物联网技术在城市灯光监控系统中的应用

作者:黄勤陆;黄凤江;肖甘 刊名:计算机应用与软件 上传者:胡英梅

【摘要】介绍一种基于3G的物联网技术在城市智能照明监控系统的设计与实现方法。系统通过3G网络将城市各管理片区照明的运行信息进行采集,汇聚到数据监测中心的显示大屏上进行实时在线显示。该系统特点是远距离、非接触式的无线数据采集,故障报警响应快和故障点定位精确,减少了人工巡查时间,降低了运营和管理成本,实现了路灯能耗的高效智能化监控管理。

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0引言我国自古以来就有赏景观灯的习俗,灯文化是人们物质生活改善后,精神文化生活的体现。特别是改革开放后经济的高速发展,人民生活水平得到了很大的提高,各地城市的政府部门都十分重视城市的光彩亮化工作,把城市光彩亮化工程的建设作为改善和美化城市环境,提高城市形象和竞争力的重要措施之一。通过城市光彩亮化工程让城市亮起来、美起来,彰显城市的功能、特色和历史文化内涵,已成为各级领导和社会各界的共识。在这种大的背景下,我国城市夜景照明事业在短短十多年里就得到了迅猛发展,并取得了辉煌的成果,特别是商场、旅游景区、街道进行了大规模的灯光亮化工程改造。随着城市光彩工程的进一步发展,路灯建设的覆盖区域越来越广,城市照明工程已从单纯追求“亮度”向追求亮得艺术、亮得科学方向发展,由此带来的能源消耗和管理问题也逐步得到了建设者和管理者的重视。经营中的漏电、线路偷窃、灯管损坏等诸多问题都依赖于人工定期巡视检查,在增派人手、车辆的同时,依然不能及时有效地发现问题和解决问题,造成了国家能源的大量浪费和人力成本的增加。照明领域的能源消耗在总的能源消耗中占了相当大的比例[1],据不完全统计,照明消耗已经占到了电力消耗的10%左右,并且随着我国国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高,照明用电还将不断增加,科学用电、提高照明质量和节约能源是当前城市管理者关心的重要问题[1]。由于城市的大量路灯已经安装到位,路灯电缆网络已经形成,如何实现将这些分散的路灯网络集中管理起来,把这些分散的监控点变成远程的集中监控,成为近几年灯光能耗管理技术研究的重点[2]。物联网技术在该领域的应用提供了一种有效的解决方案,基于无线传感技术的智能照明监控系统[3]能对片区和片区内每一盏路灯进行实时状态信息的有效监测,本文就着重描述了该种智能照明系统的采集子站点的实现方法。该采集子站将片区控制器升级为单个无线网络节点,通过采集无线网络节点的数据,利用运营商的3G无线网络进行数据的互联汇聚,从而实现对照明控制柜的各项能耗参数的实时远程采集和控制。1系统介绍1.1系统构成该系统采用分布式星形拓扑结构,即以数据监控中心为核心,把分散在各片区的数据信息采集子站通过3G无线网络连接起来[3]。该系统是集信息采集、数据传输、网络数据通信、数据分析、自动化控制技术和计算机软件工程为一体的高性能监测管理系统,在路灯照明能耗计量信息化、自动化、联网监管方面具有先进性。系统在方案设计上尽可能考虑利用现有的成熟网络资源,降低系统整体开发难度,提供系统整体稳定性的前提下,选择了基站覆盖面比较宽广的联通WCDMA3G制式作为通信的硬件基础。该灯光监控系统具有无线遥控、无线遥信、无线遥测、3G网络覆盖面广、接入速度快、网络可靠性高、稳定性好、资费合理[4]等特点。系统的网络拓扑如图1所示。图1监控系统网络拓扑图从图1中看出,系统由3G采集子站、营运商公网、数据中心、监控和查询网点四大部分组成。3G采集子站主要功能是完成对各片区单灯的电表计量数据的采集,采集的数据按无线通信协议通过3G网络上传到数据中心,同时接收数据中心的控制指令,完成3G数据采集子站点的场景设置,能够实现对各片区供配电的接通和断开,以及各盏单灯的供电的开和关。采集子站的技术核心采用了无线传感网,无线传感网是由大量的、体积小的、低成本的、具备无线通信和数据处理能力的传感器节点组成,安装在每盏灯上。通过节点组成城区灯光能耗监控传感网,随时监测各路灯、景观灯线路的能耗情况,当出现手动控制或异常时,还可以通过数据监测中心下发的控制命令,通过传感网对指定片区和节点进行准确控制。营运

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