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1、CDK城市灯光监控系统第一章 前言随着城市建设的飞速发展和社会文明的进步,城市面貌发生了前所未有的变化，同时人民生活水平也提高到了一个新的高度,对美好生活环境的追求更加迫切。美丽的城市灯光让人更加心旷神怡，同时营造出现代城市科学和艺术完美结合的照明效果，树立城市的品牌形象，所以城市灯光的规模和质量已成为城市现代化水平的标志之一。自我国加入WTO以来，政府、城建部门和人民群众都对城市灯光的质量和管理提出了更高的要求，本公司应社会的需求自主开发了CDK系列城市灯光监控系统，并经几次升级换代，已成为深受广大用户欢迎和好评的、使用可靠的智能化灯光监控系统。美丽的夜景灯光必须采用先进的管理来保证。目前，
2、全国部分大中城市已采用先进的控制系统实现对夜景照明的智能控制，取得了很好的经济效益和社会效益。第二章 用户需求分析2.1 城市照明工程的现状目前国内部分大中城市的灯光已采用了先进的集中监控系统，但大部分城市仍是延用传统的以钟控、人工控制为主的管理系统，存在以下问题：1、系统复杂，难以统一管理城市灯光类型众多，有道路照明、广场照明、桥梁照明、公用景点应急灯光以及高层建筑的泛光等，使用传统的控制方式，难以统一管理，另外许多路段、景区的灯光由不同的业主负责管理，相互各自为政，缺乏统一协调。2、灯光系统覆盖面广，维护困难，维护力量严重不足，疲于奔命城市灯光系统的覆盖面广，对系统的运行情况需要每天晚上派
3、人及车辆进行巡视，不仅费财费时费力，而且维护人员疲于奔命，灯光损坏情况不能及时掌握以及反馈，给快速维护带来困维。按照国家建设部的要求，城市每200盏灯必须配置一个维护人员，按此要求大部分城市维护人员严重不足，也是目前管理跟不上的重要原因。3、开关控制效率低，用电浪费现象严重目前大部分城市灯光采用的是人工管理模式：一是使用人工开关灯控制，由工作人员在需要的地段和需要的时间，人工开关灯；二是使用机械钟控开关灯控制方式，在每一开关柜上安装一个机械时钟控制器，设定开关灯时间。如果需要调整开关灯时间，则必须人工到各现场调整每一个机械时钟控制器，工作难度大，造成开关灯时间不能及时变更，难以做到合理开关灯，
4、用电浪费严重。特别是在需要完成一些紧迫的特殊任务时，例如临时开关灯，就更不能快速反应满足领导的要求，造成负面影响。4、存在安全隐患，无法快速掌握运行状态，安全无保障，统计困难城市灯光系统庞大复杂，对各种漏电、触电、短路、跳闸，电缆和灯具被盗、破坏等现象不能及时发现，存在较大安全隐患。也无法对整个系统每一个配电柜的电压、电流、功率等数据进行每天统计，不能及时快速地掌握灯光系统的运行状态。2.2 城市照明工程的需求根据调查分析，目前大部分城市灯光系统改造的需求主要有以下几个方面：1、统一开关、集中控制集中监控，统一管理，提高工作效率，使整个城市灯光实现监控中心“一把闸刀”控制管理的目标。2、实现遥
5、控、遥信、遥测通过现代通信技术实现全市灯光的通信连接，通过计算机技术实现对全市灯光的统一控制，通过先进的测控技术，实时或定时监测全市灯光各回路的电压、电流、功率、电量及故障等工作状态，实时掌握系统的运行情况，并且对运行数据进行记录，以便查询和统计，从而提高系统维护的工作效率，减轻工作人员的工作负担。3、灵活设置开关时间及组合随着季节变化和特殊情况发生，需要对全市的灯光的开关灯进行灵活的调整，采用先进的灯光监控系统，工作人员在监控中心即可在任意时间对任意一个、部分或全部路灯进行开、关灯调整和进行艺术照明效果设计，营造城市整体照明艺术效果。4、自动报警对各种故障，如漏电、触电、短路、断路、跳闸、停
6、电、异常亮灯、门禁报警、灯具电缆被盗等，能及时自动上报监控中心，做出及时的处理。5、查询、统计报表实现对照明数据的查询、检索、统计、维护、更新功能，对于每天的设备运行状况及告警信息记录在案并形成报表。6、节能按照国家建设部的要求，城市灯光要能够让“城市亮起来”，同时让“电费降下来”。通过建设先进的城市灯光监控系统，可以通过设置不同路段，不同时段采用不同的亮灯方式，再结合远程调压技术，可以达到既让城市灯光亮起来，又让电费降下来的目的。第三章 系统设计原则根据城市照明工程目前的需求和未来的发展，本公司所设计的城市灯光监控系统遵循以下原则：1、可靠性由于灯光监控系统一般工作于室外,有时会遇到极其恶劣
7、的气候和环境条件,再加上强弱电并存,干扰严重。同时城市灯光规模庞大，系统复杂，发生各种故障时影响面大，影响程度严重，因此要把系统的可靠性放在第一位。本系统通过采用先进的技术来保证监控系统能够在室外长期稳定地运行。2、实用性本系统的设计以方便、简捷、高效、实用为目标，操作平台整体设计、统一操作，采用电子地图和仿真电子监控仪表界面方式进行直观显示，既充分体现快速反应的特点，又方便操作人员进行业务处理和综合管理。本系统设计时还可以根据用户要求，对用户关心的功能认真考虑，而适当的剔除花俏不实用的多余功能，这也是提高可靠性和经济性的一个重要措施。3、可扩展性考虑到城市发展和通讯方式的不断发展与变化，本系
8、统在结构、容量、通信和处理能力等方面具有强大的扩充能力。本系统设计中采用模块积木式结构设计，预留设备扩展接口，充分保证了系统扩展能力。本公司研制的灯光监控系统还允许扩展其它监控设备，如消防报警系统、视频监控系统等，通过挂接扩展服务软件可以实现与上述系统的无缝连接。4、易升级软件升级不单单指监控中心软件可以在将来得到升级，而且还包含了外围监控终端设备芯片级的软件也可以在将来进行在线升级，确保用户投资得到保值。5、安全性本系统设计不但充分确保硬件设备和维护及操作人员的安全问题，同时具有完善的文件系统、数据库备份和恢复方案。本系统可对应用软件进行权限设置和加密处理，防止非法用户的恶意侵入，保证系统的
9、安全。6、易维修性系统结构整体设计、模块化设计以及各单位故障的定位方便，便于设备维修。7、经济性采用成熟的先进技术，选择性价比高的技术和设备，降低系统一次投资费用和日常的维护、维修成本。8、先进性本系统使用了嵌入式计算机技术、通信技术、测控技术、计算机软件技术等先进的技术，保证了系统的先进性，符合当今技术发展的潮流。9、环保性注意环保,本系统设计体现了以人为本的精神，与城市环境相协调。第四章 系统构成4.1 系统结构图监控中心有线连接远程基站灯杆局域网Internet大屏幕显示系统服务器工作站工作站无线主站无线中继站无线中继GPRS、GSM网络其他通信网络无线中继无线连接单灯模块主控机后备机通
10、信单元扩展单元打印机通信网络CDK城市灯光监控系统主要由监控中心、通信网络、远程基站、单灯模块和监控软件组成，可根据不同城市情况组成不同规模、不同需求的系统。4.2 监控中心监控中心是系统的管理核心，对外围设备的控制，均通过监控中心来实现。监控中心的规模可大可小，小到使用一台计算机，大到包括计算机网络，大屏幕显示设备等在内的大规模监控中心，均能够实现监控管理的功能。监控中心一般由主控机、后备机、显示设备、通信单元、扩展单元、打印设备、供电设备和计算机网络等组成。4.2.1 主控机主控机是系统的核心，所有控制指令均通过主控机来完成，并且主控机需要接收来自远程基站的数据及告警，需要长时间不间断运行
11、，一般采用工控计算机来完成。如果不需要长时间开机，也可以采用质量较好的品牌商用计算机来替代。4.2.2 后备机在主控机出现故障时，后备机可以及时取代主控机的控制地位，不中断系统的正常运行。一般而言，后备机不采用工控计算机，只使用质量较好的商用计算机来完成备份功能。当对系统的要求不高时，可以不使用后备机，而使用其他备份方式。4.2.3 显示设备为了直观显示系统的运行状况，监控中心可以配置大屏幕显示设备。根据城市灯光监控的特点，显示设备一般使用多媒体背投大屏幕来完成主控机监控界面、城市地图、视频监控等大画面的显示。大屏幕显示的内容完全和计算机屏幕同步，画面细腻，色彩丰富，随时可以改变显示内容，档次
12、高，效果好，是目前较为先进和实用的大屏幕显示技术。当然，如果经济条件暂时不够宽裕，也可不采用大屏幕显示设备。4.2.4 通信单元本系统可以使用并且兼容当前各种通信方式，包括无线数传、GPRS、GSM、485现场总线等，针对不同通信方式，采用不同的通信单元，实现主控机与远程基站的通信。4.2.5 扩展单元监控中心除了基本的“三遥”功能外，还可以扩展其他功能，主要包括：1、光控接口：通过光照度仪，采集当前日光照度，输入到主控机，结合全年开关灯时间表，自动实现光控与时控相结合的控制方式。2、GPS卫星定位及授时系统：准确接收来自卫星下传的城市所在经纬度和格林威治时钟，输入到主控机处理，计算出城市所在
13、经纬度的全年日落日出时间表，形成全年开关灯时间表，并对所有远程基站进行较时，保证系统开关灯的合理性和准确性。3、短消息报警：当监控中心处于无人值守，系统出现了跳闸、停电等故障时，主控机能够将报警内容通过短消息方式发送到指定的号码，使故障能够得到及时处理。4、互联网控制接口：控制人员无论身处何地，只要能够连接互联网，通过系统的互联网接口，在通过安全密码验证后，即可实现异地远程对系统的查询和控制。4.2.6 打印设备打印设备使用A3或者A4幅面的彩色喷墨打印机或者黑白激光打印机，可满足监控中心的一般管理需求。4.2.7 供电设备包括8小时不间断电源、电源稳压、防雷接地等方面，保证监控中心的设备有一
14、个可靠的供电环境。4.2.8 计算机网络监控中心除了对监控系统的外围设备进行管理外，还可以建设或连接现有的办公局域网，将主控机和后备机统一在该局域网中，实现网络操作和管理。网络中的每一台工作站均可以共享主控机的数据，显示系统设备的工作状态。通过权限的分配，网络工作站也可以通过主控机发送监控指令。根据实际需要，网络规模可大可小。4.3 通信网络通信网络负责实现监控中心和远程基站的数据通信，实现监控中心指令的下传和远程基站数据的上传。在国内，灯光监控一般采用以下几种通信技术：全有线方式、无线专网、无线公网、电力载波等。其中，使用最多、技术最成熟的是无线专网通信技术。4.3.1 各种通信方式的比较1
15、、全有线方式：有RS 485总线和光纤通信网方式等，通信速度快，可靠性高。缺点是施工难度大、建设费用高，最好和城市的管线施工同步进行。2、无线专用网方式：采用230MHz无线频点，传输速率为1200-4800bps，运行成本低、实时性好、实用性强，能够实现点对多点的通信，方便地实现选控、组控和群控，应用广泛。不足之处是建网初期费用较公用网高，没有公用网覆盖面广。3、公用网方式：包括GPRS 、GSM等，传输速率高，网络覆盖面广，系统稳定可靠，抗干扰性好，不需用户自行维护。其不足之处是建设费用和通信费用相对较高，特别是运行费用，每年每站点都必须交纳一定的通信费用。4、电力载波通信方式：采用电力线进行数据传输的方式，不需要重新布线，但可靠性差，通信距离短，无法实现全城范围的通信。 4.3.2 通信网络选择通过上述分析比较可知，各类通信方式各有优点和不足，但总体而言，通信手段的多样化和混合化是发展的趋势。结合实际情况和灯光分布情况，本系统采用以230MHZ无线智能中继为主，同时兼容RS485总线、GSM、GPRS等的通信方式，在同一系统中可以根据实际情况采用多种方式混合使用，充分发挥各种通信方式的优点。4.3.3 通信网络结构有线
