摘 要 本文介绍了九江市道路照明SCADA系统的组成和功能，并阐述了在实践运行中，该系统对提高九江市城市照明管理水平发挥了重要的作用。
关键词 道路照明 SCADA
一、引言
随着九江市城市建设的快速发展，道路照明设施数量日益增多，传统的人工检修方式、有限的人力资源，逐渐难以满足道路照明管理需要，如何对全市的道路照明做到科学、高效、系统地管理成为越来越迫切的课题。在计算机技术飞速发展的今天，将以计算机为基础的SCADA系统应用到城市照明管理已成为必然趋势，为此，九江市市政公司结合自身实际情况，制定了本市道路照明SCADA系统方案，并组织行业专家学者对该方案的可行性进行了论证，在市政府、市建设局的大力支持下，2005年初九江市道路照明SCADA系统建成并投入使用。
几年来的实践运行表明，该系统对城市照明管理工作发挥了重要的作用，提高了工作效率，降低了运行成本，使得我市路灯亮灯率达到98%，九江市城市照明管理工作从此迈进现代化的轨道，产生了显著的经济效益和社会效益。
二、SCADA系统概述
SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统，即数据采集与监视控制系统，是以计算机为基础的监测控制与调度管理自动化系统，能实现远程数据采集、设备控制、测量、参数调节以及信号报警等各项功能，可广泛应用于电力、水利、石油、化工、环保和市政等众多领域。
SCADA系统一般采用分散式测控、集中式管理的方式，整个系统由监控中心、若干个分散的远程测控终端RTU（Remote Terminal Unit）和通信系统三部分组成。监控中心又称主站，是SCADA系统的核心，负责控制管理整个系统的运行；RTU又称外围站点，是采用微处理器或DSP的可独立运行的智能测控模块，完成各种远端现场数据的采集与处理、现场执行机构的控制以及与远程控制中心的通信，具有易扩展性和易维护性特点；通信系统根据实际需求和应用对象的不同可以采取多种实现方式。
三、道路照明SCADA系统总体结构
九江市道路照明SCADA系统由监控中心、若干个外围站（RTU）、无线通信系统等组成。监控中心选用新西兰大吉TAIT2050基地台，外围站选用日精ND886A移动电台。系统总体结构如图1所示。
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图1 总体结构示意图
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1、监控中心软、硬件系统。
监控中心硬件系统主要由两台工控机（华北工控RPC-106）、联想万全服务器以及计算机网络系统组成，如图2所示。两台工控机与服务器通过3COM SuperStack 3 Baseline网络交换机构成10/100M以太网。系统选用高可靠性的华北工控RPC-106工业控制计算机作为主控机，它具有受到干扰后可以自动恢复的特性，可以满足24小时连续工作的需要。系统采用冗余设计来保证可靠性，监控中心选用两台工控机，平时一台用于前台监控，另一台作为后台查询和数据备份工作站，当前台机出现严重故障时，后台机可以很快地替换为前台机担任监控工作。工控机通过RS-232串口与无线调制解调器相连，实现与TAIT2050基地台的数据传输，传输速率为1200bps。实践证明1200bps的速率能够满足道路照明监控的实时性要求。
监控中心软件系统包括基础软件和应用软件两部分。基础软件为支持系统硬件平台运行的必要软件环境，包括操作系统软件（选用中文Windows2000）、数据库管理系统软件（选用SQL Server2000）。应用软件为道路照明监控的主控软件，它的应用程序采用Visual Basic语言编制，安装在主控机上，数据库安装在服务器上，该软件以C/S（客户机/服务器）方式工作。
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图2 监控中心硬件构
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2、外围站（RTU）软、硬件系统。
外围站硬件采用模块化设计，可方便系统的维护和维修，它主要包括：RTU控制主板、通讯电台、电源、可充电蓄电池、信号采集控制板、输入输出界面、多种通讯接口。
外围站软件具有：运行状态指示、本地操作界面、模拟量采样、开关量采样、看门狗自恢复、接收控制中心各种命令时按约定作出各种响应等功能。
3、无线通信系统。
可供选择的通信方式有多种，如RS-485现场总线、电力载波和PSTN公用电话网、VHF/UHF电台、ISM扩频电台、GSM、GPRS移动电话网以及卫星通信等。考虑到九江市的具体情况，以及今后的运行成本，九江市道路照明SCADA系统通信采用VHF/UHF无线电台通信方式。
通过向九江市无线电管理局申请，我们获得一对路灯监控通信频点，分别是223.100MHz和230.100MHz，外围站与监控中心之间采用VHF/UHF无线电台进行数据传输，数据通信的调制方式为FSK，传送速率为1200bps。外围站选用日精ND886A移动电台， 配以定向天线，发射功率为10W，工作在半双工方式。监控中心选用新西兰大吉TAIT2050基地台，发射功率为25W，工作在全双工方式，覆盖范围与高增益全向天线铁塔的高度有关，半径可达几十公里，能够满足对九江市城区信号覆盖的需要。
四、路灯SCADA系统基本功能
九江市路灯SCADA系统基本功能需求的数据流如图3所示。该系统的基本功能包括：
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图3 功能需求的数据流图
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1、遥控：对远端的对象和目标进行控制，系统按照控制中心主控机上的各项参数和控制目标来对远端执行机构进行控制。
2、遥测: 对被测对象的参数进行远距离的间接测量，也就是系统具有实时获取远程现场的各项模拟量参数的功能。
3、遥信: 把被控对象的动作结果和故障信息送回到控制端，也就是系统具有实时获取远程现场的各项开关量参数的功能。
4、数据处理：系统具有将RTU采集到的实时数据处理加工成相应的报表，提交给系统管理人员或上级管理机构的能力。
5、报警处理：系统具有根据RTU的采集量进行声光报警的功能。
五、系统运行效果
1、开关灯整齐、统一。系统避免了传统独立时钟控制方式中，各控制点由于不同的时钟存在误差而造成不同路段亮灯、关灯时间不一致的现象，保证了城市夜景的整体效果，提高了道路照明安全。
2、控制快速、灵活。当有临时开关灯要求时，不需人工赶到现场，只要在控制室轻点鼠标即可迅速实现。
3、故障告警及时、准确。传统人工上路巡查方式无法保证短时间内发现故障，而本系统具有在线实时监控功能，可以及时发现故障，准确的告诉值班员故障地点。
4、降低劳动强度，减少维护费用。系统实施后，可以避免每日全城范围内的人工巡查，既提高了工作效率，又节省了车辆台班费。
5、准确的路灯运行数据采集、管理。系统不仅能够采集各种运行数据、故障数据，还能对这些数据进行分析和管理，并形成各种报表。