浅谈城市照明监控系统的开发设计

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伴随着中国经济的快速、稳定发展，中国的城市建设进入了一个日新月异、蓬勃发展的时期。各地在城市基础设施、硬件环境的建设上投入了巨大资金，同时，随着现代高科技的广泛应用，特别是电子技术、通讯技术、信息技术的飞速进步，中国的城市信息化建设也迅速发展起来，许多城市都提出了建设“数字化城市”的构想和战略。

　　一、选择城市照明监控系统的考虑因素

　　根据我们与许多城市路灯管理部门交流调研的分析看，路灯管理部门在选择路灯照明智能监控系统时一般主要考虑了以下几个方面：

　　1、技术先进，稳定可靠，能够保证系统的技术紧跟发展潮流，不会落伍。

　　2、实现对路灯的遥测、遥信、遥控、遥调、遥视“五遥”功能。

　　3、主站监控系统*作简便，功能完善，地理信息，界面美观。

　　4、监控终端体积小巧，不用占用配电箱太大空间，不用增加改造资金，同时安装维修方便。

　　5、系统具有良好的扩容性。随着城市规模的不断扩展，城市路灯的数量不断增加，这就要求安装的路灯监控系统必须要有很好的扩容性。

　　6、系统的控制方式灵活，通讯方式适应目前通讯技术不断发展的趋势，与建设“数字化城市”的战略相适应。

　　二、LEAD－2000城市照明监控系统的设计探索

　　根据以上的分析，结合目前路灯监控系统的使用要求和下一步的发展趋势，我们进行了广泛的实际交流、技术研讨、现场考察和论证，开发研制成功了新一代的LEAD－2000城市照明监控系统。在设计LEAD－2000照明监控系统时，我们不仅紧扣用户所提的要求，而且在设计上进行了一些相对独特和新颖的探索。

　　1、结构小巧的分布式设计

　　我们的监控终端采用分布式结构，由通讯管理单元、控制单元、测量单元、采集单元、电源单元组成，每个单元可独立完成工作，易于扩充，系统最大可支持127个单元，扩展方式可支持1024个单元。结构更加小巧，既可分散安装也可集中安装，在现场很方便，从而可以有效地利用用户原有的配电箱，大大减少了工程的工作量，保护用户投资。

　　此外，系统采用多CPU方式，任一单元出现问题，不影响其他单元的运行，大大提高了系统的可靠性。多主方式，无损碰撞竞争总线，每个单元都可作为主机主动报警。

　　2、高可靠性、安全性的硬件设计

　　系统在硬件设计上突出了以下几个特点：

　　1）采用最新的电力电子技术，使系统的技术紧跟发展潮流，保证系统相关技术在十年内不会落后，使用的器件不会被淘汰，不会出现由于相关器件的停产，而造成系统无法维护的问题。开发人员具有丰富的经验，可根据用户的需要进行个性化开发，使系统更加贴近用户需要，从而可以满足不同用户的需要。

　　2）系统可采集每个单元的状态，一旦某个单元出现故障时，其他单元可将该单元的故障信息上传，而不必到开灯时才发现故障，使处理故障的时间大大缩短，检修设备更加方便。

　　3）系统采用I2C总线，速率可高达400K；采用了高性能的单片机，使每个单元的器件大大减少，减少了系统运行的瓶颈，从而大大提高了系统的可靠性。

　　4）终端内部具有可断电运行的实时时钟，在FLASH存储器中存有可在线下载的运行时间表，终端既可以按固定存储的时间表自动运行，也可接收主站的*作命令，终端的开关灯*作可以不依赖通信系统自主运行。

　　5）采用直接交流采样，不用变送器，减少中间环节，测量精度高，结构小巧，采用傅立叶矢量算法计算亮灯率，更真实反应现场路灯的运行情况。系统基于电力系统RTU设计，所有I/O及通讯接口采用光电隔离，具有高可靠性和安全性。宽范围工作电源，电源短路保护电路采用无熔断保险设计，故障恢复后可持续工作；宽温度工作范围（-30℃～＋70℃）。

　　3、方便的控制方式

　　控制单元采用经纬度自动生成开关灯时间表，并可针对每个地区的不同情况进行修正，主站只需将经度、纬度、修正参数下发给分站，分站即可自动生成时间表，避免了主站将全年时间表下发，由于数据量太大，造成丢失数据的问题。控制单元每路可支持自动方式每夜8次开关灯*作，手动控制无限次，每路控制可有不同的时间表使用户运行方式更加多样化。

　　4、支持多种通讯方式

　　通讯可支持无线电台、光纤、CDPD、NORTON、GPRS/GSM等多种通讯方式。

　　GPRS/GSM通讯方式，采用了特别的处理，既可单独采用GPRS方式，也可单独采用GSM方式，还可以采用GPRS/GSM共存的方式，两者可方便的进行切换。采用GPRS/GSM方式时，采用锂电池后备，并利用模块控制充放电，在高压失电时后备时间可达48小时。

　　同时具有远程抄表和单灯控制通讯接口。

　　5、灵活的组态方式

　　系统采用在线编程方式，在用户现场提出特殊要求时，不用拆卸设备，不用特殊的工具，即可方便进行现场在线编程，从而可以使系统更加贴近用户。分站支持主站对各种参数进行远程下载，对于系统运行参数的修改不用到现场进行，既可减少安装调试的时间，又可方便运行人员根据实际情况对运行模式作出针对性的修正，大大提高了工作效率。

　　三、LEAD－2000城市照明监控系统的运行效果

　　目前，LEAD－2000城市照明监控系统在青岛市城阳区已经稳定运行较长时间，不仅提高了工作效率，降低了运行成本，特别是针对用户提出的100％亮灯率的问题给予了很好解决。

　　通过LEAD－2000城市照明监控系统的开发，我们总结了一些经验，提出来与同行分享，希望对大家的工作能够有所帮助。