摘 要：为了满足现代城市道路照明系统对亮灯率、维护的实时性以及节约电能的要求，本文设计了一套智能型城市路灯无线监控系统。该系统由路灯监控中心和无线监控终端设备两部分构成，采用GPRS无线通讯网络对城市路灯设施进行线路控制、线路测量等多种科学有效的控制管理。实际运行结果表明，该智能型城市路灯无线监控系统大大提高了城市道路照明的安全性和可靠性，能够节约大量的电能。
关键词：道路照明系统 亮灯率 节约电能 监控中心 无线监控终端设备
近年来，随着城市公用事业不断完善，我国城市路灯建设取得了飞速的进步，对改善投资环境，方便群众生活，美化城市等都起到了很大的促进作用。目前，城市对路灯系统的亮灯率、维护的实时性和节能的要求不断提高。但是，由于路灯线路分布太广，仅仅依靠路灯管理部门的巡回检查，还是不能及时发现和解决问题。因此，依靠传统的人工检查的工作方式，城市照明设施的治理难度将越来越大，所耗成本也越来越高，已经不能满足城市照明的要求。
智能型城市路灯无线监控系统采用GPRS无线通讯网络，对城市路灯设施进行线路控制、线路测量等多种科学有效的控制管理。实践结果表明，该系统能够在很大程度上减少城市路灯维护部门的工作量，保障城市路灯系统安全可靠工作并节约大量电能。
一、系统概况
城市路灯无线监控系统集计算机网络技术、无线通信技术和路灯控制、检测技术于一体，由路灯监控中心和无线监控终端设备两部分构成，如图1所示。它利用无线网络，实现对城市路灯的集中控制、检测及管理。系统通过光控和时控相结合的方法来控制路灯的正常开关，能够根据用户的需要对指定的分控点进行控制。系统既能够定期自动检测某个分控点各回路的电压、电流、功率等参数，又能根据用户的需要检测指定的分控点。对检测出的故障能以文字、语音等多种形式进行报警，能够实现如下功能，如图2所示。
1） 手动控制终端：由用户根据需要对某一或某些指定终端手动进行开关灯操作。手动控制终端按控制范围可分为全部控制、分组控制、单个终端控制。
2） 手动或自动选测、巡测终端：用户首先选定终端（全部、分组、单个终端），然后对终端状态进行检测，包括电压、电流、有功、无功、功率因数、开关输出状态、各种开关量状态输入等。用户在检测时可以设定是否将本次采集数据存储到数据库中。巡测时间间隔可在线修改。
3） 手动或自动远程抄表：由系统按照设定的时间（如每月等）自动完成远程电度表数据的获取，并保存到数据库中。抄表时间可根据需要进行修改。
4） 自动开关灯：系统可以根据每日的开关灯时间表和照度值自动实现开关灯，在自动控制过程中系统采用的是时控和光控相结合的处理办法。开关灯方案可在线修改。
5） 数据处理：系统自动保存所有采集到的数据（手动选测、巡测的数据可由用户决定是否保存），并按设定的备份方案对数据进行备份。
6） 自动校时：对终端时间的校准可以分为两种方式：系统自动校时和手动校时。系统根据系统设置判断是否需要对终端进行自动校时。
7） 报警级别控制：用户可以根据不同故障类型设定不同的报警级别，系统根据不同的报警级别，可以通过图文、声音、短消息等方式进行报警。用户可以通过系统配置决定系统在某个时段采用某种或者某些报警方式。短消息可以发送到相关人员的手机或者小灵通上。
8） 终端分组控制：系统允许用户根据经验或者特殊需求把终端组合成若干个工作组，对每个工作组统一控制。不同的组可以有不同的控制方案。分组可由用户进行增加、删除、修改。
二、路灯监控中心
路灯监控中心作为数字城市管理平台的一部分，综合运用在线监测、自动化控制、远程无线网络通信等先进技术，建立起一个连接整个城市照明设备网络的无线通信平台、资源管理平台与监控管理平台，为城市照明的监控调度指挥与规划决策提供强大实用的手段，全面提高城市照明综合监控管理的效率。路灯监控中心的系统拓扑结构如图3所示，它主要完成如下功能：
（1）系统通过光控和时控相结合的方法来控制路灯的正常开关，能够根据用户的需要对指定的监控终端、分组进行控制。
（2）系统既能够定期自动检测所有有效监控终端各回路的电压、电流、功率等参数，又能根据用户的需要检测指定的监控终端。
（3）监视路灯工作状态，实时显示路灯故障，对检测出的故障能以画面、文字、语音、短信息等多种形式进行报警，并显示故障路灯的具体位置。
（4）保持同无线监控终端的联系，下载控制参数并接收线路状态信息。
三、无线监控终端设备
无线监控终端设备安装于每个路灯分控点，是本系统中控制功能的执行部分，同时也完成检测功能中信号采集、部分数据记录、计算等工作。其拓扑结构见图4,它由天线、机箱、检测与控制电路、各种传感器等部分组成。机箱内安装有西门子GPRS数传模块一个、变压器一组、蓄电池、控制继电器若干、主板、传感器板各一个、UPS电源、接线端子若干。外部的检测部分由接在各个回路中的互感器、接在各相上的电压检测线圈、各种传感器组成。控制部分由外部控制接线、延时继电器、中间继电器组成。
它通过无线GPRS通信网络，可以接收监控中心发出的命令以及与监控中心进行数据交换，能按照来自监控中心的控制命令进行开关灯操作、数据上报以及属性设置。无线监控终端设备在与监控中心通讯发生故障时也能独立运行，可以根据经纬度日出日落时间预先设定全年的开关灯时间，完成开关灯的操作。无线监控终端设备可以在接到检测命令时将各种状态及检测数据上报给监控中心，当它检测到有突发故障（如供电停电、白天亮灯、晚上熄灯、各种检测量超量程等）时会以主动上报方式将故障信息上报给监控中心，监控中心经数据分析确认有故障后向用户报警。无线监控终端设备电流、电压、功率采集误差小于1%,监控中心根据检测数据计算亮灯率、功率因数。
参考文献
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