CN102076143B - 绿色照明智能管理系统 - Google Patents

Abstract

一种绿色照明智能管理系统，包括监控中心的装有智能管理软件的上位机，实现对城市公共照明设施的远程监控管理(五遥)、路灯监控的电子地图图上作业与管理、路灯相关设施资源的图上直观呈现和方便定位、以及生产管理、仓库管理、人工智能等功能；包括智能监控终端，实现对路灯电参数的测量、采集，照明回路、支路的控制，连接智能服务器，与上位机通过运营商公网(GPRS、CDMA)通信；包括智能服务器，连接智能监控终端，通过具有自动中继的电力线载波方式与单灯控制器通信，传递控制命令，接收单灯状态数据和报警数据；包括单灯节能控制器，接收智能服务器的指令，实现对单灯的开关、降功率和调光等控制，采集单灯电参数和状态、告警等数据。

Description

绿色照明智能管理系统

技术领域

本发明涉及一种照明管理系统，具体是一种绿色照明智能管理系统。

背景技术

城市公共照明对促进城市经济和社会发展、提高市民的日常生活质量起着日益重要的作用，已成为建设和谐社会不可或缺的元素。同时，城市照明需求的增长也加大了用电需求，我国城市照明用电在整个照明用电中已占30％的比例。在全球变暖、能源短缺、能源成本上升低碳环保成为全球性课题的今天，如何既提高公共服务水平，又能达到节能低碳、降低成本等目标，已成为城市公共照明管理面临的重大课题。

传统的路灯等城市公共照明管理大多采用时控器通过自动定时开关实现比较简单的白天熄灯、晚上亮灯控制，虽能起到一定的控制作用和节能效果，但操作费时费力，很不方便，并且无法做到按需照明；尤其是，不能做到远程集中监控和管理，不能有效提高管理效率、降低运营成本，无法实现绿色节能和城市亮化、美化的有机结合。

城市公共照明智能管理系统正是在这样的背景出现的一种新兴产物，近年来，国内外不少公司提出了各自的解决方案。其功能和实现方式各不相同，从回路控制、智能回路控制到电台、Zigbee等无线通信控制方式，但这些方式大多控制到照明柜、节能柜/箱，或者照明回路，不能对单灯进行控制或由于通信效果的原因对单灯控制效果不理想；而国际上出现的单灯控制方式，需要新铺设大量的控制链路，施工困难，浪费材料，增加施工和维护投入。

发明专利《节能型智能照明控制系统及其方法》(授权号：ZL02137581.X)，提出了通过扩频电力载波通讯控制灯前端控制器，通过TPO方式控制管理照明光源的输出功率来实现对任意光源的开启、关闭、分时降功和运行状态检测的控制。

发明专利《具有远程和本地控制功能的数字可寻址照明控制系统及方法》(申请号：200810120682.4)，提出了一种改进DALI接口和从节点实现了远程和本地控制功能的数字可寻址照明控制。

发明专利《环保型智能路灯将电流节能控制设备及方法》(申请号：200610025458.8)，提出了一种通过多抽头降功率镇流器实现降电流控制的照明控制设备和方法。

发明专利《智能终端控制器》(申请号：200910224690.8)，提出通过Zigbee无线通讯协议和电力载波通讯实现对照明设施进行远程控制。

发明专利《照明控制系统》(申请号：200910215432)，提出通过3G/2.5G及Zigbee协议实现对路灯进行远程监测的方法。

上述路灯节能控制方案和设备，一般采用Zigbee无线通讯协议和电力线扩频载波通讯方式，实现控制路灯定时开、关和定时降功率节能，存在下述问题：

1.一般电力线载波的有效通信距离一般只有几十米，最高只有几百米，通信稳定性达不到要求，无法满足路灯照明控制和监测信息的通信需求。

2.Zigbee协议难以支持远距离通信，受环境影响大，稳定性差。

3.无线通信节点多，运营成本高，并且受到国家无线电管理政策的限制。

4.对单灯进行开关和降功率需设置多个开关柜，分档降压采用电磁模式，虽然能达到一定的节能效果，但材料耗用大，同时存在环境问题。

5.DALI标准协议主从式远程控制作用距离短，从节点数量少，系统控制容量小。

6.固定降压方式节电率低，同时存在电压不稳的问题，严重影响照明灯具的使用寿命。

7.不支持标准协议或协议单一，不利于不同系统的整合与城市公共照明管理的标准化。

8.控制功能单一，不能实现五遥要求(遥测、遥控、遥信、遥视、遥调)，不能很好满足现代化城市公共照明的管理需求。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种绿色照明智能管理系统，它稳定性好且节能、运行成本低，使得城市公共照明管理更方便、可靠。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：该绿色照明智能管理系统，包括：

监控中心，设置有上位机，发出单灯控制指令，接收单灯各项参数；

智能监控终端，包括主控模块及外围的电源模块、无线通信模块、电参数采集模块、路灯回路及支路控制模块、抄表模块、串口模块、键盘扫描模块、LCD显示模块、系统参数保存模块，各外围模块分别与主控模块连接；其中，所述电源模块将交流电压转换为直流电压后为各模块提供电源；所述电参数采集模块进行路灯线路电力参数的高精度测量和采集；所述无线通信模块，用以与设置在所述监控中心的上位机进行远程通信，接收上位机的指令，向上位机传递所采集的数据；所述路灯回路及支路控制模块进行路灯回路和支路的控制；所述抄表模块进行电力表的读取；所述键盘扫描模块和LCD显示模块用以通过键盘和LCD对智能监控终端进行操作、调试，设定路灯回路/支路控制方式，查看系统参数和采集的数据；所述系统参数保存模块用以保存大量的系统参数、运行方案和采集数据，掉电后保持数据不丢失；

智能服务器，包括主控模块及外围的电源模块、网络接口模块、串口模块、存储模块、电力线载波模块、电力线耦合模块；各外围模块分别与主控模块连接，电力线耦合模块与电力线载波模块连接；其中，所述电源模块将交流电压转换为直流电压后为各模块供电；所述网络接口模块提供标准RJ45接口；所述串口模块用以与智能监控终端的串口模块连接、通信；所述存储模块用以保存大量的系统参数、运行方案和采集数据，掉电后保持数据不丢失；所述电力线耦合模块将载波电流信号耦合到电力线上和/或从电力线上取出载波电流信号或工频信号；

单灯控制器，包括电源模块、电参量信号调理模块、电参量检测模块、控制电路执行模块、控制电路驱动模块、电力线耦合模块、电力线载波模块；其中，所述电源模块将交流电压转换为直流电压后为各模块供电；所述电参量信号调理模块和电参量检测模块进行多路路灯电参量的信号调理、数据转换以及标度变换；所述控制电路执行模块和控制电路驱动模块用于多路路灯的功率控制；所述电力线耦合模块将载波电流信号耦合到电力线上和/或从电力线上取出载波电流信号或工频信号；所述电力线载波模块与所述智能服务器的电力线载波模块之间通过电力线载波进行通信。

作为本发明的进一步的技术方案：

在该绿色照明智能管理系统中，所述智能监控终端的无线通信模块支持包括GPRS、CDMA在内的多种通讯协议。

在该绿色照明智能管理系统中，所述智能监控终端的路灯回路及支路控制模块包括DO输出模块、DI输入模块；DO输出模块通过继电器控制交流接触器的方式实现回路的开关灯控制，DI输入模块将交流接触器的常开端子作为反馈端，引入系统，判断交流接触器的状态。

在该绿色照明智能管理系统中，所述智能监控终端的主控模块包括32位工业控制级ARM处理器、RTC时钟、存储单元、输入输出单元及外围电路；RTC时钟用作系统时钟；存储单元采用串行高速大容量EEPROM，用于存储包括系统配置参数、照明运行方案和采集的电参数在内的多种信息；输入输出单元用以智能监控终端的调试、设定和操作。

在该绿色照明智能管理系统中，所属智能服务器的主控模块由MIPS32高速处理器、实时时钟、存储单元、输入输出单元及外围电路构成；MIPS32高速处理器系统进行智能中继算法的高速运算，对路灯灯杆上数据节点的电力线载波通信进行智能中继组网和转发控制，选择优化路径进行动态路由。

在该绿色照明智能管理系统中，该系统还包含光敏设备，设置在各路灯处，且与监控中心的上位机连接，所采集的照度强度作为监控中心发出单灯控制指令的依据。

在该绿色照明智能管理系统中，该系统还包括高倍摄像头，采集的各路灯运行实际效果的视频信息传送至监控中心的上位机。

本发明的有益效果是：本发明技术方案采用信息技术和自动化控制技术的有机结合，利用无线通信、数据采集、计算机多媒体等技术手段，并结合地理信息GIS技术，对城市公共照明设施进行线控、点控、点测等多种科学有效的控制和管理，实现“五遥”(遥测、遥控、遥信、遥视、遥调)监控以节约能源和提高工作效率；通过与MIS系统的无缝结合，建立起连接整个城市照明设备网络的无线通信平台、资源管理平台及控制管理平台，为城市公共照明的控制、指挥调度与规划决策提供强大实用的智能手段，大大提高城市公共照明设施的现代化管理水平，提高城市整体形象，带来良好的社会效益。

本发明硬件采用模块化设计，软件采用组态化设计，分布式部署，具有智能路由中继功能，路由方案可调，可以实现灵活的通信组网方案，在不改变现有照明线路、不影响灯具安装的前提下，施工安全、方便，周期短、成本低。无线通信节点数量少，减少无线通信资源占用，降低运营成本。

不需单独布线即可实现单灯的智能控制，可以对单灯实现开/关、降功率、调光等不同方式的节能控制，真正实现按需照明。根据理论计算和实际使用测量，全程降功率开灯运行时节电在30％以上，整套系统配合使用，最高节电率可达60％。单灯控制器使用降功率及调光节能技术，在保证实现照明节能的同时延长光源的使用寿命，平均可延长灯具使用寿命1.5倍以上，不但大大减少了灯具购置费和更换费，也显著节省灯具维护费用。

系统对现场运行情况完全实现远程自动化监控，可以实时远程检测单灯的运行状态电压、电流、消耗功率、功率因数、灯具燃烧时长等，同时在线对单灯故障实现报警如补偿电容损坏、灯具失效等，可以自行设置巡检周期和内容，极大减少了专派人员、车辆外出巡查的需要，在大幅减少人员支出、降低运维成本的同时，也减少了车辆尾气排放。

本发明具有以下优势：施工简单，维护方便，减少无线通信资源占用，集中控制，故障监测，远程计量，负载平衡，非交通高峰时段调光节能，监控系统、GIS系统与MIS系统的无缝集成，详细报告和即时故障通知，降低运维成本，提高道路安全，节约能源，降低二氧化碳排放量，特殊交通时段和天气条件的快速调节。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为本发明的系统总体构成图；

图2为本发明中智能监控终端的结构框图；

图3为本发明中智能服务器的结构框图；

图4为本发明中单灯节能控制器的结构框图；

图5为多级部署方案的示意图；

图6为集中部署方案的示意图。

具体实施方式

如图1所示，该系统主要包括监控中心、智能监控终端(RTU)、智能服务器(SS)、单灯控制器。

该绿色照明智能管理系统的智能监控终端，与监控中心的上位机通过无线通信方式连接，并连接一智能服务器，在所述上位机安装的智能管理系统的管理下工作，控制若干控制对象；控制对象包括各类照明设备和电力线路。另外，该智能监控终端也可以独立工作，根据保存的各种控制方案或用户自行编制的各种路灯控制方案，在主控模块和嵌入式操作系统及各模块和任务的控制下，完成路灯控制和数据采集。

如图2所示，该智能监控终端包括主控模块及外围的电源模块、无线通信模块、电参数采集模块、路灯回路及支路控制模块、抄表模块、串口模块、键盘扫描模块、LCD显示模块、系统参数保存模块，各外围模块分别与主控模块连接。

其中，所述电参数采集模块进行路灯线路电力参数的高精度测量和采集；所述无线通信模块，用以与上位机进行远程通信，接收上位机的指令，向上位机传递所采集的数据，无线通信模块具备多种无线通信方式，包括2.5G(GPRS)、3G(CDMA)；所述路灯回路及支路控制模块进行路灯回路和支路的控制；所述抄表模块进行电力表的读取；所述串口模块用以与智能服务器等其他设备连接通信；所述键盘扫描模块和LCD显示模块用以通过键盘和LCD对监控终端进行操作、调试，设定路灯回路/支路控制方式，查看系统参数和采集的数据；所述系统参数保存模块用以保存大量的系统参数、运行方案和采集数据，掉电后保持数据不丢失；所述电源模块将交流电压转换为直流电压，为各模块提供电源，同时为外接电池充电。

下面分别介绍智能控制终端的主要组成模块：

(1)主控模块由中央处理器、实时时钟、存储单元、输入输出及外围电路构成。中央处理器采用32为工业级ARM芯片，内带RTC实时时钟，作为系统时钟基准；存储单元采用高速串行EEPROM，存储系统配置参数、照明运行方案和采集的电参数等信息；输入输出外围电路采用光耦隔离，降低外接设备对CPU的干扰。

(2)无线通信模块采用稳定性高、性能好的无线通信接口，支持GPRS/CDMA等无线通信协议；该模块单独供电，防止数据收发瞬间造成电源波动，影响中央处理器的正常工作。

(3)电参数采集模块采用高精度电能计量芯片，实现高精度数据采集；该模块与中央处理器采用高速串行总线通信，提高数据采集和处理速度。

(4)路灯回路及支路控制模块，包括DO输出模块、DI输入模块；DO输出模块通过继电器控制交流接触器的方式实现回路的开关灯控制，DI输入模块将交流接触器的常开端子作为反馈端，引入系统，判断交流接触器的状态。该模块提供6路开关量输出，实现6路交流接触器控制；提供6路开关量输入，实现路交流接触器吸合、断开状态检测；另外提供2路开关量输入，进行箱变器箱门开关检测。

(5)抄表模块，该模块采用国标645规约，实时采集电表数据。

(6)串口模块，该模块采用标准串行接口，在本发明系统中，与智能服务器通信，发送单灯控制指令，采集单灯各项参数。

该绿色照明智能管理系统的智能服务器，通过自身的串行接口与智能监控终端连接，通过照明电力线路与多个单灯控制器连接。智能服务器接收智能监控终端传来的监控中心发出的指令，并发送给单灯控制器，控制若干单灯控制器工作。智能服务器接收单灯控制器的数据，通过智能监控终端回传给监控中心，完成单灯各参数的采集。

如图3所示，智能服务器包括主控模块及外围的电源模块、网络接口模块、串口模块、存储模块、电力线载波模块、电力线耦合模块；各外围模块与主控模块连接，电力线耦合模块与电力线载波模块连接。

其中，所述电源模块将交流电压转换为直流电压，为各模块供电；所述网络接口模块提供标准RJ45接口；所述串口模块用以与智能监控终端连接、通信；所述存储模块用以保存大量的系统参数、运行方案和采集数据，掉电后保持数据不丢失；所述电力线载波和电力线耦合模块用以与单灯节能控制器通过照明电力线进行通信。

下面分别介绍智能服务器的主要组成模块：

(1)主控模块由中央处理器、实时时钟、存储单元、输入输出及外围电路构成。中央处理器采用MIPS32高速处理器，进行智能中继算法的高速运算，对路灯灯杆上数据节点的电力线通讯进行智能中继转发控制，选择优化路径进行动态路由，有效处理路灯照明电缆存在漏电、阻抗多变、路灯补偿电容对高频信号衰减等问题，优化电力线载波通讯效果，避免了因衰减而引起的电力线通讯距离短和通讯不稳定的问题，大大延长电力线载波通讯的距离。

(2)串口模块，该模块采用标准串行接口，在本发明系统中，与智能监控终端连接、通信，接收单灯控制指令，回传单灯各项参数。

(3)存储模块采用DRAM和Flash RAM，提供程序存储空间，保存系统配置数据、照明控制方案及单灯节能控制器采集的各项电参数和路灯数据。

(4)电力线耦合模块，该模块在电力线载波信号处理模块与低压电力线系统之间保持较低的信号衰减通道，使得高频载波信号基本在无失真无衰减的情况下耦合到低阻抗的低压电力线系统中，同时也使得低压电力线系统中的高频载波带宽内的信号无衰减地耦合到低压电力线载波信号处理模块中用来提取通信数据。

(5)电力线载波模块，该模块针对低压电力线系统的高噪声、高衰减、高时变的物理环境，利用窄带双载波频率、输出放大器等电子技术，结合前向纠错的噪声抑制和畸变纠正的数字信号处理算法，使得电力载波收发器可以纠正低压电力线系统中的多种干扰，其中包括脉冲噪声、连续音频噪声、相位畸变等干扰因素，在宽广的动态范围内保持较高的接收灵敏度，大大延长电力线载波通信的距离。

该绿色照明智能管理系统的单灯控制器，通过照明电力线路与智能服务器连接，连接并控制一个灯杆的路灯；通过电力线载波与智能服务器通信，接收监控中心下发的控制指令，对单灯进行开关、降功率运行等控制；测量、采集单灯相关参数并传递给智能服务器，包括但不限于电压、电流、功率因数、灯具燃烧时长、漏电等数据和信息。

如图4所示，单灯节能控制器包括电源模块、电参量信号调理模块、电参量检测模块、控制电路执行模块、控制电路驱动模块、电力线耦合模块、电力线载波模块，各模块连接关系如图4所示。其中，所述电源模块将交流电压转换为直流电压，为各模块供电；所述电参量信号调理和检测模块进行多路路灯电参量的信号调理、数据转换以及标度变换；所述控制电路执行模块和控制电路驱动模块负责多路路灯的功率控制；所述电力线耦合模块在电力线载波模块与低压电力线系统之间保持较低的信号衰减通道；所述电力线载波模块与智能服务器之间通过电力线载波进行通信。

下面具体介绍单灯节能控制器的主要组成模块：

(1)电参量信号调理模块和电参量检测模块，负责多路路灯电参量的信号调理、数据转换以及标度变换，通过采用专用计量芯片作为协处理器，降低电力线载波模块的计算量，使得电力线载波模块可以专注于动态路由中继组网和数字信号处理算法的处理，大大提高控制器的数据处理能力。

(2)控制电路执行模块和控制电路驱动模块，负责多路路灯的功率控制，通过结合多种触点保护功能，可以满足在负载特性变化情况下的功率控制能力。

(3)电力线耦合模块，该模块在电力线载波信号处理模块与低压电力线系统之间保持较低的信号衰减通道，使得高频载波信号基本在无失真无衰减的情况下耦合到低阻抗的低压电力线系统中，同时也使得低压电力线系统中的高频载波带宽内的信号无衰减地耦合到低压电力线载波信号处理模块中用来提取通信数据。

(4)电力线载波模块，该模块针对低压电力线系统的高噪声、高衰减、高时变的物理环境，利用窄带双载波频率、输出放大器等电子技术，结合前向纠错的噪声抑制和畸变纠正的数字信号处理算法，使得电力载波收发器可以纠正低压电力线系统中的多种干扰，其中包括脉冲噪声、连续音频噪声、相位畸变等干扰因素，在宽广的动态范围内保持较高的接收灵敏度，大大延长电力线载波通信的距离。

监控中心的智能管理系统软件方案：

该管理系统软件由客户端子系统、应用服务子系统和通信服务子系统三部分构成，并支持与其他已有外部系统之间进行数据通讯和数据共享。

所述客户端子系统通过在本地计算机安装客户端软件，完成需要高度可视化、实时性要求高、数据录入速度要求高的客户端功能，包括设备监控、计划任务管理、巡测、手动、自动开关灯等。

所述客户端子系统界面利用C#图形库和ARCGIS图形库显示用户界面，依赖WCF向应用服务器发送服务请求、用户数据、通知消息；从服务器接收数据、通知消息。客户端子系统通过HTTP协议与WCF服务端通信，服务子系统处理客户端的服务请求，并接受服务代理发回的响应，解析为数据实体送回给客户端界面显示；客户端界面提交的订阅/取消订阅请求通过HTTP协议发送给WCF服务代理，由服务子系统进行订阅处理，并接收服务器发布的订阅结果数据送回给客户端界面显示。

所述客户端子系统包括用户认证、开关灯时间调度、设备监控、设备参数管理、设备管理、系统管理、基本信息管理、主界面等模块。主界面的菜单根据数据库中的用户授权动态产生，不依赖于具体系统，具有重用性。

所述应用服务子系统由客户端和服务端构成；客户端负责将客户端提交的服务请求发送给服务端，由服务子系统处理请求，并接受服务端发回的响应，并解析为数据实体送回给应用服务子系统。服务端负责接收从客户端发送的服务请求，调用服务子系统的服务处理请求并向客户端发回处理结果或发布客户端订阅的数据。

所述应用服务子系统包括下列类型服务：数据字典服务、用户服务、角色服务、日志管理服务、定时服务、系统参数服务、数据备份/恢复服务、部门服务、人员服务、工区服务、RTU分组服务、单灯分组服务、重点单位服务、日出日落时间服务、告警模型服务、告警预案服务、设备组件服务、设备管理服务、设备监控服务、全年开关灯计划服务、预案计划管理服务、校时任务管理服务、巡测任务管理服务。各类服务进一步包括具体的综合管理应用服务。

所述通信服务子系统包括内部通信模块和外部设备通信模块，内部通信模块负责与应用服务子系统通信，完成数据交互；外部通信模块负责与智能监控终端的远程通信，完成系统监控指令的传送及管理设备参数、照明线路和设备参数的采集。

所述通信服务子系统支持多种通信协议，包括第一代RTU协议、第二代RTU协议、MODBUS协议、OPC协议、SOAP协议等。

所述系统通过GPS进行全系统校时并依据经纬度数据准确计算日出日落时间。通过GPS设备接收来自卫星的城市经纬度数据和格林威治时钟，系统据此计算出一年内日出日落的晨光昏影的格林威治时间，自动生成该城市的全年日出日落时间表，形成全年开关灯时间表，并对系统内所有远程终端进行校时，保证系统开关灯的准确性和同步性。

所述智能管理系统软件可以进一步包括与多个外部系统的接口，包括城管系统接口、城市防洪防汛管理系统接口、市政地下管网管理系统接口、城市应急指挥管理系统接口、城市国土资源管理系统接口。

为适应不同的应用场合和管理需求，本发明绿色照明智能管理系统的支持多种部署模式，包括：

(1)单级部署(总体构成)：

图1所示为一个完整的SCADA系统，包括管理系统软件、智能监控终端、智能服务器、单灯控制器和控制对象；其他配套设备包括光敏设备、GPS设备、视频采集设备、显示设备(监控大屏幕)、网络设备；控制对象包括各类城市公共照明设备及相关电力设备。

监控中心包括网络和服务器环境，用来部署所述管理系统软件、建立数据库，提供配套设备和SCADA系统的连接。智能监控终端通过无线方式接入监控中心网络，同时与一智能服务器连接，通过串口通信。智能服务器通过照明供电线路连接多个单灯控制器，通过电力线载波与单灯控制器通信。单灯控制器连接在灯具的供电线路，根据监控中心上位机(即管理系统软件部署的服务器)的指令完成各种检测、控制要求。单灯控制器可以实现单点多控，一个灯杆多个不同功能灯具的单个控制、全部控制及部分控制。

该系统设置了光敏设备，以根据不同的天气条件，对城市公共照明进行更为准确的管理和控制。在重点区域或路段，进一步设置了高倍摄像头，以反应各终端运行实际效果等无法用参数直观显示的监控内容。

(2)多级部署：

图5所示为本发明的智能管理系统支持多级部署方案，包括一个一级监控中心和多个二级监控中心，一级监控中心和二级监控中心通过专线或公网连接，各监控中心部署请参阅图1所示监控中心的部署，各监控中心与智能监控终端、智能服务器、单灯控制器的连接关系与图1所示的单级部署方案中相同。一级监控中心通过专线管理多个二级监控中心，以实时监控到下面每个监控中心的运行情况，进行统一监控和调度，同时对重点区域进行监控管理。二级监控中心(二级监控中心A、二级监控中心B……二级监控中心N)分区域(区域A、区域B、……、区域N)部署，实现更大范围乃至整个城市的公共照明监控管理。

随着城市规模的不断扩大，城市公共照明的规模也越来越大，单级部署运行模式可能不能很好地适应需求，此时，可以采用多级部署运行模式；也可以进行集中监控，统一管理，提高工作效率，实现多级监控的集中显示和管理，实现对整个城市公共照明设施进行统一调度指挥的管理目标。

(3)集中部署(第三方IDC机房)：

图6所示为本发明的智能管理系统部署在第三方IDC机房的集中部署方案。智能监控终端通过无线方式接入网络，同时与一智能服务器连接，通过串口通信。智能服务器通过照明供电线路连接多个单灯控制器，通过电力线载波与单灯控制器通信。单灯控制器连接在灯具的供电线路，根据智能管理系统的指令完成各种检测、控制要求。

监控中心通过公网与IDC机房连接，实现监视、控制要求；光敏控制设备和视频监控设备部署在监控中心。

对于一些规模较小的城市或独立性很强且规模不大的集中照明设施，不具备单级部署运行的必要性，可以统一采用集中部署运行方案，在节约成本的同时，实现对照明设施的集中监控和智能管理。

综上所述，本发明采用计算机技术、多媒体技术、无线通信技术、电力载波技术和最新的软件技术，实现对城市公共照明进行智能管理。软件设计组态化，硬件设计模块化，电力线载波有效距离达到1.5km，充分考虑软件部署和硬件安装的简易、方便，在不影响现有照明供电线路和灯具安装的前提下，施工周期短，安全性高，施工成本低，可实现多模式、多方案开关灯、降功率、调光等控制和节能管理。系统可以自动监测、采集照明电力设备、线路、照明灯具的各种参数，可以采集各远程运行设备的工作状态和参数，产生相应告警信息并自动上报，真正实现对城市公共照明的五遥控制(遥测、遥控、遥信、遥视、遥调)，同时达到良好的节能减排效果。本发明支持路段单灯任意分组控制、同一灯杆多个单灯任意分组控制，支持单级部署、多级部署和集中部署的多种运行模式，对不同规模的城市和不同用途公共照明设施的智能管理有最好的适应性。

Claims (7)

1.绿色照明智能管理系统，其特征是，该系统包括：

监控中心，设置有上位机，发出单灯控制指令，接收单灯各项参数；

智能监控终端，包括主控模块及外围的电源模块、无线通信模块、电参数采集模块、路灯回路及支路控制模块、抄表模块、串口模块、键盘扫描模块、LCD显示模块、系统参数保存模块，各外围模块分别与主控模块连接；其中，所述电源模块将交流电压转换为直流电压后为各模块提供电源；所述电参数采集模块进行路灯线路电力参数的高精度测量和采集；所述无线通信模块，用以与设置在所述监控中心的上位机进行远程通信，接收上位机的指令，向上位机传递所采集的数据；所述路灯回路及支路控制模块进行路灯回路和支路的控制；所述抄表模块进行电力表的读取；所述键盘扫描模块和LCD显示模块用以通过键盘和LCD对智能监控终端进行操作、调试，设定路灯回路/支路控制方式，查看系统参数和采集的数据；所述系统参数保存模块用以保存大量的系统参数、运行方案和采集数据，掉电后保持数据不丢失；

智能服务器，包括主控模块及外围的电源模块、网络接口模块、串口模块、存储模块、电力线载波模块、电力线耦合模块；各外围模块分别与主控模块连接，电力线耦合模块与电力线载波模块连接；其中，所述电源模块将交流电压转换为直流电压后为各模块供电；所述网络接口模块提供标准RJ45接口；所述串口模块用以与智能监控终端的串口模块连接、通信；所述存储模块用以保存大量的系统参数、运行方案和采集数据，掉电后保持数据不丢失；所述电力线耦合模块将载波电流信号耦合到电力线上和/或从电力线上取出载波电流信号或工频信号；

单灯控制器，包括电源模块、电参量信号调理模块、电参量检测模块、控制电路执行模块、控制电路驱动模块、电力线耦合模块、电力线载波模块；其中，所述电源模块将交流电压转换为直流电压后为各模块供电；所述电参量信号调理模块和电参量检测模块进行多路路灯电参量的信号调理、数据转换以及标度变换；所述控制电路执行模块和控制电路驱动模块用于多路路灯的功率控制；所述电力线耦合模块将载波电流信号耦合到电力线上和/或从电力线上取出载波电流信号或工频信号；所述电力线载波模块与所述智能服务器的电力线载波模块之间通过电力线载波进行通信。

2.根据权利要求1所述的绿色照明智能管理系统，其特征是，所述智能监控终端的无线通信模块支持包括GPRS、CDMA在内的多种通讯协议。

3.根据权利要求1所述的绿色照明智能管理系统，其特征是，所述智能监控终端的路灯回路及支路控制模块包括DO输出模块、DI输入模块；DO输出模块通过继电器控制交流接触器的方式实现回路的开关灯控制，DI输入模块将交流接触器的常开端子作为反馈端，引入系统，判断交流接触器的状态。

4.根据权利要求1所述的绿色照明智能管理系统，其特征是，所述智能监控终端的主控模块包括32位工业控制级ARM处理器、RTC时钟、存储单元、输入输出单元及外围电路；RTC时钟用作系统时钟；存储单元采用串行高速大容量EEPROM，用于存储包括系统配置参数、照明运行方案和采集的电参数在内的多种信息；输入输出单元用以智能监控终端的调试、设定和操作。

5.根据权利要求1所述的绿色照明智能管理系统，其特征是，所属智能服务器的主控模块由MIPS32高速处理器、实时时钟、存储单元、输入输出单元及外围电路构成；MIPS32高速处理器系统进行智能中继算法的高速运算，对路灯灯杆上数据节点的电力线载波通信进行智能中继组网和转发控制，选择优化路径进行动态路由。

6.根据权利要求1所述的绿色照明智能管理系统，其特征是，该系统还包含光敏设备，设置在各路灯处，且与监控中心的上位机连接，所采集的照度强度作为监控中心发出单灯控制指令的依据。

7.根据权利要求1所述的绿色照明智能管理系统，其特征是：该系统还包括高倍摄像头，采集的各路灯运行实际效果的视频信息传送至监控中心的上位机。

Images