析和应用 的基础,对数据的准确性、实时性、扩展性等均有很高的要求。 鉴于用户息采集系统包含终端种类众多、数量庞大且存在多种 通协议,为了方便管理和扩展,建立数据采集统一平台。图示 如下:1.322告警息监视告警息监视是监控中心系统最常用的部分,监控中心通过 该功能实现对全区公共照明设备的故障报警监控、故障在线
19、检 测、故障维护跟踪、故障历时查询等功能。综合监测综合监测用于监控辖区内所有公共照明设备,可按不同维 度展现其团体运行情况,可自定义显示内容,包括:各路段及 时路灯开关情况、亮度值数据、及时天气状况、亮灯率、故障 告警数量、灯具分布、用电量比较等。告警监测告警列表用于显示各个体系节点自动上报的告警息,并根 据用户自定的故障等级采纳不同的处理方式。体系对故障告警 息的处理与保护模块紧密结合,形成从故障告警息自动上报监控中心体系,到保护义务单下发,到完成故障保护全过程的跟 踪管理。(1)告警处理告警处理分为预处理与紧急处理两种情况:预处理:对于一般故障告警,存在自我修复可能,或现场 操作等情况时,
20、可以由监控人员自行判断生成维护任务单或忽 略不处理。当选择预处理时,先把该故障选择一个维护单位负 责,在维护管理中,即可直接生成该维护单位的任务单。紧急处理:对于高级级别高的紧急故障,支持可以直接生 成相应的保护义务单,并向保护单位联系人发送提醒。(2)地图定位系统集成GIS地图功能,可将故障路灯精确的在地图上 定位并显示出具体的故障原因,具体如下图:及时亮灯率实时亮灯率监控是通过对每个地区的终端进行监控,定时 读取终端的运行情况息所得,可真实准确地反应该地区的亮灯 情况。及时在线率实时在线率是监控辖区内所有终端设备的通情况。当终端显示为离线时,表示终端与监控中心间存在通问题,可以快速 的采取
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