道路照明中關于遠程路燈控制系統探討
1 概述
目前，道路照明路燈控制傳統采用光控、定時、經緯度控制及人工開關的方式，不能滿足節能要求和特殊情況下開關燈的要求，也有采用單燈電力載波或無線局域網控制系統，這種方式可精細控制路燈，但設備成本和安裝成本都很高，不方便對老系統進行改造，由于控制系統的加入，增加了能耗和故障點。本系統采用先進的計算機自動管理技術和ＧＰＲＳ網絡或ＧＳＭ短信網絡遠程通訊技術，只對路燈照明的每條線路進行控制，成本低，改造傳統系統方便，并可實現自動化、智能化科學管理，達到路燈管理水平與現代城市相適應，提高管理效益，做到合理照明、美化照明、安全照明，降低運營和維護成本。
系統由先進的ＧＰＲＳ網絡或ＧＳＭ短信網絡、計算機信息管理及路燈控制總成構成，可對系統內的路燈進行遙控開關、手動控制開關、遙測開關狀態、遠程定時開關、遠程校時，還可以通過數據分析來判斷線路故障，對白天亮燈、晚上熄燈、大面積熄燈進行報警。
2 安裝遠程路燈控制系統的必要性和可能性
2.1 必要性
（1）信息可實時共享
系統建好后，數據存儲在公司，所有人員都可在系統設置的權限范圍內查詢到相關的信息。
（2）管理者可隨時監督執行層的工作情況。
（3）執行層可實時監測了解路燈的運行情況。
（4）節約電能支出成本。
系統建好后，可對路燈開關狀態進行檢測，有效避免白天亮燈的情況出現，系統可根據一年四季的季節變化隨時改變每條線路的路燈的開關定時時間，也可根據天氣變化隨時開關燈，在滿足照明的情況下，盡可能減少開燈時間，從而節約電能。
（5）降低運維成本
系統將巡燈查找故障改為值班等待報警，減少了巡燈人員數量和車輛，降低了維護成本，減少亮燈時間延長路燈使用壽命，降低了運行成本。
2.２ 可能性
要建立一套全自動路燈控制系統必須基于可靠穩定的技術，而現在已經有可靠的產品和集成技術完全可以實現上述功能。遠程路燈控制系統采用電子控制技術、遠程無線數據傳輸技術、現場數據處理控制技術、軟件技術、系統集成技術等多項高新技術構成的系統。下面對這些技術和產品進行一些概要描述。
（1）電子控制技術
ＱＸ４０１ ＧＳＭ/ＧＰＲＳ多路無線遠程路燈控制器是一款內嵌ＴＣＰ/ＩＰ協議棧的ＧＳＭ/ＧＰＲＳ無線數據透傳遠程遙控開關，最多可對五路開關進行控制，每路最大電流達６０Ａ，除可以遠程開關控制外，還可以數據透傳，通過自帶的４８５口對其它設備進行控制，核心部分某公司的ＳＩＭ９００Ａ模塊，開關采用磁保持繼電器，不耗電，并有記憶功能，在斷電后再上電的時候能保持原來的開關狀態。該產品可以通過ＧＳＭ手機短信對開關進行控制，也可以通過ＧＰＲＳ網絡為通信平臺對開關進行控制，提供ＲＳ－２３２/４８５/ＴＴＬ接口，按照工業標準設計，可直接與ＲＴＵ、ＰＬＣ、智能儀表、單片機控制器等各種工業現場的下位機設備連接，用在路燈控制方面最為合適。
（2）遠程數據傳輸技術和設備
無線網絡通訊ＧＳＭ/ＧＰＲＳ移動通訊網絡進行數據傳輸已經有了近１０年的發展歷史，目前無論從技術還是產品都已經是非常成熟的。
（3）數據處理軟件系統
這個數據處理軟件系統是指中央監控室的監控服務器安裝的軟件系統，系統的所有功能都要通過這個軟件才能最后顯示出來。因此，就整個系統而言，這個軟件系統是核心。
綜上所述，遠程路燈控制系統所需要的技術和設備均是成熟的，完全可以滿足路燈控制的要求。因此，安裝遠程路燈控制系統既是非常必要，也是可能的。
3 系統組成
（1）傳統電力控制結構
（2）本系統電力控制結構
（3）ＧＳＭ系統拓撲圖
（4）ＧＰＲＳ系統拓撲圖
建議：ＱＸ４０１終端數量在５０以下的選用ＧＳＭ方式，ＱＸ４０１終端數量在５０以上的選用ＧＰＲＳ方式。
4 性能比較
5 遠程路燈控制系統的技術實現
5.1 系統實現的幾個要點
（1）采用６０Ａ磁保持繼電器作為基礎的開關控制裝置可進行無線遠程控制開關，有定時器，可遠程設定時間，到時自動控制開關，可遠程校時，有手動開關按鈕，可用手動控制開關。
（2）采用ＧＰＲＳ或ＧＳＭ網絡作為遠程數據傳輸網絡。
（3）采用閉環監控，可準確掌握ＱＸ４０１的開關狀態。
（4）采用始終在線的模式，提高系統的實時性。
（5）采用專業的量身定做的系統軟件。
（6）采用主動報警和中央監控室控制相結合的運行模式。
5.2 系統實現的說明
需要在中央監控室安裝一臺監控服務器，這臺服務器可使用固定ＩＰ地址或者使用動態域名解析，也可以采用ＶＰＮ專線方式；監控服務器上安裝控制軟件。
在每一個變壓器安裝一臺ＱＸ４０１控制器；通過ＧＰＲＳ或ＧＳＭ網絡與中央監控室相聯，ＱＸ４０１控制器采用始終在線的方式掛在ＧＰＲＳ網絡上，就像一個局域網一樣隨時都可以立即與服務器連通采用ＴＣＰ/ＩＰ協議進行數據收發。并且，服務器隨時都可以監測到每一個終端是否在線。
中央監控室的服務器可以通過循檢的方式與ＱＸ４０１控制器通訊，數據存儲在數據庫中。中央監控室的監測服務器的作用是顯示報警情況、管理監控整個系統的工作狀況、歷史數據的查詢等。
6 系統軟件
6.1 系統軟件架構
我們采用基于ＡＪＡＸ技術的Ｂ/Ｓ（Ｂｒｏｗｓｅｒ/Ｓｅｒｖｅｒ 輸入網址就可以訪問服務器）架構模式，ＡＪＡＸ是結合了Ｊａｖａ、ＸＭＬ（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ）以及Ｊａｖａｓｃｒｉｐｔ等編程技術，使開發人員構建基于Ｊａｖａ技術的Ｗｅｂ應用，并打破了使用頁面重載的慣例。這種架構模式不但減少了不必要的網絡數據傳輸，加快了瀏覽器頁面的顯示速度，提高了Ｂ/Ｓ應用的訪問效率，而且優化了Ｂ/Ｓ架構模式的內部結構，提高了軟件的可維護性。
6.2 數據庫技術
這里采用開放、易用、速度快、支持網絡的ＭｙＳＱＬ數據庫。
6.3 系統軟件主要功能
（1）系統登錄平臺
系統具有完善的操作管理功能。為保證系統安全，系統必須輸入工號和密碼，經系統確認后方可允許進入系統，進行操作。
（2）設備管理
終端管理：終端地址、終端名稱、終端添加時間、終端狀態等信息管理。
開關管理：終端名稱、開關地址、開關名稱、添加時間等信息管理。
定時設置：設置開關的開關時間，到時自動控制開關；校時，讀時間。
（3）數據管理
開關數據：可以按照時間段查詢任意開關的開關狀態、定時時間等。
開關實時控制：可實時開關任意終端的開關。
（4）告警
頁面按時間顯示所有終端告警信息：包括終端地址、告警編號、通道類別、當前值、正常值、告警時間、閱讀狀態、閱讀人員等信息，方便工作人員及時準確的處理。
（5）統計分析
對終端下的開關可按時間（小時、天、月等）和瀏覽方式（圖標、表格、Ｅｘｃｅｌ等）直觀的顯示出來方便基站管理人員統計分析。
（6）系統設置
系統可對行政區域、公司管理、部門管理、職位設置、角色管理、工號管理等進行設置，設置不同等級的工號和密碼，以限制不同人員的操作范圍。
6.４ 系統軟件的特點
（1）安全可靠
ｍｙｓｑｌ數據庫是大型的、多用戶的數據庫，它的安全性高，允許多用戶同時使用同一數據庫而不會破壞完整性，用它來做系統的數據引擎可以保證數據的安全。
系統對用戶實現分級授權管理功能，通過檢查使用者的名字和授權密碼，賦予使用者相應的操作權，借鑒銀行系統的密碼管理模式限制無關人員改變數據庫和硬件設置。
防火墻功能及完善的數據備份功能，防備系統受到人為的惡意攻擊，數據備份功能確保在硬件系統故障時，也能隨時在新的硬件設備上數據無丟失地啟動系統。
（2）完善的系統日志
系統日志記錄了進入系統、離開系統、設置硬件、改變運行參數操作等及操作者、操作時間，凡是改變數據庫的操作都被記錄下來。
7 ＱＸ４０１控制器產品概要
7.１ 產品系列概述
ＱＸ４０１ ＧＳＭ/ＧＰＲＳ多路無線遠程路燈控制器是一款內嵌ＴＣＰ/ＩＰ協議棧的ＧＳＭ/ＧＰＲＳ無線數據透傳遠程遙控開關，最多可對五路開關進行控制，每路最大電流達６０Ａ，除可以遠程開關控制外，還可以數據透傳，通過自帶的４８５口對其它設備進行控制，核心部分某公司的ＳＩＭ９００Ａ模塊，開關采用磁保持繼電器，不耗電，并有記憶功能，在斷電后再上電的時候能保持原來的開關狀態。該產品可以通過ＧＳＭ手機短信對開關進行控制，也可以通過ＧＰＲＳ網絡為通信平臺對開關進行控制，提供ＲＳ－２３２/４８５/ＴＴＬ接口，按照工業標準設計，可直接與ＲＴＵ、ＰＬＣ、智能儀表、單片機控制器等各種工業現場的下位機設備連接。
7.2 產品特點
（1）開關磁保持繼電器耗電，不費電，并有記憶功能，在斷電后再上電的時候能保持原來的開關狀態；
（2）最多可對五路開關進行控制，每路負荷能力達６０Ａ；
（3）可進行無線遠程控制開關；
（4）有定時器，可遠程設定時間，到時自動控制開關，可遠程校時；
（5）有手動開關按鈕，可用手動控制開關；
（6）采用閉環控制，可準確掌握ＱＸ４０１的開關狀態；
（7）無論距離有多遠，只要有移動信號的地方都可以控制；
（8）兩種工作狀態可選，一種是ＧＳＭ短信工作方式，一種是ＧＰＲＳ工作方式；
（9）永遠在線，一旦加電運行，即可自動進入工作狀態并一直保持；
（10）采用某公司的ＳＩＭ９００Ａ模塊，支持９００/１８００ＭＨｚ雙頻，ＧＰＲＳ Ｃｌａｓｓ １０。
（11）內置ＴＣＰ/ＩＰ協議棧，提供透明串行數據傳輸通道；
（12）ＲＳ２３２/ＲＳ４８５/ＴＴＬ（３．３Ｖ）串行接口，波特率范圍：１２００～１９２００ｋｂｐｓ可調；
（13）ＧＰＲＳ網絡用戶可根據具體應用選擇ＵＤＰ/ＴＣＰ客戶端等多種網絡通信協議，支持固定ＩＰ地址方案（專用ＡＰＮ），支持基于ＤＮＳ的動態域名解析功能可定期主動報告ＩＰ地址（心跳）可實現點對點、點對多點等多種組網方式；
（14）接線方法簡單，只要把產品串入要控制的設備的前端即可對設備進行控制；
（15）看門狗定時器（ＷＡＴＣＨＤＯＧ）保證長期運行；
（16）工業級設計、寬工作范圍（工作溫度：－２０℃～＋５５℃，工作濕度≤９０％；）。
7.３ 技術參數
繼電器：磁保持繼電器６０Ａ，９０Ａ可選擇；
通訊模塊：ＳＩＭ９００Ａ；
外型尺寸：１７５ｘ１８５ｘ８５ｍｍ；
重量：２０００ｇ；
工作環境：工作溫度：－２０℃～＋５５℃，工作濕度≤９０％；
電源：ＡＣ２２０Ｖ，不需要別外的電源，只要把產品串入電路即可；
天線接口：棒式天線或吸盤天線；
用戶數據接口：ＲＳ２３２/ＲＳ４８５/ＴＴＬ（３．３Ｖ）可定制；
波特率：１２００～１９２００ｋｂｐｓ可調。
7.４ 注意事項
（1）用ＱＸ４０１產品時，請勿帶電插撥ＳＩＭ卡。
（2）ＱＸ４０１使用中涉及該項業務提供商相關參數，請核實服務商后再改變參數設置，否則有可能使ＱＸ４０１不能正常工作，我們的出廠設置都是以中國的為準，適合于中國內陸境內有網絡覆蓋地區使用。
對于路燈管理所而言，路燈管理一直是一件非常頭疼的事情，需要投入大量的人力、物力和財力。因為數量眾多，地理位置分散，給工作人員帶來極大的不便。如果能利用該遠程路燈控制系統進行管理，自動讀取相關數據并加以分析，還可進一步進行遠程控制或設備維護，那將非常方便并可減少人力資源、縮短修護時間并節省運維成本。
相關文章：1.照明工程中智能照明系統節能解決方案
