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基于无线通信技术的路灯监控系统设计

来源:中国一卡通网  作者:  发布时间:2012-02-09 09:47:22  字体:[ ]

关键字:无线通信  单片机  PLC  路灯监控系统  

摘   要:本文介绍的无线路灯监控系统能够高效、可靠、及时、准确地监测和收集辖区域内的照明、亮化等数据,并对城市集中管理系统的照明运行情况、路灯偷盗情况乃至寿命做出正确分析,同时也为决策者提供了数据和管理执行手段,提高了城市公共设施的综合技术与管理水平。


  1.3 路灯监控终端

  目前,无线路灯监控终端设备种类较多,较为常用的有:采用单片机为核心的分布式控制系统,并以此为基础的企业标准终端;以PLC工业总线为特征的终端。

  以单片机为核心和多种接口电路形成的路灯测控单元,是一种远端测控单元装置,负责对现场信号、工业设备的监测和控制。结构小巧,功能多样,抗电磁干扰能力强,价格相对PLC较低。但模块程序的编写无统一的标准,缺少通用性,且硬线连接设备上远不及PLC方便。 

  PLC可处理模拟量、数字运算、人机接口和网络。由其构成路灯测控单元结构小巧,功能多样,抗电磁干扰能力强,工作温度湿度范围很大,且价格相对便宜,特别适用于户外无人值班的设备监控。PLC预集成了多个通信端口,包括以太网和串口(RS一232/485),可方便地接入远传数字电度表,并依据通信协议读取资料,可准确地将本监控点的用电量、电压、电流、有功功率、无功功率等参数上报到监控中心。

  通过以上对两种控制终端的比较并根据本工程的实际情况,在设计中选择以PLC为控制单元的终端控制器是较为合理的。基于PLC的无线路灯监控终端的系统构架如图5所示。该终端具有如下功能。 


  (1)采集功能。每个监控终端可对路灯控制柜中的模拟量进行采样,直接同现场线路对接,并可根据需要进行扩充。

  (2)远程抄表功能。自带的RS一485通信接口可方便的接入远传数字电度表,并依据通信协议读取资料,可准确的将本监控点的用电量、电压、电流,有功功率、无功功率等参数上报到监控中心。

  (3)命令执行功能。可随时接收、判断、执行主站下发的遥控、遥测、遥信等命令,具备现场手动控制功能。

  (5)交流采样功能。对现场电流电压的采集均直接进行交流采样,采集精度为0.5%,相关数据经处理后送至路灯监控中心。

  (6)脱机自动运行。具有自控功能,当通信故障或主站停机时,监控终端自动转换为自身时控模式,依照预先设定的时间完成开关灯控制。

  (7)数据处理功能。自动连续采集、处理设备的各项运行数据,同时将数据存入相关数据变量中,以备主站需要时传送数据。

  (8)单灯或多灯故障检测功能。可根据线路运行参数计算出阻抗值,与动态存储的终端上、下限告警值进行比较,依据设定的限值检测出单灯或多灯故障信息,同时上报主站。用阻抗法检测单灯或多灯故障的主要优点是可排除电压波动时对故障报警的影响。

  (9)运行线路故障保护告警功能。在设定时间内连续检测出运行线路故障时,监控终端会首先进行线路保护,同时向主站上报告警状态及告警参数;监控终端预留多个状态量检测口,用以完成供电回路工作状态异常及防盗、防火检测。

  2 系统的特点

  2.1 系统优点

  (1)先进性。系统各环节设计具备良好的兼容性,有效避免局部损坏而导致系统瘫痪,系统能监测和控制不同配置(配置指电气设备的数量)的配电箱,符合自动化监测和控制设计标准。

  (2)可扩充性。系统软件采用组态设计及在线参数设置,用户可白行增减终端设备,系统硬件采用模块化结构,确保升级或扩充时不改变已有的系统结构,不需淘汰原有的系统设备。系统可扩展城市光彩亮化监控系统功能,还可预留城市给、排水控制系统的各种功能,以及预留城市排污监控系统的接口。

  (3)系统的可维护性。无线监控终端机选用标准通用的PLC工控产品,稳定性好、可靠性高,便于故障判断和处理,模块及外围器件全部采用导轨式安装,插接式端子,易于维护和更换。

  2.2 系统功能

  (1)动态监测城市路灯网络,即在路灯监控中心可了解每个路灯控制柜的开关状态,回路电流、各相电压、亮灯情况、功率因数、运行状态、耗电量等数据,同时可在路灯非通电状态下监测电缆状态信息,对电缆失窃情况实时报警。

  (2)实时城市道路亮灯信息及有关电量信息在监控终端上直观显示,可以按指定管理区、道路对路灯进行控制,控制中心人员可根据天气、气候变化及时开启、关闭路灯,同时保证区域开关时间的一致性和随意性,可以远程设置某个时间段内部分回路的开关(半夜灯)状态,节约电能。

  (3)自动计算亮灯率即能根据电压、电流、有功功率和功率因数的变化自动进行亮灯率估算。

  具有现场手动或远程手动,对监控器各个参数进行设置的功能。

  (4)可采用时控、光控或两者相结合的控制方式进行自动和手动控制;可采用卫星自动校时系统(GPS),对系统进行自动校时;通过因特网,系统可以实现“三遥”功能即遥控、遥测、遥信。

  (5)系统需采用多级操作口令和自动密码保护,来对系统实行安全管理;通过不间断的巡检控制终端的运行状态随时接受和处理上报信息;可自动监测路灯损坏情况,将相关信息传送到监测中心及时通知维护人员。

  (6)可对白天亮灯、晚上非正常熄灯、配电箱电路故障、电压电流越限和供电线路停电等故障进行自动告警;具有记录查询统计功能,可根据年、月、日统计数据进行查询,显示的数据可打印输出。

  3  结 语

  该无线路灯监控系统已于2008年12月通过验收,至今运行良好,该系统使开发区管理单位能够高效、可靠、及时、准确地监测和收集辖区域内的照明、亮化等数据,并对城市集中管理系统的照明运行情况、路灯偷盗情况乃至寿命做出正确分析,同时也为决策者提供了数据和管理执行手段,提高了城市公共设施的综合技术与管理水平。

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