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一、系统建设总体框架

1.1系统总体框架

城市照明单灯监控系统分为三层系统架构，分别是

*监控管理中心、

*通讯层

*前端三部分组成，整个糸统是安全的、开放的、可扩展的综合性管理平台。系统可为智慧城市、数字城管提供一个统一的入口，共享各种照明监控系统和信息资源，并对其进行统一的管理

• Ø 监控管理中心

监控管理中心，是整个系统的核心部分。其硬件主要由灯光监控主机和数据库服务器、无线接入设备、短信息模块、显示系统（高清电视墙）、平板电脑等设施组成。 监控管理中心通过带有固定IP地址的光纤网络和无线网络（GPRS/CDMA），实现了与所有前端设备的通讯、数据、命令的传输。管理人员也可通过工作站、笔记本、智能手机、移动终端设备等与系统服务端连接，实现对系统的实时监控和管理。

• Ø 通讯层

监控管理中心采用接入配置固定IP地址的光纤，实现无线通讯（宽带4-10M）；

监控管理中心与单灯监控终端采用GPRS/CDMA的通信平台进行数据交互（按流量向运营商付费）。

监控终端与单灯监控末端之间通信选用Zigbee无线通信或电力载波通信（不需要运营费）。

报警信息在管理中心是采用声光报警显示、无人值守的报警时，是通过手机短信方式，发送到相关人员的手机上（按流量向运营商付费）。

• Ø 前端

由安装在路灯开关箱内的单灯监控终端、安装在灯具内的单灯监控末端等设备组成，对全区域照明设施实现单独控制、运行数据采集以及故障报警等功能。

1.2服务内容的功能架构图

本系统通过智能控制终端系统、数据通信系统、云计算中心系统及地理信息系统（GIS）等模块进行融合，实现城区范围内路灯单灯的遥控、遥测、遥信、遥调等监控、管理，为政府提供分析决策平台，该系统具有高度的可靠性、实用性、可扩展性和经济性。

二、监控管理中心

2.1硬件部分

监控管理中心是整个系统的核心部分，其硬件主要由灯光监控主机和数据库服务器、无线接入设备、短信息模块、GPS校时设备、显示系统、操控台等外围设备组成。显示系统可选PC机、背投、液晶显示。

路灯单灯监控管理中心的核心设备为灯光监控主机，其余配套硬件在实现系统基本功能的基础上，可视客户实际需求或投资额度增加组合。系统支持多平台监控，用户可在不同地方安装多个监控平台实时监控系统当前工作状况。

监控管理中心效果图

工程案例实景图

2.2软件部分

管理中心系统软件，由监控管理中心系统软件、单灯监控终端底层软件、单灯监控末端底层软件组合而成，这三部分的软件相互配合，联动工作。糸统软件除处理日常的系统数据采集，系统状态检测、系统故障报警等日常事务外，还提供友好的人机界面和完善的数据统计、数据查询、故障统计、开关灯统计等功能，帮助客户完成系统参数设置、管理权限参数设置、数据查询、远程手动命令等需求。

管理中心的系统软件--Windows操作系统，为操作平台，在设计上采用了面向用户的视窗化编程语言。用户界面友好，内容丰富，操作人员只需运用鼠标即可完成相关操作，简便快捷。

2.2.1糸统“四遥”功能

• Ø 遥控:远程控制一盏灯，或奇偶数、或自定义分组、或分区全区的路灯的开或关。
• Ø 遥测: 远程测量路灯开关箱及每盏路灯的电气参数和开关状态，如电流，电压，功率因素等，交流接触器、空开是否闭合或断开等等；
• Ø 遥信:监控管理中心、终端、末端三个物理层，实现双向信息的交流，设备故障信息和自诊断信息实时主动上报,便于管理部门及时处理；
• Ø 遥调:远程调整任一盏灯的亮度，及单灯监控终端或单灯监控末端的参数;

2.2.2 调光功能

系统支持对单灯进行独立调光和分时段调光（灯具电源必须具备调光功能）。亮度及时间段调光可任意设定、修改，或按设定自动进行节能调控。

系统对单灯进行智能控制和精细管理，确保每天的开关灯时间准确，避免浪费，可以实现节能5%的电能；对单灯实行分时段调光管理，实现二次节能25%。

2.2.3 报警处理功能

监控终端在发生系统异常时，主动向监控管理中心发出报警信息，并在监控软件上以弹窗、闪烁或者语音等方式发出提示。当启用无人值守功能时，可通过短信发送，将终端报警信息发送到值班人员手机。

报警内容：

灯具异常、过流过压、终端设备非法操作、设备被盗、配电柜门异常打开、白天意外亮灯、夜晚意外熄灯（包括接触器断路和粘连）等需要引起操作员注意的情况，产生报警信息；

2.2.4数据查询及打印功能

l 可按时间顺序、终端顺序、日期时间段等多种查询方式查询检测数据、告警数据、用户操作记录等，并进行打印、备份和整理。

l 所有查询数据可导出到EXCEL，方便用户打印、统计分析。

2.2.5多平台监控功能

系统能实现不定点监控，如领导或工作人员在外地出差，或在户外工作时，随时随地能访问监控情况，对路灯进行控制，支持手机、平板电脑（PDA）远程登录，支持C/S架构与BS架构（支持WEB版监控）,支持手机短信设置监控参数，从而实现不同操作权限的工作人员通过网络连接到系统主机，查询系统主机实时运行状况及运行参数，进行系统画面显示。也可实现异地远程接入访问，远程访问人员获取控制权限后，可对系统终端设备进行在线巡查、控制等操作。

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2.2.6 GPS/北斗与国家NTP时间服务器授时

采用GPS/北斗授时系统与国家NTP时间服务器授时相结合，可实现系统主机时间同步校准。系统主机通过校时功能，定时校准单灯监控末端时间，确保监控主机时间与各单灯监控末端时间同步 。

2.2.7 GIS照明地理信息系统功能

系统提供实时网络技术的百度、谷歌等电子地图的GIS系统，实现全国范围的照明监控和地理信息有机结合。通过电子地图，完成相应的地理图形的显示、放大、缩小及查询，实时监控照明设施的运行状态，在事故发生时，直观反映出事故发生地点和周围的交通情况，方便进行统一指挥和调度，加快救援的速度。用户在系统界面能够显示出城区结构地图，并可随意放大缩小、漫游到任意一点，需随意切换百度卫星地图，网格卫星图等多种地图观察无关灯情况。

2.2.8能耗监测与分析

针对不同的监控终端，采集、统计详尽的系统数据，电能统计方面，分别对每个照明设施对象进行按照日、月、季度、年的电能使用情况统计，便于管理和决策。

对全部用电量进行统计，实现城市公共照明的能耗统计。

对各种用电量、能耗质量、电表数据、亮灯率等数据信息进行全面而准确的统计分析，进行多样化的横向、纵向比较，并形成可视直观的图表，实现对能耗全面的统计和管理。

2.2.9预测趋势分析功能

城市照明监测系统，具有城市道路灯具类型、数量统计功能，根据这些基本数据，计算出年、月、日所需要消耗的电能。

根据经纬度原理，不同季节开关灯时间差异，可以预知每天开关时间，并计算电能消耗数据，为科学用电提供依据。

2.2.10专家分析系统

系统具备专家分析系统，具有完善的能耗统计功能，可以对各终端设备任意定时数据和年、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，可以对历史故障进行查询和打印。

三、单灯监控终端

单灯监控终端是作为监控管理中心和单灯监控末端的联系纽带，安装在路灯开关控制箱内。监控终端具备物联网技术、低压配电管理技术。

监控终端可独立运作，当监控管理中心出现故障时，监控终端按原程序工作，保证照明系统正常运行。

单灯监控终端与监控管理中心采用GPRS/CDMA的通信平台进行数据交互（按流量向运营商付费）。

监控终端与单灯监控末端之间，可选用Zigbee无线通信或电力载波通信（不需要运营费）。

具体功能：

1、本地控制：监控终端可脱离监控主机独立运行,在监控主机不能正常运行时根据监控终端本地保存的运行参数保证照明系统的正常工作；

2、通过GPRS/CDMA传输方式与监控中心组成监控网络；

3、通过步进传输方式,实时采集监控终端下属各单灯监控末端的系统参数,包括电压,电流,开关状态等；

4、转发远程控制指令,使能远程监控终端可对单灯监控末端进行远程操控；

5、永久存储本控制终端下属各单灯监控末端的系统参数；

6、具备低压配电管理功能，检测各种开关状态及电参量,如门禁,空开状态,停电状态,三相电压电流,功率,功率因数，交流接触器、空开是否闭合或断开，系统是否漏电等等；

7、终端异常状态及单灯监控末端异常状态报警等；

四、单灯监控末端

单灯监控末端是实现单灯监控的具体操作单元，安装在每条电灯杆内，负责灯具的开启、关闭，采集灯具电压、电流，开关状态等信息，还可实现对灯具的调光功能。监控终端与下属的各单灯监控末端之间可选用Zigbee无线通信或电力载波通信手段，此传输方式不会产生营运费用。

单灯监控末端可独立运行,在监控主机或监控终端不能正常运行时，会根据单灯监控末端本地保存的运行参数保证照明系统的正常工作。在单灯监控末端不能正常运行时，也不会影响亮灯。

1、测量本灯杆的负载电压、电流、功率、功率因数、电能等；

2、作为控制灯具的执行单元,可接收来自监控终端的开关灯,调光等信号,实施对灯具进行开关操作、调光处理；

3、检测灯具状态,故障时可将故障状态传输到监控终端,再由监控在终端通过无线网络传输到监控管理中心。

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