先进路灯智能控制系统方案

第1页共14页目录1项目概述...................................................................................................................................21.1智能控制系统主要功能...............................................................................................21.2智能控制系统优点.......................................................................................................32智能控制系统的功能原理.......................................................................................................33智能控制系统的组成...............................................................................................................43.1智能控制系统监控中心服务器及其后台管理软件...................................................43.1.1概述...................................................................................................................43.1.2服务器解决方案...............................................................................................53.2智能控制系统现场控制柜...........................................................................................53.2.1主控板...............................................................................................................63.2.2GPRS/GSM模块..............................................................................................93.2.3三相电参数数据综合采集模块.....................................................................103.2.4漏电保护单元.................................................................................................113.2.5柜体门开关检测装置.....................................................................................123.2.6柜体温度检测与散热装置.............................................................................123.2.7光控装置.........................................................................................................143.2.8开关电源AC-DC...........................................................................................14第2页共14页1项目概述1.1智能控制系统主要功能本方案采用无线通讯方式来远程监控路灯控制箱，设备安装完成后，不需要到达现场即可实现控制与监控的目的。以GPRS/GSM功能技术为核心，控制柜通过GPRS网络和管理中心进行通讯，接收管理中心的命令。该系统的主要功能有远程控制通信功能、多种方式开关灯控制功能、故障监测报警功能、三相电参数数据采集显示功能、漏电保护功能以及后台软件管理功能。1.多种方式开关灯控制功能系统的开关灯控制功能主要有四种1)远程控制开关灯，管理中心通过GPRS网络对系统进行校时，可以单独设置两组路灯的开、关时间，路灯实现定时自动开关；另外无论管理人员在何时何地可以通过短信的方式实现灯的开、关。2)光控开关灯，通过现场光环境的强弱，系统自动开关灯，节约电能，另外对于阴雨天气，能够提高路况的安全性。3)手动开关灯，现场人员可以通过系统预留的按键实现开关灯，避免人接触强电，降低操作的危险系数。4)具备纬度自动调整功能，设定的开关时间可随季节的变化进行自动调整。2.远程控制通信功能远程控制通信功能通过GPRS/GSM功能技术为核心，采用ZLG公司的WZG-28A无线模块，该模块具备GPRS以及短信收发两种功能。3.故障在线监测报警功能系统可以通过GPRS网络远程将监测的故障信息传输至管理中心，方便检修。4.三相电参数数据采集显示功能系统采用三相电参数数据采集模块，通过485总线可以有效的采集到三相电压、电流、电能、有功功率、无功功率、功率因数(据此可以建议客户增加补偿装置)。5.漏电保护功能系统关于漏电保护功能，可根据实际情况管理人员通过后台软件可设置漏电电流的阈值以开启保护、报警。6.后台软件管理功能管理中心可放置一台工控机，预装润泽公司自主研发的后台管理软件，以便管理中心能够实时控制现场路灯的运行模式、监控路灯的运行状态以及各种监测各种故障信息方便维护人员维护。系统控制功能示意图如图1所示。第3页共14页管理中心服务器主控板GPRSGPRS/GSM模块RS232三相电数据采集RS485ZWG-28A用户手机0-1mA漏电电流信号SMS零序电流互感器AC/DC接近开关T温度探头各种开关信号量交流接触器光控继电器12V/5VDC图1系统控制功能示意图1.2智能控制系统优点采用照明无线远程控制系统以后，全市范围的全夜灯、半夜灯和景观灯的开/关均可实现自动控制。同时，由于照明自动化系统具有自动报警功能，调度人员可以在故障发生后的数秒钟内及时了解故障的地点和状态，为及时进行修复提供了有力的保障。无线照明监控系统能提高开/关灯的可靠性和可检查性，避免白天亮灯情况的出现；同时，系统采用光控和时控相结合的控制方案，在预置的时间区段内根据光照度决定路灯的开或关，既能在阴雨天自动延长照明时间，又能在晴好天气自动缩短照明时间；这些措施既可满足市民对道路照明的需求，又避免了路灯的无谓开启，减少了开灯时间,从而节约了大量的电能。2智能控制系统的功能原理本方案采用无线通讯方式来远程监控路灯控制箱，设备安装完成后，不需要到达现场即可实现控制与监控的目的。以GPRS/GSM功能技术为核心，控制柜通过GPRS网络和管理中心进行通讯，接收管理中心的命令。管理中心实现一个智能控制系统，该系统实现了对路灯的分时开关控制，故障信息的检测，各种信号采集远程测量等功能。第4页共14页智能控制原理框图如图2所示。计算机用户GPRSGPRSGPRSSMSGPRSSMS短信图示说明服务器基站路灯控制柜图2智能控制原理框图3智能控制系统的组成智能控制系统的组成主要包括两部分：智能控制系统监控中心服务器及其后台管理软件、智能控制系统现场控制柜。3.1智能控制系统监控中心服务器及其后台管理软件3.1.1概述路灯的监控方式有以下两种：1)手机方式：通过给路灯控制箱发送一条包含设置信息的短息即可。控制箱收到设置短信后，把设置信息保存起来，进行定时控制路灯。用户还可以通过短信对路灯控制箱进行系统校时，防止错误时间闭、合路灯。短信业务具有应用方便、操作简单、费用低等优点，在越来越来多的分散式、不易布线的监控系统中已经得到广泛的应用，但是短信的方式有5-10s的延时控制，这是短信控制的缺点。1)服务器方式：第5页共14页用我们提供的上位机软件(路灯管理中心)，用户只要在相应的应用窗口对控制柜校时，同时可以对路灯的闭、合时间进行设置，上位机通过GPRS与现场路灯控制柜通讯，控制柜收到信息、保存信息、完成系统校时等操作。现场控制柜通过GPRS网络将现场监测的数据传送至管理中心,用户可通过上位机软件实时查看现场各种数据信息。3.1.2服务器解决方案路灯控制器和监控主机采用TCP/IP通讯方式，监控主机通过网关连接到互联网，路灯控制器通过GPRS通讯方式连接到互联网。服务器通信方案如图3所示。图3服务器通信方案示意图路灯控制器通过GPRS连接到互联网，由于移动信号是不稳定的，它所获取的IP地址也是变化的。监控主机处以企业内部网络中，有比较好的网络环境（固定IP、稳定的网速）。所以监控主机在TCP/IP通讯过程中担任服务器的角色，路灯控制器在联网后，主动和服务器进行通讯连接。监控主机是在企业网络内部，由于有网关的存在，外部不能直接与其建立通讯连接。一般来说，解决的办法是在网关上给监控主机设置端口映射。例如：网关的IP地址为1.2.3.4，监控主机的内部IP地址是192.168.1.2，监控主机的端口60002作为服务器端口。在网关1.2.3.4上设置8012（或者其它用不到的端口）映射到192.168.1.2的60002，那么路灯控制器只要访问1.2.3.4:8012，就可以间接访问到192.168.1.2:60002，TCP/IP通讯方式得到建立。所以需要向网络中心，申请在网关上添加一个端口映射。3.2智能控制系统现场控制柜智能控制系统现场控制柜主要由主控板、GPRS/SMS模块、三相电参数数据综合采集模块、漏电保护单元、柜体门开关检测装置、光控装置、温度检测装置、串口显示屏、开关电源AC-DC构成。系统主要构成框图如图4所示。第6页共14页主控板GPRS/GSM模块三相电参数数据综合采集模块漏电保护单元柜体门开关检测装置光控装置温度检测散热RS232/485RS485ADGPIOAD开关量GPIO串口显示屏RS232AC-DC供电图4系统主要构成框图3.2.1主控板1.主控板的主要功能与ZWG-28A通信（主、从方式），解析短信内容，根据相应的命令做相应的处理，还有对GPRS数据的收发控制。实时监测电网漏电电流，一旦检测到漏电电流，主动向用户手机发送报警信息（短息方式）。闭/合控制路灯的开关与三相点参数数据综合采集模块通信，读出三相电电压、电流、电能、有功功率、无功功率、以及功率因数等。检测柜门开关状态，为控制中心提供柜门状态信息。检测柜体内部温度，驱动散热风扇，为控制柜的正常运行提供保障。与串口屏通信，显示屏显示各种现场数据信息以及开关灯时间。主控板的功能原理图如图5所示第7页共14页CPU小信号放大ADAD低通滤波器交直转换滤波器温度检测电路滤波柜体门开关检测装置光电隔离开关电源电源芯片GPRS模块RS-232电平转换光电隔离GPIO串口三相电参数数据综合采集模块RS-485转换串口串口显示屏RS-232电平转换光电隔离串口开关量互感器光电隔离GPIO实时系统时钟电路I2C图52.主控板的组成与选型主控板由单片机（CPU）、RS-232通信接口、RS-485接口、AD前端处理电路、继电