城市照明智能化控制系统发展研究
摘要:从20世纪90年代开始,城市照明飞速发展,对满足市民夜间交通和社会活动的功能性需求,展示城市文化内涵,彰显城市经济水平,繁荣城市夜间经济,提升市民人居环境质量,美化城市夜间景观等,都发挥了积极的作用……
1 前言
从20世纪90年代开始,城市照明飞速发展,对满足市民夜间交通和社会活动的功能性需求,展示城市文化内涵,彰显城市经济水平,繁荣城市夜间经济,提升市民人居环境质量,美化城市夜间景观等,都发挥了积极的作用。城镇化的扩大,带来道路及其配套照明设施的大量兴建,而景观照明的发展则更为迅速,近年来不少城市的景观照明设施迅速增长,数量甚至超过了功能照明。初步统计,我国照明行业已形成2000多亿元的产业规模。
随着城市照明设施的迅速增加,推广绿色照明,节能减排的任务迫在眉睫,动态智能化控制是从管理上落实节能工作,提高管理水平的一个重要技术手段,是保障绿色照明节能工作开展的有效措施。传统的手控、时钟控等简单照明控制方法已不能满足管理需求,充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个非常迫切的课题。
2 城市照明控制系统的发展沿革
我国城市照明控制技术的发展主要分三个阶段:
第一阶段 20世纪70、80年代
控制方式以人工控制、时钟控制方式为主,系统以单体或有线网络为主。只能起到开关灯控制。人工控制方式是通过在需要开关灯时,派出人员操作现场控制开关来实现对路灯的控制。这种方式投入较少,但管理难度大、安全系数低、工作量大,仅能用于设施量较少时的运行管理需求。时钟控制方式是指通过时钟控制器实现一般状况下的路灯开关控制。这种方式可降低人力投入,成本较低,但应变能力较差,无法根据气象条件与能见度变化灵活开关灯。不同时钟控制器会出现时差,不能做到同步运行,更无法及时反映照明设施的运行情况。
第二阶段 20世纪90年代,21世纪初
以“三遥”为特征的动态智能控制技术开始逐步推广应用。“三遥”主要指“遥控、遥测、遥讯”,“三遥”包括一套控制中心计算机系统和分布在现场的监控终端组成,信号传输采用数传电台或无线公网通信方式,可以实现初级的动态智能控制,基本解决了城市照明监控需求。通过在照明控制箱内安装监控终端,采用无线方式与监控中心主机相连,实现对城市照明设施监控。
系统通过采集电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、亮灯率和故障信息,全面了解照明系统的实时运行情况,同时系统还可方便实现远程自动抄表、故障报警、故障隔离等多种功能。这种控制方式自动化程度较高,应变能力较强,并提供多种工作模式,可检测设施故障,但无法精确定位故障地点,故障智能化判断能力较低,不能满足设施精细化管理需求。
第三阶段 近年以来
伴随着城市化的快速推进,城市照明设施量大幅增长,精细化管理要求越来越高,因此通过智能化、信息化等科技手段不断提高管理能效,在原有“三遥”系统基础上进行提升和完善,以地理信息系统(GIS)平台为基础,融合了物联网技术的动态智能化综合管理系统开始进入照明领域。其功能强大,不仅能够实现对设施的准确监控,而且整合了对人员、设施、机械和材料的精细化管理。
3 苏州市城市照明控制系统现状及存在问题
3.1 苏州现状
苏州按照管理体制分为苏州城区、园区、新区、相城区和吴中区五个管理区域。苏州市城区照明监控系统建于2002年,采用VHF无线专用通信网方式。2010年进行系统升级,至2012年共运行终端1029台,其中路灯459台,景观照明570台。
工业园区照明监控系统建于2006年,采用GPRS公网通信网方式,至2012年共运行终端1097台,其中路灯518台,景观照明579台。另外安装运行节能器38台、线路防盗设备2000余套。
高新区照明监控系统建于2000年,采用VHF无线专用通信方式,共安装终端358台。系统于2010年进行升级,采用VHF无线专用通信网及GPRS公网通信网共用方式,至2012年共有运行终端635台,其中路灯587台,景观照明48台。
吴中区照明监控系统建于2006年,采用GPRS公网通信网方式。至2012年共有运行终端136台,均为路灯控制终端。
苏州相城区照明监控系统建于2007年,采用GPRS公网通信网方式。至2012年共运行终端247台,其中路灯123台,景观照明124台。另外安装运行线路防盗设备140余套。
3.2 现有照明控制系统应用中存在的问题
通过调研,省内现有的控制系统大部分运行时间已经超过十年,系统的稳定性、操作性、维护便利性以及满足管理需要等方面还存在以下问题:
(1)专网电台通讯方式的通讯结构是一点对多点,通讯速率过低,随着系统容量扩大,数据巡测、指令执行反应较慢,指令发出后,需要较长时间才会做出指令动作,没有良好的即时响应性。对数量逐步增多的监控系统来说,其通讯速度、数据传输能力及指令响应性受限制,不能满足发展的要求。
(2)专网电台通讯方式采用串行通讯方式,经常导致指令丢失,使得通讯连接断裂,经常会有一定数量的终端控制点与监控中心失去连接,使得中心对它们处于不可控制状态。
(3)高层建筑越来越多,阻断专网通讯连接,造成通讯盲点不断增加,需要增加信号中继铁塔,既增大了资金投入,又增加了维护量和维护成本。
(4)“三遥”监控终端结构多为非模块化结构,采用非标准化的主板单芯片处理数据,可维护性比较差,某一小功能组件出现故障,需要更换整块主板甚至整机设备,既增加了维护成本、又增加了系统故障排除周期,同时使得系统的可扩展性也受到了很大局限。
(5)系统软件能实现基本的照明监控、远程控制开关灯、设置开关灯策略等,未整合智能电表远程抄表、节能设备监测、电缆防盗系统监测等功能。
(6)目前城市照明监控系统缺乏统一技术标准,自成体系,不同厂家的控制系统不能相互兼容,阻碍了防盗、单灯等先进技术的推广应用。
(7)基本采用模拟地图,未能采用数字地图,设施定位不准确,没有设施属性和相关资料。
(8)目前技术主要控制到控制箱,不能监控到单灯,无法满足精确监控要求。
原“三遥”系统提高了城市照明管理水平和工作效率,随着技术的不断发展,已不能满足日益提高的管理要求,其采用的控制方式已逐渐显现弊端;随着新技术、新产品的不断成熟应用,国内同行业管理部门也已纷纷采用更成熟、更先进的技术实现照明监控管理。因此,为了满足日益发展的城市照明管理需求,有必要对原“三遥”系统进行整体的升级改造,实现城市照明的科学化、现代化管理。
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