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基于单灯的都会途径绿色照理智能管控体系设计切磋

宣布时候:2018/8/7 11:49:40    来历:安徽省必威 学习    检查次数:130

基于单灯的都会途径绿色必威

智能管控体系设计切磋

芜湖市路灯办理所 许金生

一、弁言

“绿色必威 ”观点源于20世纪90年月的美国,厥后传布到天下很多国度,它是指以进步必威 效力、节俭电力、保护环境为首要目标必威 设计与节制体例。此中智能化节制体系和公道的必威 管控计划是完成“绿色必威 ”的须要手腕。

今朝国际停止智能必威 节制体系研发、出产、奉行任务的厂商有不少,且根基上都是把都会路灯必威 单灯智能节制体系的奉行任务作为重点。比方姑苏华工科技有限公司、南京博洛克,上海50所,杭州瑞琪、丹东三安、山东泰华等,都推出了本身的成套处置计划和产品,各有好坏。由于全数行业今朝还处于理念奉行和尝试阶段,也不组成同一的技术标准和行业范例,各家的产品彼此之间根基不兼容。对都会路灯必威 办理单元来讲,奉行路灯单灯智能节制体系,现场装置、调试,出格是革新名目难度很大,且单灯产品的不变性和靠得住性有待改良,维护本钱高。本文从绿色照理智能管控体系的角度,学习设计出公道的体系架构,并以基于Zigbee通信的单灯体系为例,对体系各组成局部的参考设计和应完成功效停止切磋。

一、单灯智能管控体系简述

单灯智能管控体系的布局组成从功效上可分为三层:单灯节制层,线路主控层和监控办理层。图1给出了一种基于Zigbee通信的单灯智能管控体系布局表示图。

单灯节制层的首要部件为智能单灯节制器,多个单灯节制器与主控层的网关主节制器组成Zigbee网络。

线路主控层首要部件是智能网关主节制器,在通信上,网关主节制器是Zigbee网络的网关,同时也是GPRS网络的终端节点。

监控办理层是由单灯智能管控软件平台和配套硬件举措措施组成的人机交互环境。

全数体系应具有以下根基请求:

1.完成单灯与主控箱歧路的开/关节制,及状况检测;可以或许或许或许肆意调剂、组合亮灯体例;

2.可以或许或许或许根据地区所处经纬度,和当天现实照度情形主动肯定亮灯时候;

3.对供电歧路及单灯电参数的丈量,监测非常;

4.非常可以或许或许或许及时精确上报,且可以或许或许或许停止非常记实查问;非常消弭后,可以或许或许或许及时确认上报;

5.供给调光旌旗灯号输出,与调光灯具连系可完成路灯按时段调光;

6.连系路灯维护办理行业的须要,体系软件应为组件式布局,可以或许或许自界说出产办理流程,办理统计报表;可以或许或许停止运转维护记实,毛病记实查问;全进程维涵养护办理等;

7.软硬件接口标准同一、范例,数据格局同一、范例;差别产品间交换、替换性强,便于体系拓展和维护。

8.单灯节制器运转不变,靠得住性高,改换维护简洁。

图1.都会途径必威 单灯智能管控体系布局表示图

二、智能单灯节制器

智能单灯节制器参考设计如图2所示,首要分为电源办理模块,电参数检测模块,节制和通信办理模块3个功效模块。

电源办理模块接纳模块化开关电源组件,将AC 220V电源转换成DC10V和DC3.3V两路输出,别离作为丈量节制电路和PWM调光输出旌旗灯号电源。FU1为灯具供电回路熔管,防止主供电回路不被过电流破坏;经由过程SSR固态继电器开/关灯具供电回路。3.3V输出,可以或许或许斟酌操纵电池存储电能,保障内部断电时,可以或许或许或许通信。

图2.智能单灯节制器布局表示图

选用高精度,小体积的单相多功效计量IC来完成电参数的检测,单相多功效计量IC可以或许或许选用AD公司的ADI7753等。丈量用电压互感器,电流互感器全数选用合适PCB板的微型互感器,一次变更,削减丈量关头。

节制和通信办理模块因此TI公司的CC2530为焦点,CC2530是合用与2.4GHz无线通信的片上处置计划,内置8051内核,在本应用中,完整可以或许或许充实操纵该资本,不须要别的合用节制器,便可完成ZigBee组网通信,电参数采样监测等功效。

智能单灯节制器初度操纵时,会主动算出10次电参数有效采样值的均值存入Flash,作为监测参考值。经由过程对采样值与参考值的比拟,鉴定非常状况。非常状况包含:

l  进线断电

l  主熔管熔断(进线有电,电压为零)

l  灯具破坏(进线有电,电流、功率因数或功率非常)

监测到非常产生,存储非常关头字,并主动报警,经由过程ZigBee网络上传至智能网关节制器。非常消弭后,上报非常消弭动静。

图3.多路输出智能单灯节制器布局表示图

智能单灯节制器可经由过程ZigBee网络

l  读取及时电参数、状况参数,和设定(参考)值

l  设置地点,地点应设置与现实的路灯杆号对应

l  及时、精确主动上报非常动静

l  接管履行开、关灯号令,及调光号令

智能单灯节制器PCB应作防水处置,输出、输出用端子毗连。

对多路输出的须要,可CC2530内置的8051核节制4选1开关CD4052顺次切换停止各路电参数采样,如图3所示。此时,智能单灯节制器不可以或许或许或许完成电量计量。

智能单灯节制器应可设定运转形式,存储履行中午灯时候,自立运转。

三、智能网关主控器

智能网关节制器布局如图4所示,首要分为电源办理模块,微处置器节制模块,通信模块,歧路开/关履行模块,开关量监测模块,歧路电参数监测模块,和总回路电参数监测(计量)模块,人机界面和歧路断线报警模块。

电源办理模块供给体系各模块任务电源,且有备用可充电电池,确保体系内部电源断电后可延续任务。

图4.智能网关节制器布局表示图

微处置器节制模块是体系的焦点,担任调剂批示全数体系的运转。

通信模块分两局部,一是对下的ZigBee组网节制(调和器)功效,一是对上的GPRS通信。

歧路开/关履行模块作为履行器件,担任对歧路打仗器停止操纵。

开关量监测模块监测开关量输出,比方歧路打仗器状况,门限开关报警等。

总回路电参数监测(计量)模块,内置GCT207A-5A/25mA电流互感器,共同外接开合式电流互感器(KHCT951L-400A/5A)操纵,对总回路电参数停止监测和计量。

歧路电参数监测模块操纵散布式设计,可多个级联,经由过程RS485总线停止数据交互。歧路电参数监测模块全数接纳型号为GCT210BF-50A/20mA的微型电流互感器,PCB板设计,替换原本的电流互感器,装置、革新简洁,抗搅扰性强。

各歧路断线报警模块可与歧路电参数监测模块做在一路,组合操纵。

人机界面包含显现界面和设置按钮,可查问及时数据设置参数。

智能网关节制器可完成的首要功效:

l  领受中间平台下发的开关灯时候列表和运转参数,在通信毛病时,可按前一天的设置装备摆设,自立运转;

l  按时巡测各单灯状况及异变情形,记实且及时转发;

l  按时巡测各歧路运转情形。及时精确上报非常,成立非常列表;

l  自检形式,按歧路顺次送电,主动检测各歧路所领路灯盏数,地点编号,成立歧路列表并保管;

l  存储各歧路电参数参考值,下发到电参量监测模块;

l  天天开灯后20分钟,及熄灯前20分钟,各收罗一次全数(歧路,单灯)电参数,上传到中间存储。

l  泛泛(打仗器吸合且歧路有电流)任务状况,每30分钟巡检一次,无非常状况,不存储数据。对已上报非常不再上报,当非常消弭,在非常列表中确认非常消弭,且打时候标签。

四、智能软件平台

监控中间软件平台是全数体系与人之间的交互环境,终究完成都会途径必威 体系的运转办理和都会必威 体系办理单元的营业办理两个应用。全数软件平台的组成因此数据库体系为中间,和时监控模块作为静态随机信息的供给者和号令宣布者,以电子舆图模块为信息展现的载体。

监控中间软件平台接纳模块化设计, 接纳“C/S+B/S”相连系的架构形式。软件平台布局表示图如图5所示。

监控中间的智能软件平台首要分为数据库办理模块,通信模块,及时监控模块,非常处置模块,出产办理模块,电子舆图模块,和信息查问/统计阐发模块,体系办理模块和WEB宣布模块等。

1.  数据库办理模块首要是将体系有效的静态、静态数据根据必然的数据格局存储到数据库中,以便利体系操纵;

2.  通信模块担任软件平台同外界的通信,包含与智能网关节制器的双向通信;

3.  及时监控模块担任按时巡检路灯主控箱和路灯的状况;

4.  非常处置模块担任对体系非常状况停止阐发处置,定制派工单,非常消弭确认等。

5.  出产办理模块首要是完成路灯办理单元平常出产办理电子化,包含出产材料办理,流程办理,技术材料办理,出产报表天生,举措措施档案办理等;

6.  信息查问/统计阐发模块首要是对体系收罗的电参数,举措措施维护维修量停止统计阐发,供给帮助决议计划撑持;

7.  体系办理模块首要功效是对全数监控体系停止办理,包含日记办理,电子舆图编辑,路灯举措措施录入,任务流程定制,用户办理和脚色定制等;

8.  电子舆图模块是全数体系的展现接口,标记路灯举措措施的地位,显现路灯举措措施及时状况;

9.  WEB宣布模块,供给体系WEB宣布功效,经由过程权限许可用户长途阅读体系监控画面。

图5.软件平台布局表示图

软件平台接纳“C/S+B/S”相连系的架构形式,C/S架构局部偏重于底层数据收罗监控和各类办理功效,B/S架构偏重于WEB阅读,长途查问。

五、数据接口标准及数据格局范例的拟定

为保障全数体系的兼容性与扩大性,和交换性,应拟定公道的、绝对通用的数据接口标准和数据格局范例。

体系的兼容性和扩大性表现在:

l  体系组件的交换性强,体系组件模块化设计,改换体系组件只要将新组件的地点变动与换下得老组件分歧,不做别的任何设置,便可规复体系功效;

l  数据接口标准同一、通明,便利与别的体系对接,乃至可与别的同范例体系共用一个软件平台;

l  体系终端现场装置、调试简洁,接线简略,无穷削减施工调试难度,并且便于前期维护、办理;

l  体系抗搅扰才能强,并且组件式设计,环境顺应才能强;

l  操纵ZigBee技术可自在组网的特色,公道拟定命据接口标准和数据格局,将来可把已装置的单灯节制器和网关节制器ZigBee节点作为市政ZigBee网络的路由节点,节俭市政举措措施信息化工程的通信本钱;

l  公道、通明的数据格局,可便利体系与别的市政信息化体系的数据交互和整合。

数据接口标准及数据格局范例的拟定是全数体系最焦点的关头任务,干系到体系的应用易用性、可维护性和拓展性,决议体系的可延续成长才能和性命力。行业主管部分应出台相干标准与范例,同一各单灯体系制作厂商的数据接口和各层通信规约,这将有益于单灯智能体系的应用奉行。

六、论断与瞻望

途径必威 行业的单灯智能管控体系起步时候不长,今朝市道上的产品成熟度还不够,要想天下性的大范围奉行应用,另有很长的路要走,须要更多的软硬件研发、制作气力投入与政策搀扶。