智能照明无线控制系统建设方案
****大学GPRS无线远
程灯控系统
技
术
方
案
北京中电数码科技有限公司
2012年2月28日
目录
一、概述 (3)
1.1项目名称 (3)
1.2项目背景 (3)
1.3建设系统的意义 (4)
1.4设计依据及参考资料 (5)
二、系统功能 (6)
三、设计原则 (8)
3.1 可靠性 (8)
3.2 先进性与合理性 (8)
3.3 可维修性 (8)
3.4 可扩展性 (8)
3.5安全性 (8)
四、系统总体构架 (10)
4.1系统整体框图 (10)
五、智能照明监控系统组成 (12)
5.1智能照明控制软件系统 (12)
5.1.1软件组成 (12)
5.1.2软件基本功能 (13)
5.2照明智能监控系统通信方案 (20)
5.3 照明监控终端 (20)
5.4照明监控终端主要特点......................................................................错误!未定义书签。
5.4.1 自动报警..................................................................................错误!未定义书签。
5.4.2 独立运行..................................................................................错误!未定义书签。
5.4.3 高可靠的变送器电路..............................................................错误!未定义书签。
5.4.4 通用化设计..............................................................................错误!未定义书签。
5.4.5 有效防盗报警..........................................................................错误!未定义书签。
六、控制中心软硬件设备选型 (22)
6.1.1监控端工作站 (22)
6.1.2 服务器 (22)
6.1.3 GPS卫星校时系统 (22)
6.1.4 大屏幕投影 (22)
6.1.5 不间断电源（UPS） (22)
6.2.1操作系统 (22)
6.2.1数据库系统 (23)
一、概述
1.1项目名称
项目名称：****大学室外灯光GPRS无线远程控制系统（以下简称系统）。
1.2项目背景
伴随我院基础建设以及室外照明工程的发展，学院室外环境照明建设越来越完善，越来越全面，基本实现了全院覆盖，满足了全院的日常使用需要，提升了我院的灯光美学品位，随着道路照明和景观照明的要求和数量不断增加，但同时由于各个灯光照明系统比较分散，给日常管理和维护带来了比较大的难度，不能在第一时间对灯光系统进行管控。
现行的控制方法以分散手动控制和定时控制为主，就是在需要开关灯的时候有管理人员去各个场地进行手动控制电源开关，或者在现场的控制箱内设置好开关灯时间，由现场设置控制灯光的动作。这种方法既不能及时调整开/关灯的时间，更无法及时反映照明设施的运行情况，并且故障率高、维修困难。我院现有南操场、北操场、灯光球场、综合球场等室外大型的运动场地，各个场地距离较远，控制范围较大，难以保证时效性。
当遇到暴雨、暴雪等极端特殊的天气情况时，由于缺乏灵活的控制手段，必须临时派出大量的人员到现场手动操作照明开关箱，因此在时间十分紧迫的情况下，无法满足应急处理的要求。
根据我院实际情况，拟建一套GPRS无线照明监控系统，由先进的GPRS无线数据通讯网络、计算机信息管理及智能路灯控制设备等组成的分布式无线遥测、遥控、遥信系统。可以对全院范围内的路灯、景观等进行遥控开关灯、遥讯设备状态以及遥测电流、电压、用电功率。
此系统由两大部分构成
1．GPRS无线照明监控系统平台，包括监控中心数据库、设备信息管理系统、监控系统及无线通讯系统。
2．智能无线照明控制单元，包括GF-LCS6008-12智能灯光控制器及电缆防盗终端。
本方案提供完整的城市室外灯光监控软硬件系统（监控中心、地理信息系统、远动控制器、无线通讯终端），系统大小可灵活配置（如从几个点到几千个点）。具有遥控、遥测、遥信的“三遥”功能。该系统通过发送控制指令和接收状态信息数据来控制远动控制器，完成对照明设备的照明控制、电量/非电量的采集、报警等具体操作。
1.3建设系统的意义
增强应急能力：系统具有定时控制和人工控制等多种控制方式，能随时调整灯光的开/关灯时间，实现辖区范围内的全夜灯、半夜灯开/关灯自动控制。在学院紧急情况或特殊的天气情况时能通过人工控制进行应急调度，提高管理维护的效率。
提高学院信息化控制管理水平：系统具有自动报警和巡测、选测功能，当设备发生故障时，调度人员可以在数秒钟内及时了解故障的地点和状态，并及时进行修复，将信息化建设延伸到灯控领域。
实现科学管理：系统能将采集到的数据自动进行存储、统计，并能随时进行查询和打印，为管理现代化提供了基本数据依据。
1.4设计依据及参考资料
设计主要依据为：
系统的设计还参照如下技术规范和标准：
GB8566 计算机软件开发规范
GB/T12504 计算机软件质量保证计划规范
GBJ93-86 工业电气自动化仪表工程施工及验收规范GBJ232-82 电气装置安装工程施工及验收规范
GB11920-89 电站电器部分集中控制装置通用技术条件GB4720-84 低压电器电控设备
JECC144 低压开关和控制设备的外壳防护等级ANS1488 可编程仪器的数字接口
二、系统功能
该系统具有以下功能：
系统实现“三遥”功能：遥控、遥测、遥信；可自动巡测、手动巡测和选测（12路继电器状态、三相电压、12路电流、有关功功率、无功功率、功率因数及各种数字状态量等数据量的采集）。
采用时控法控制方式进行照明控制，实现预约控制和分时控制。可设置多达8套时间方案以实现对路灯设备灵活的控制方式；可预设多种时间控制模式，包括普通模式、节假日模式、重大节假日模式、周循环模式、二次开灯模式、按经纬度日出日落开关灯模式、和超级经纬度开关灯模式（需定制）。
具有设备分组功能，可按路段或按区域对设备进行分组，从而实现分组控制。
健全的报警处理机制，报警内容包括：白天亮灯、晚上熄灯、配电箱门开关不正常打开、电压、电流越限、回路缺相、回路断路和线路停电等故障；当报警发生时，系统可及时地向指定手机用户发送报警信息。
无论白天还是夜间都可对各支路电缆回路进行监控，一旦发生回路短线的情况控制器设备将及时发送报警信息。
支持手机用户通过短信对路灯进行开关灯操作；
支持智能手机通过无线互联网接入系统进行开关灯操作和设备状态查询；
自动计算亮灯率。能根据电压、电流、功率因数的变化自动进行亮灯率估算；
具有设备档案管理功能，即能够进行终端设备的添加、删除、编辑和参数设置等，同时可以根据需要对设备进行分区管理，用户界面上需要显示相应的设备信息结构树形图
具有电子地理信息（GIS）管理功能，通过电子地图界面可对终端设备进行添加、删除、编辑、参数设置和开关灯操作；
具有设备组态功能，通过图形化界面用户可以直观得获得终端设备当前运行状态和参数
查询打印功能。根据年、月、日统计数据进行查询，显示的数据均可打印；
安全管理。采用多级操作口令和自动密码保护；
具有历史纪录（用电量、负荷曲线、视频记录等）查询统计功能；支持多种组网及通讯方案选择，可支持GPRS无线通信方式、以太网通信方式、光纤通信方式；
三、设计原则
3.1 可靠性
由于系统的服务于社会大众，稍有差错即会产生严重的负面影响；同时监控设备长期在户外运行，工作环境极为恶劣，因此必须充分考虑系统的可靠性。要求监控系统能够长期稳定地运行；同时要求监控系统在个别设备出现故障的情况下仍能稳定运行，不影响或者少影响照明系统的按时开启和关闭。
3.2 先进性与合理性
软件及硬件构成均符合相关标准，整个系统应是目前国内最先进的，并在一段时期内处于国内较为先进的水平。同时，系统设计时以合理性为原则，不盲目追求先进性，从而造成的华而不实、浪费资金，降低可靠性。
3.3 可维修性
系统的设备采用模块化设计，并且各单元部件具有故障信息定位指示，便于设备维修。
3.4 可扩展性
硬件采用模块化设计，软件采用组态化设计，使得系统扩展、升级均不必改变现有设备的状态。
3.5安全性
组网设备可靠，组网方案可靠，数据库服务器采用可采用RAID5，用于数据备份防止数据丢失保证系统正常运行；软件部分采用用户权
限分级管理、防火墙的方式防止意外攻击；同时可根据灯光管理处需要采用备份路由。
四、系统总体构架
4.1系统整体框图
GPRS路灯集中监控系统是新一代城市灯光照明管理系统。系统采用先进的智能控制技术、灯光节能技术、无线通讯技术、GIS技术、远程视频技术、大屏幕技术等。为城市安全照明、功能照明和景观照明管理提供稳定可靠、方便、高效、节能的综合管理系统。
GPRS照明集中监控系统包括四个子系统：
1、智能照明控制子系统：
智能照明控制子系统的作用是使城市照明系统更加安全稳定的
运行，为管理者提供高效、方便的管理系统。实现城市照明的现代化、自动化、智能化。可实现时控、光控、人工控制、分时段自定义控制、
全夜灯/半夜灯控制等功能。
2、智能照明配合视频监控系统
智能照明配合视频监控系统为学院照明提供完善视频监控手段，代替传统人工现场勘察的方式，为用户提供远距离实时现场视频图像。传统人工现场勘察的方式费时费力，无法及时发现和排除故障。视频监控系统让城市照明系统的管理者足不出户就可对现场情况了如指掌。
五、智能照明监控系统组成
5.1智能照明控制软件系统
5.1.1软件组成
本系统软件采用C/S结构设计，分为监控子系统、设备管理子系统、通信转发子系统、管理数据库四个模块。
设备管理子系统：用于对所有灯光控制终端的信息进行录入、查询和修改。
通信子系统：实现具体的业务逻辑，此部分是实际业务处理的过程，没有图形化的界面，对于用户来说是不透明的，是用户在表示层所作操作的具体实现。
管理数据库：存储系统运行期间的采集数据及系统运行时的所有系统管理数据，通过数据库将所有系统所需要的数据进行存储，以便于日后统计查询。本系统数据库服务器采用SQLSERVER。
软件配置清单：
序号软件名称操作系统开发环境
5.1.2软件基本功能
本软件将路灯、景观灯等各种不同对象的监控和数据采集及处理融于一体，通过不同的控制方式实现对不同灯型的监控。支持GPRS 平台通信标准。
本软件采用组态设计，在系统扩容过程中，不影响原设备的运行，避免了系统运行和扩展安装之间的矛盾。系统软件主要功能如下：照明监控软件利用VS9.0环境下.Net Visual C#语言进行开发，总体架构采用B/S和C/S相结合的方式，软件服务端通过Windows系统自带的IIS（互联网信息服务）将自身的应用程序接口以网页的形式发布到互联网上。用户可利用软件客户端，通过服务器端开放的指定端口和服务进行远程连接，在互联网上实现数据交互。此外，客户端还带有加密和用户权限配置功能，便于路灯管理部门在管辖范围内组建具有详细职能划分的监控局域网，在具备网络条件的前提下，在任意场所通过访问监控中心的服务来对现场设备进行操控。智能灯光控制设备则利用自身的数传模块，通过无线互联网和服务进行远程数据交互。这样，在有GPRS信号覆盖的前提下，现场设备可将采集到的数据和各种报警通过无线互联网上传给任意远处的服务。
系统客户端管理界面如下图示：
软件系统总体分为设备控制模块、设备管理模块、用户管理模块、日志及报警记录生成模块等几大部分。
（一）设备控制部分：
用户可以通过灯光控制系统软件对灯控设备进行即时的手动开关灯控制或下发时间表使其进行自动控制。在监控中心的服务系统安装好之后，用户可以在客户端界面上进行相应操作，实现通过无线互联网远程对设备进行各种开关灯操作和时间表下发。
设备控制模式界面如下图所示：
即时手动开关灯操作界面如下图所示：
时间表配置界面如下图所示：
（二）设备管理部分：
用户可以通过灯光控制系统软件对灯控设备的各项信息进行添加、删除、编辑和查询。在监控中心的服务系统安装好之后，用户可以在客户端界面上进行相应操作，实现通过无线互联网远程对设备信息进行查阅和修改的功能。
设备管理界面如下图所示：
（三）用户管理部分：
用户可以在灯光控制系统软件中对系统操作员的角色、相关权限等进行添加、删除、编辑和查询。在监控中心的服务系统安装好之后，用户可以以超级管理员身份在客户端界面上进行相应操作，实现通过
无线互联网远程对系统操作权限进行查阅和修改的功能。
用户管理界面如下图所示：
（四）日志及报警记录生成部分
用户可以在灯光控制系统软件中对灯控设备的各种电量信息进行实时查询和历史记录查询，也可以对各类报警信息进行查看和处理。在监控中心的服务系统安装好之后，用户可以在客户端界面上进行相应操作，实现通过无线互联网远程对设备各种数据进行查阅和打印的功能。
模拟量日志查询界面如下图所示：
报警记录查询界面如下图所示：
5.2照明智能监控系统通信方案
正确选用系统通信方案，是室外灯光控制系统得以成功运行的必要前提，在照明监控系统中目前可采用的通信方案主要有无线专用网、移动通信网中的GSM 短消息、GPRS/CDMA 通信方式和数传电台通信方式。本系统通信方案选择GPRS 通信方案。
通信系统的组成框图见下图。
5.3 照明监控终端
GF-LCS6008智能灯光控制器采用一体化工业设计，具有结构紧凑、外形美观、安装便捷、检修方便的特点，摒弃了上一代控制器分体设计带来的安装繁琐、故障率高的缺陷。自带LCD 液晶显示器和触感薄膜控制键盘，用户可在安装现场直接对设备进行检测和命令操作，能很好满足用户使用习惯，极大方便了施工和工作人员的现场操作。产品全部采用工业级接线端子，现场接线变得异常简单方便和可靠。产品内部采用工业级微电脑处理器，可以在－20℃～+70℃的环境温度下的连续运行，能适应国内绝大多数用户的使用环境。
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服务器