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隨著我國經濟建設的發展，能源的開發和利用也顯得日益緊張起來。3月份以來，我國多地出現淡季“電荒”現象，而電能利用效率低下是導致“電荒”的重要原因之一，在這種情況下，提高電能效率迫在屠睫。而隨著城市路網建設的不斷發展，路燈數量增多，使得人們對電能節約以及路燈的管理要求也越來越高。采用先進技術節約能源以及提高路燈自動化控制與管理水平，已成為城市照明系統建設的當務之急。 1 路燈照明管理現狀 1）照明設施開關燈統一性差，智能化水平低，不具備遠程修改開關燈時間，不能根據實際情況修改開關燈時間，能源浪費大，增加了財政負擔； 2）路燈設備分散，管理人員少，管理困難，不能實時、準確、全面地監控設備運行狀況，缺乏靈活的控制手段；3）人工巡檢工作量大，效率低，成本高，浪費人力、物力、財力，缺乏有效的故障預警機制。 2 ZigBee簡介 ZigBee是一種新興的短距離、低復雜度、低耗功、低傳輸速率、低成本的雙向無線組網通訊技術。它是一種介于RFID（Radio Frequency Identification，無線射頻識別）和藍牙之間的技術。 3 GPRS簡介 GPRS通用分組無線業務是一種新的承載業務，提供了一種高效、低成本的無線分組數據業務，特別適用于間斷的、突發性的和頻繁的數據傳輸。GRPS永遠在線，接入速度快，用戶可隨時與無線網絡保持連接，可使遠程數據采集的效率大幅提高。 4 PLC簡介 PLC即可編程控制器，是一種帶有指令存儲器，數字或模擬輸入/輸出接口，能夠完成邏輯，順序、定時、等功能，用于控制機器或生產過程的自動控制裝置。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。 5 系統工作原理 運用組態軟件作為上位機的控制平臺，通過GPRS與現場控制器PLC通訊。監控中心軟件通過GPRS網絡向各個現場控制器發送動作指令，使現場控制器完成各種配置和數據采集工作，并對現場控制器發送上來的數據進行分析和處理。現場控制器通過ZigBee無線通訊設備接收單燈控制器所發送來的信號，進行分析處理并通過GPRS通訊系統向監控中心發送信息，以此來實現對路燈的遠程無線控制，如圖1所示。 
系統由3部分組成：現場控制器、單燈控制器、監控中心。 6.1 現場控制器 由PLC獨立控制模塊、GPRS通信模塊、ZigBee無線通信模塊等組成，完成數據采集、控制輸出、數據通信、故障報警等功能。現場控制器通過GPRS與照明管理監控中心服務器相連，通過ZigBee無線通信模塊與單燈控制器相連，以此實現實時通信，如圖2所示。
圖2 現場控制器的組成 6. 2 單燈控制器 每盞路燈都裝有單燈控制器，由ZigBee無線通信模塊、完成電量采集和模塊遙信功能的單片機模塊組成。ZigBee無線模塊具有網狀拓撲結構，這樣ZigBee子網就有內置冗余保證，如果網絡中有節點脫離網絡，無法工作，節點數據將自動路由到一個替換節點保證系統的可靠、穩定。單燈控制器是路燈監控系統中控制功能的執行部分，控制路燈的狀態并監測路燈運行的電流、電壓、功率因素等，將這些參數通過無線方式傳送到現場控制器，同時接收來自現場控制器的所有控制指令，從而實現遠程控制功能，如圖3所示。
圖3 單燈控制器的組成 6. 3 監控中心監控中心由監控中心軟件、GPRS通信模塊組成，對整個照明系統進行集中控制。監控中心軟件可實現遠程監控、采集數據、建立數據庫、數據分析等功能，通過GPRS通信模塊實時掃描各路燈電量數據和輸出狀態，也可將監控中心軟件發送的各種有效指令發送給現場控制器。遇到報警信息，通過GSM短信方式送至巡檢人員手機。 7 監控中心軟件介紹 組態軟件是用于數據采集和過程控制的專用軟件，本系統采用組態王作為開發工具，它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經濟、開發周期短等優點，能充分利用圖形編輯功能，為用戶提供了友好的可視化界面。 監控中心軟件是整個路燈監控系統的控制中心，它負責跟控制現場中的監控終端進行遠程通信，對獲取的數據進行處理，主要功能如下： 1）查詢功能現場控制器將單燈的電壓、電流、功率、設備運行狀態等參數通過無線信道發送回監控中心，監控中心主機對這些數據進行分析、處理后，以直觀的報表或圖表形式提供管理人員，為決策提供準確的依據。 2）控制功能手控與自控相結合，提供靈活、可靠的開關控制功能，通過“設置參數”里的開關燈方案及開關燈時間，下發給現場控制器，讓現場控制器按指定的方案運行。 3）設置參數監控中心可自動或手動執行全控開關燈，也可控制任一單燈執行開關燈，可隨意設置半夜燈或全夜燈模式，并對設置的參數和要求進行保存。 4）報警功能當現場控制器主動報警或檢測單燈控制器時發現有故障，監控中心軟件發出聲光報警信號提醒工作人員，并在畫面上顯示故障報警位置狀況和類型，保存報警記錄的同時以短信息的方式通知現場巡檢人員。 5）數據統計與報表統計備采集參數的數據信息，形成報表，便于分析研究，可打印報表。 8 結束語 本系統從路燈控制的具體要求出發，建立了友好的可視化界面，集無線通訊技術、自動化控制技術、監控系統組網于一體，有效的解決了路燈控制的靈活性、實時性、可靠性、經濟性等問題，抗干擾力強，通信穩定，上位機給監控終端發出的命令能準確到位。不僅大大節約了鋪設通信電纜的費用，更達到了節能能源的目的。 |
