沈阳城市景观灯及路灯监控方案.docx

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沈阳城市景观灯及路灯监控方案

沈阳市夜景照明工程集中控制系统

以人为本　创建节约型和谐社会

清华同方股份有限公司制作

第一部分：

沈阳市夜景照明工程集中控制系统总体介绍

1建设沈阳市夜景照明工程集中控制系统的必要性和实现目标

随着城市建设的发展，城市照明建设越来越注重于城市的形象，道路照明和景观照明的要求和数量不断增加，今后城市照明管理部门除了管理城市道路照明外，还将参与城市景观灯的管理。

因此各级政府和市民对城市的建设、道路照明和景观照明提出更高的要求。

希望实现城市照明管理的现代，使城市管理水平达到国内领先水平。

沈阳市夜景照明工程集中控制系统本着“总体设计，分步实施”的原则，将沈阳市区的景观照明（美化亮化）有效地监控起来，组成自动化的集中的监控系统，通过无线通信网络、计算机控制系统、地理信息系统（GIS）,实现遥测、遥控、遥信和管理等功能。

沈阳市夜景照明工程集中控制系统建设的总体目标是：

建成目前国内最先进、功能最齐全，同时又具有高度的可靠性、实用性和经济性的夜景照明集中控制系统，并在若干年内始终处于国内领先水平。

清华同方股份有限公司按照沈阳市城市建设管理局的要求，提供一套先进的、高可靠性、高性价比的综合自动化实时监测和控制系统，将大大提高管理和效率，并创造巨大的社会和经济效益。

本系统通过先进的软件和硬件以及通讯系统构成，包括监控调度中心、无线电台通讯网络、现场测控终端（RTU）构成，选用最先进的设备，满足建设管理局的要求。

通过实时的遥测、遥信、遥控对全市各处景观灯进行有效的管理和维护，通过灵活的控制手段，应对一些重要场合对即时开关景灯的要求，比如重要领导来访，重要的招商活动，重要的节假日等。

及时监测并发现设备故障，及时进行维护和管理，保证设备的可用性，延长设备的使用年限，提高城市的形象。

2本系统的效益分析

社会效益分析

随着社会文明的不断发展，路灯已不再局限于街道照明，而是发展为表现城市景观、体现城市形象的重要标志。

因此，现代社会对路灯的管理和维护也提出了越来越高的要求，这些要求包括根据光照度变化及时开/关灯、随时调整景观灯的开/关灯时间并进行应急调度、及时发现故障并立即进行修复等。

采用本系统以后，全市范围的景观灯的开/关均可实现自动控制。

同时，由于照明自动化监控系统具有自动报警和巡测、选测功能，调度人员可以在故障发生后的数秒钟内及时了解故障的地点和状态，为及时进行修复提供了有力的保障。

景观灯维护及时，进一步提高城市的形象。

经济效益分析

节约景观灯维护费用

本系统将传统的“巡灯查找故障”改为“值班等待报警”，不仅减少了“巡灯”人员和车辆损耗，降低了维修成本；而且在检修车出所之前已经知道了故障的准确地点和基本状态，因而缩短了维修时间、提高了检修效率；由此将产生了极大的经济效益。

节约大量的电费支出

本系统能提高开/关灯的可靠性和可检查性，通地互锁机构，避免白天亮灯情况的出现；同时，系统采用光控和时控相结合的控制方案，在预置的时间区段内根据光照度决定景观灯的开或关，这些措施避免了景观灯的无谓开启，减少了开灯时间,从而节约了大量的电能。

如果通过对照明线路的改进，增加景观灯在非节假日采用只开部分景观灯的控制方案，因此可节约大量的电费支出。

提高灯具寿命，降低运行成本以外由于减少了开灯时间，延长了灯具寿命，降低运行成本，进一步提高了经济效益。

实现自动计费功能，减少电费支出

本系统提供电表抄表接口，加上脉冲电度表，即可将电表的数据抄入监控中心，形成具有远程自动抄表和计量电费功能，每天、每月、每年的照明用电能够及时的自动采集、计算、存储、打印，随时了解用电情况，实施有效管理，降低支出，提高经济效益。

对景观灯还可采用双计费功能，实现政府开灯与各景观大楼业主自行开灯分别计费的方式，减少政府与大楼业主为电费的相互扯皮的现象，保证双方的利益。

实现照明系统的管理现代化

城市照明监控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条件。

3系统设计依据

本方案依据当前无线监控技术的最新发展以及RTU的发展趋势，结合世界各地及国内类似城市的经验编制而成。

4设计原则

可靠性

本系统因为很多设备工作于户外，所以对各个配件的选择要求极高！

在防雷、高温和低温、防静电、防干扰、防水、防尘、漏电保护、供电故障等方面做严格的技术处理，保证系统适应复杂的恶劣环境，尽最大限度减少维护工作量，保证系统的长期稳定运行，即使出现个别故障，也不影响整个系统。

RTU采用交流采样技术，不需要电压和电流变送器等，和传统的变送器＋模块量采集模块方式比，大大提高了可靠性和降低了成本。

先进性和实用性

设备须符合相关国内、国际标准，整个系统是目前国内最先进的，并将长期处于国内较为先进的水平。

所采用的技术为最先进的最成熟的技术，并根据实际情况，组成最佳组合，不可脱离实用性而盲目追求先进性，从而造成华而不实、浪费资金，降低可靠性。

监控软件采用B/S结构，便于用户浏览。

RTU主板控板采用的交流采样技术，是电力行业运用最成熟的先进技术，在防雷抗干扰等方面运用最新的技术手段，提高了RTU性能。

可维修性

系统的设备模块化、结构化、人性化设计，并且各单元部件具有故障定位指示，便于设备维修。

RTU本身有两个通讯口，一个接入电台和上位机通讯，另一个和本地显示和操作界面通讯，便于现场信号的调试和控制。

可扩展性

硬件采用标准化的总线式结构，软件采用组态化设计，使得系统可以根据需要扩展、升级而不必改变现有设备的状态。

本系统的RTU主控板基本配置为6路交流电流遥测输入和3路电压交流遥测输入，6路遥控输出，8路遥信输入、2路直流遥测输入、2个独立通讯口，满足本次3路电流和3路电压遥测要求，并有余量。

该主控板最大可以扩展至24路电流，并且可以通过总线扩展主控板。

开放性

本系统软件和RTU的通信协议采用标准开放式协议MODBUS。

很多类似的系统就因为某些厂家采用非标协议，最后造成系统瘫痪（部分厂家倒闭或部分配件停产或缺货），本系统因为开放性，有效的解决了类似的问题，避免对个别厂家形成依赖，保证系统的健壮。

支持MODBUS协议的软件和设备非常多，一旦供应商不能供货，管理部门可以很方便的找到替供产品。

通用性

硬件设备具有通用性，通过不同的软件参数设置，可以实现不同的功能。

经济性

尽可能采用成熟的先进技术，选择性价比高的方案和设备，既要考虑初期建设费用，也要降低今后的运行维修费用。

5系统主要技术指标

系统容量：

1个主站，1万个监控点。

可以实现群控和组控

系统终端根据需要各种景观灯分为不同功能组，实现群控和组控。

通信方式

根据用户的具体情况、通信技术的发展，本系统采用无线电台通信方式。

工作环境温度

照明监控端的工作环境温度范围满足－30℃～+70℃。

主台为－10℃～+55℃。

数据采集精度

交流电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数采集精度优于%。

出厂之前由万分之五的三相交流标准源调校。

控制准确度

　　遥控命令100%执行，100%不误动。

遥信100%不误报。

6照明控制方案

自动和手动遥控

系统可以根据不同类型的景观照明要求，把全市的景观灯、饰灯、广告灯分成若干个组，分别采用工作日、节假日、重大活动等不同的控制模式，自动遥控开/关各组亮化装饰灯；也可以手动对景观灯、饰灯、广告灯进行遥控开/关操作。

自动方式为时控和光控相结合。

自动巡测、手动巡测和选测

调度端能按设定的时间周期（可以根据开/关灯前后任意选取不同的周期）自动进行定时巡测。

操作者也可随时手动巡测和选测各监控终端的运行情况。

报警处理

当监控终端主动报警或调度端在遥测时发现有警时，调度端微机自动用语音报出故障的有关参数（或手机短信报警）。

报警内容包括：

白天亮灯、晚上灭灯、电压/电流越限、供电线路停电、开关跳闸、保险熔断、通信失败等故障。

自动计算亮灯率

能根据电压、电流、有功功率和功率因子的变化自动进行亮灯率估算。

为了保证亮灯率的统计，数据采集精度为%。

查询打印功能

a、可以对各监控终端任意定时数据和年、月、日统计数据进行查询，显示的表格、曲线图、直方图均可打印。

b、可以对任意一天的实际开关灯时间、当时的照度值和日出日落时间等记录进行查询，显示的表格、曲线图、直方图均可打印。

c、可以对历史故障进行查询和打印。

图文显示系统

采用GIS平台，可以采用可以缩放的电子矢量地图或平面扫描地图，矢量地图由业主提供，平面扫描地图由中标方处理。

并且准确标注每个监控终地理端位置。

卫星自动校时系统GPS

运用全球卫星定位系统与计算机技术，实现对系统的准确校时，保证工控机和局域网内所有微机时钟的准确性与一致性。

远程车载控制功能

在运行的车内，可通过笔记本电脑实时控制沿途景观灯光的开启和闭合。

即使通讯中断，也可以对RTU进行本地操作和维护。

远程实时查询

通过网络或电话线，实现微机的远程实时查询，查询内容包括各终端的最新以及历史数据和故障情况，也实现异地远程接入访问。

远程抄表功能

RTU备有脉冲抄表功能，能将每个控制箱的脉冲电度数据准确远程抄录到调度端功能。

语音通话功能

为保证系统的维护和安装调试方便，系统具有数话兼容功能，可以实现语音通话功能。

操作系统与应用平台

采用局域网方式，将各计算机联网。

采用浏览器/服务器（B/S）与客户机/服务器（C/S）相结合的组网方案，支持远程查询和访问。

服务器采用Windows2000Server中文版操作系统。

客户机应用软件操作系统均为中文WindowsXP，采用视窗化语言进行设计，支持浏览器/服务器查询模式。

夜景照明集中控制自动化系统软件

本软件将景观灯、饰灯、广告灯等不同灯型的监控和数据采集及处理融于一体，通过群控或组控实现对不同灯型的控制；工控机运行时会将所有数据存储在本机上并自动将数据备份在服务器上。

随着今后的网络扩展，在网上新增的其它计算机上均可以根据要求进行浏览、查询和打印。

7．沈阳市夜景照明工程集中控制系统构成

惠普服务器

HPLJ1020

研华工控机

主机

GPS天文钟

短信模块

光照仪

三星笔记本

主台＊2

车载台

第二部分：

各部分功能介绍

1.监控中心软件特点：

开放性：

系统采用标准协议和接口，和其它的软件模块或硬件设备进行互连互通，降低对设备厂家和软件厂家的依赖，延长系统的有效寿命。

可扩展性和可升级性：

系统能方便地增加或减少测控点，可以自由的升级和扩展。

可以基于B/S模型，便于客户端通过浏览器访问。

易维护性：

系统提供方便的调试工具和检查工具，便于工程师进行维护。

可靠性：

系统关键地方进行冗余，在服务器或前置计算机出故障时可以进行切换，关键数据进行自动备份，有恢复机制。

安全性：

系统根据不同的操作级别，进行安全管理，不同的级别进行相应的操作权限，并输入相关密码才能登录系统。

配备完整的操作记录和历史数据。

易用性：

全部程序均图形化设计，中文界面，所有命令均由鼠标操作，美观易用，操作简单、运行舒畅

2.监控中心软件功能：

数据采集

系统实时采集各种现场信号，总结起来包括以下各种量：

模拟量（测量量）

模拟量主要包括:

（1）景观灯的供电电压、供电电流、功率、功率因数、脉冲电度等　　

状态量

状态量包括

（1）交流接触器位置

（2）防盗报警

天文时钟及时间处理

系统在后台接入标准天文时钟,向全网广播统一对时,并定时与各现场采集设备（RTU）远方对时,为系统后处理提供唯一的时标。

对于RTU未发时标的信息量,如需要则将后台系统时钟加入时标。

RTU的接收

各RTU及参数选择均通过软件设置。

主机直接接入以太网，便于数据浏览

数据处理

系统采集数据后,立即进行数据处理。

模拟量数据处理

（1）把标识符转换为技术地址

技术地址作为数据的关键字而访问数据库,并为后面的其它功能提供数值。

（2）将生数据转换为工程量

（3）条件复位到零

可设定每个值的归零范围,将近似为零的值置为0,（用以消除零漂如:

不带电线路电流）。

（4）越限检查

通过数据库为每个遥测值及计算值规定上限及下限,以检查数据合理性。

（5）最大值及最小值计算

将遥测在某一段时间内出现的最小值及最大值及出现的时刻一同存入数据

库。

（6）存贮入数据库

数据库中的遥测记录由时标、工程值和量纲单位组成。

数据库中数值为后续子系统提供数据，可分配历史和未来数据等任务。

状态量处理（遥信）

状态量处理任务完成如下功能:

（1）描述遥信状态

（2）处理后的信息送

*图形显示

*文字显示

*语言信息系统

*实时及历史数据库

*变位打印及表格显示

*短信报警

*统计动作次数,类型

计算功能

在系统中除大量的实测点外,还有大量的计算点,计算子系统是在线方式下需完成所有计算任务的综合,在系统启动时启动,按照数据变化及规定的周期、时段不断也处理计算点。

对模拟量、数字量及状态量均可进行计算

在计算中,包括了各种计算类型,通用计算均可完成

*总加计算:

用户自由设定总加公式进行总加计算

*限值计算:

计算越限的越限时间,合格率等

*统计计算:

统计一段时间内（时、日、年）的统计处理均可实现,如:

计算各模拟量的最大、最小、平均及最大、最小值出现时间。

.客户自定义公式进行计算

控制

控制功能包括:

开关量输出（控制）

.控制报警设备发出警报

.其它

开关量输出就具备核对功能

过程如下:

（1）选点：

选择动作开关点

（2）发令：

发出遥控指令

（3）内部校验：

由主站首先根据数据库内动作开关遥信质量及开关状态确认该开关是否允许及操作状态是否正常。

（4）RTU校验：

将命令传送至RTU,由RTU再校验

（5）校验返回：

将校验结果返回人机界面

（6）确认执行：

操作人员根据校验结果,执行或撤消命令

（7）执行结果返回：

由RTU执行遥控命令,引起开关变位及事件顺序结果,推出画面显示执行结果,并打印记录

（8）操作登录：

将调度员进行的遥控操作内容、时间结果及人员姓名登录下来备查，保存一年的档案

模拟量输出

（1）通过人机界面由操作人员召唤显示现有遥测量。

（2）操作人员修改遥调值并发送。

（3）RTU校核遥调值并返送校核结果。

（4）操作人员确认执行。

（5）回送遥调执行结果相关的遥测量。

实时数据库

实时数据库保存的是各个监测占点采集上来的实时数据,其数据在每次系统扫描周期之后被刷新一次,在实时数据库中可以保存模拟量、数字量、脉冲累计量、控制量、计算量、设定点控制输出等多种类型的点。

（1）对运行数据和开关状态进行实进监视和记录保存

（2）数据库生成

系统管理人员可以方便地在智能终端在线或离线利用数据库应用程序来生成数据库。

（3）数据库查询

利用数据库查询程序,对实时数据库检索分类,通过人机联系系统及相应的图表直观地反映,并根据需要随时存在外存设备。

（4）实时数据的备份

实时数据库应有后备,一旦当前实时数据库被破坏,能及时恢复运行,（各机之间的备份）。

（5）实时数据的人工编辑

允许任意增加,减少（删除）或修改数据库中的数据。

举例:

当RTU或通道故障造成数据错误或丢失,根据需要可人工输入数据。

系统自动将数据加入实时数据库中。

（7）对每个遥信、遥测均有人工屏蔽或设置功能,一旦经屏蔽或设置后,不能接收实时信息,直到解除屏蔽或设置,设置的类型可用颜色来区分。

历史数据库

（1）需长期存放的重要数据,通过定义可存入历史库,数据归档的定义和修改可以通过界面在线进行,不影响系统的运行。

（2）历史数据库自动保存在硬盘上,也可以转到磁带上做为长期存档,在已存档的历史数据装回系统做数据分析时,装回的数据在磁盘上有足够的空间。

和标准的商用数据库接口

系统应具有良好的开放性,系统中的实时数据库,历史数据库（如登录信息,曲线,报表数据）都可以根据客户的具体要求通过标准的ODBC工具写入客户所使用的数据库,如MS-SQL-SERVER,ORACLE,SYSBASE等通用的商用数据库。

.

人机界面

人机界面的要点可归结为:

.全图形显示

.高显示分辨率

明快丰富的颜色及不抖动显示能显著地减轻操作人员的劳动强度,各种图形、表格、汉字、文字可任意选择颜色。

.多窗口技术可同时显示多个窗口的图形

.快速直接鼠标控制和多屏技术

对SCADA所有功能的交互菜单选择可取代大部分的键盘使用,利用移动和放置软件（由鼠标和光标构成）,实现窗口之间的直观作用,鼠标控制可覆盖工作站的所有屏幕而不需在屏幕之间进行切换。

标准SCADA软件应支持每台工作站带有双全图形显示器,每台显示器可独立实时处理各种图表和多窗口信息。

.采用国际图形标准产品设计。

.极好的显示响应时间。

.完整统一的图形规范,所有人机界面的操作及菜单系统风格完全统一。

用户操作步骤一致。

图形系统

图形是表示现场监控点的重要手段,它是一个多层的图形系统,它们可分成可变焦（面积缩放、步进式缩放、均匀缩放）漫游（均匀漫游、橡皮带式漫游）层次的图形，可滚动的固定尺寸图形，文字数字输入提示与标准，图形的内容为网络潮流图，主接线图、曲线棒图、扇形图、系统运行状态图、地理接线图。

（1）图形的层、平面

　　　　为了使图形的显示既有全景又有细节的显示能力，图形被设计成若干层，每个层定义一系列平面，将图中的图形符号定义成元件（组），对每个元件定义其出现的平面，并赋予一个级别。

　　平面的用途：

　　　　操作员可以按预定的方式使用平面，各个平面可以独立显示或叠加显示在层次中，同时可对各平面放大、缩小、漫游。

（2）图元

监视图形上使用许多图形。

图形系统提供专用的图元生成系统,用户可自己定义各种图元（如开关等）。

用户可自己对图元集加以增减。

（3）内部联结

图形系统不是单纯的图形显示和数字显示,其各种图形受系统管理。

（4）曲线、和棒图

　　　　统计图形（曲线、棒图）均为动态生成,用户通过菜单方便地选择对象数据、时标、时间区间、坐标轴的最大最小，并可同时生成并显示一系列统计数据。

　　（5）趋势显示

该功能可提供显示历史数据,实时数据的工具。

由该趋势显示提供的各种动态曲线或数据可在输出设备上显示或打印任意时间段的内容。

　　　　通过MMI操作可定义趋势点,趋势点可选择历史数据库或实时数据库中需要的点。

　　　　利用窗口技术，可在CRT上看到多幅趋势曲线,或在同一幅画面上显示多个曲线,以例对照分析。

并且可在　打印机上输出打印，使调度员或运行人员在决定未来的调度计划时，能有一个重要依据。

　　（6）制图过程在线完成,增加、修改、删除画面完全不影响系统运行。

（7）图形数目不受限制。

报表系统

（1）制表

系统提供直观的表格制作软件。

*操作员在CRT上以交互方式定义报表格式,报表数据等

*可制定任何形式的数据表格

*表格中可显示图形，曲线

*表格在窗口中提供翻、滚、棒操作

　　　　*表格可显示实时及历史数据内容

*表格内各数据具备计算功能,用户可在表格内自动加以定义

*考虑通道的质量等意外因素,系统提供报表数据编辑修改功能

*制表操作完全在线,不影响系统运行

（2）打印

打印分正常打印和异常打印,启动方式为定时启动、人工启动和事件驱动。

具有软拷贝功能：

*定时打印

定时打印调度员所需的各种报表或指定画面,如:

整点记录、日报表、月报表、年报表等。

操作员可自已设定打印时间。

　　　*事件驱动

事件驱动打印由系统实时自动随事件处理结果输出,包括:

.RTU投退

.遥测越限

.遥控操作记录

.遥信变位

.事件记录

.事故追忆

.网络工作情况

.前置系统工作情况

*召唤打印

召唤打印由操作人员通过人机界面召唤启动打印已存的报表。

重要运行表格应先在屏幕上显示，由操作人员确认修改数据误差后存入数据库，并交付打印。

（3）通用的电子报表

系统除提供自己开发的报表系统外,客户还可以用商用的电子报表系统EXCEL通过我们提供的标准数据库来制作特殊的报表.

汉字

人机界面为汉字界面,包括菜单、操作提示、图形、表格等。

国家标准二级字库汉字多种字体，图形汉字可随画面滚动及漫游。

汉字可作为数据库变量参加运算及数据查询检索。

告警子系统

当在系统范围内发生需要引起操作员注意的情况,产生一系列报警信息

报警方式

（1）图形报警

*告警点闪动,变色

*推出厂站图表（多幅）

（2）文字报警

*文字列表出报警信息,类型

（3）语音报警

*机器发出鸣叫声

*产生语音呼叫操作员

（4）打印报警

打印机及时打印出告警信息,类型

报警类型

（1）越限告警

对需要报警的值设定上下限值,当越限状态变化时,发生越限报警,通过窗口显示文字及数据变色,并根据需要打印记录。

（2）变化报警

当系统发生正常变位时,变位点在窗口中发生数据变色及闪烁,打印变位点状态及变化时间,推出文字信息,同时根据需要发生语音警。

（3）事故报警

发生事故后,系统发生强烈告警

*发出强烈闪烁及变色

*发生语音报警,召唤操作人员

*推出文字信息,说明事故原因

*立即打印输出

*启动事故追忆并打印

*发出语音告警

（4）告警

当各RTU通讯中断或主站没发生故障时,系统亦发生明显的告警信息,以提示维护人员及时处理。

各种告警信息发生后,各信息被数据库明确分类,归档,可按时间及类型分别检索及处理

安全子系统

为了使实时系统能够安全稳定的运行,整个系统应有安全保护措施。

所有的系统操作员应能根据需要被赋予某些特性,这些特性规定各级操作员对系统及各种业务活动的使用范围,如用户姓名、口令字、操作权及操作范围等特性。

操作员只有输入正确的特性,才能进入系统,即保证系统的安全性。

进入系统后,通过划分不同层次的操作,来满足各级操作员的使用需要。

从最低级的只可调出画面,到最高级的可以修改、访问、维护功能和进行各项操作。

操作保护,对每个上岗操作员都应有口令字控制,以限定各个不同操作员的操作权限和操作范围,在执行遥控时进行口令字检查，以确保系统不受无关人员误操作的破坏。

网络通信子系统

网络接口技术参数

工作站自带标准网络接口,前置机亦有标准网络接口,它们连接到网络总线上。

微机工作站一般选用与工业标准兼容的网板。

网络接口基本技术参数如下:

.最大可编址站点数:

128

.使用电缆:

1）标准以太网同轴电缆,即粗缆（通过外接收发器）,无中继器最长300米,有中继器最长1000米。

2）细缆:

最长150米加中断器500米。

3）双缆线:

最长100米。

网络软件资源

在系统中,R工作站还可共享主机的丰富的软件资源和外设。

网络通信应用软件基于国际标准传输层协议（TCP/IP）,实现主机与各类工作站之间实时信息