张利国1 时念武2 宋春晓1 刘 慧1
1.济南市路灯管理处（250001） 2.山东泰华电讯有限责任公司（250101）
摘 要：为进一步提高路灯管理水平，我们在现有监控管理系统的基础上，开发、建设、应用了路灯单灯控制系统。该系统采用物联网架构，实现了对单盏路灯的实时在线监控和按需照明，满足了路灯精细化管理的需求。经实践证明，该系统节能效果显著，极大地促进了路灯监控管理的现代化水平。
关键词：路灯 单灯控制
一、前言
为进一步提高全市路灯监控管理水平，促进路灯节能工作的顺利实施，针对制约路灯现代化管理的“瓶颈”问题，不断完善系统的各项功能，在现有国内领先水平的监控管理系统基础上，开发、建设、应用具有国内一流水平的路灯单灯控制系统，充分发挥系统在路灯建设、管理、维护、节能工作中的枢纽与核心作用。
济南市现在运行的城市照明监控系统经过近几年的不断发展与提高，目前在用的RTU（RemoteTerminal Units,远程终端单元）达512个，可对全
市7万余盏路灯进行集中控制。该系统包括道路照明监控管理调度中心、通信网络、远程智能控制终端及单灯节能控制器、视频监控等部分，具有遥控、遥测、遥调、遥讯、遥视等“五遥”功能，是一个集监测、控制与节能于一体的管理平台，在路灯设施日常管理维护、安全运行、城市防汛抢险与节能控制等方面起到了重要的保障作用。
二、国内外发展概况
城市照明监控系统大多采用无线专网或移动公网进行通信。系统可根据当地的日出日落时间及光照值，采用光控和时控相结合的方法，自动遥控开、关路灯，并能智能遥测现场的工作电压、电流和接触器状态等数据，可对采集到的数据进行分析，自动计算亮灯率，判断城市照明运行情况。这一系统的应用大大提高了城市照明的管理水平，既提高了工作效率同时又降低了管理成本。
但是由于目前的无线监控点基本上都安装于路灯控制箱侧，属于集中监控，可控制到每一个变压器区域及单条线路，但其只能对整条路段的运行情况（包括：电压、电流、功率、温度、接触器状态等）进行检测或控制，还无法细化到控制任意一盏路灯。因此，国内外路灯同行都面临着同样一个课题：如何对城市道路中任意一盏路灯进行联网控制和运行状态检测？如何进行数据采集、状态显示及自动报警？如何能够监控任意一盏路灯工作状态？单灯控制技术恰恰成为解决这些问题的有效途径。
目前，国内尚没有一个城市大规模开发、应用单灯控制系统。国内现有的单灯控制技术，主要依托于电力线载波技术，受照明线路的长度、属性、分支等很多因素影响，仅有试点安装，没有大规模的成功应用。而济南市开始率先开发、研究、应用单灯控制系统，对全市8万余盏路灯进行单灯控制，实现了对单盏路灯的可靠测控，并有效地进行了节能管理，取得良好的效果。
三、路灯单灯控制系统建设目标
1、以物联网技术为核心，实现单灯控制与监测，每盏路灯的故障信息都会被传送到监控中心，便于及时、准确、方便地发现故障路灯。
2、能够准确地判别分析各类电缆故障，大大提高电缆故障报警的准确率、及时率。
3、在适宜地段、时段进行“隔灯亮”控制，以期取得显著的节能效果。
4、提高路灯电缆被盗报警的准确率，有效遏制或减少电缆被盗现象的发生，大幅度减少经济损失。
四、路灯单灯控制系统建设意义
基于目前济南市城市照明现状，我们提出了“按需照明、精细管理”的概念，实现基于资源管理平台的精细管理，将产生良好的社会效益、经济效益和管理效益。
1、经济效益：采用路灯单灯控制系统以后，全市范围内的路灯全夜灯、半夜灯的开关均可实现以资源管理为核心的按需照明和精确到每一盏灯精细化管理。由于减少了开灯时间，延长了光源电器寿命，降低管理运行成本，进一步提高了经济效益。实现按需调控照明亮度，节约能源和管理运行费用。
2、社会效益：采用路灯单灯控制系统后，由系统对全市范围内城市照明的每一盏路灯的开关操作实现自动控制。与此同时，由计算机对每一盏路灯的状态进行高效快速巡测，调度人员可以在故障发生后及时了解故障的地点和状态，为快速、及时修复提供了强有力的保障。路灯维护及时，可以极大地减少对照明管理部门的投诉、减少道路交通事故的发生，有利于城市的治安，产生极大的社会效益，从而进一步提高城市的形象。
3、管理效益：路灯单灯控制系统利用计算机及时、全面地发现每一盏路灯运行中出现的故障，实现真正意义上的“值班等待报警”,不仅大大减少了城市照明巡视人员和车辆损耗，降低了维修成本，而且在检修车出发之前已经知道了故障的准确地点和基本状态，无需靠人工查找档案图纸、单纯的文字性数据库信息及巡线查找，因而大幅缩短了维修响应时间、提高了检修效率，保证路灯亮灯率，由此将产生极大的经济效益。
五、系统框架
济南市城市照明智能监控系统由“监控中心、智能监控终端、智能服务器、单灯节能控制终端及电缆被盗报警”五部分组成。系统以GPRS无线通信为主干网，以电力线载波通信为二级子网。路灯单灯控制系统结构框架如图一所示。
六、单灯控制节电率实测效果
2010年11月，我们先行对位于美里路的05310001号RTU控制区域的72盏路灯的单灯控制器进行了工程验收，分别测试了手动全部亮灯、全部关灯、隔一亮一、隔二亮一、随机编组开关灯、开关任一指定路灯等功能，完全实现了“按需照明”,节电率分别可达29%、35%,效果良好。美里路实拍效果见题头图照片。
