基于B/S结构的城市照明远程监控与管理系统

2011-05-29谷文彤

浙江电力 2011年5期

谷文彤

（温州市市政管理处，浙江温州 325000）

城市照明对完善城市功能、改善城市交通环境、方便市民生活起居等方面发挥着重要的作用。目前温州市区的路灯共有5万余盏，每年需要进行1.5万余次维修。日常路灯的养护主要依靠人工巡查来实现，工作量大，耗费大量的人力、物力及财力。新投入的基于B/S（Browser/Server）结构的城市照明监控管理系统通信方式为GPRS，设计时除保障系统的完善性、实用性、先进性外，充分考虑系统长远的扩展性，留有调压、单灯、远程抄表等系统的接口，为日后的系统扩展、升级留有余地。该系统包括1个监控中心、200个监控终端、200个防盗报警终端，覆盖整个市区。

系统投入正常运行以来，监控性能优良、设备故障报警及时准确、工单管理功能齐备，智能化照明监控还能做到按需照明，更好地节约资源、降低成本。

1 照明监控系统的功能要求

通过建立照明监控系统实现自动化管理和节能降耗，主要有以下功能要求：

（1）采集实时监控设备数据信息。通过各种不同的通信采集模式，实时掌握各设备的运行情况。监控软件能按设定的时间周期自动进行定时巡测，也可随时手动巡测和选测各监控终端的电压、电流、有功功率和功率因素等，采集开关信息以及各终端的其他开关量。

（2）报修定位和故障维护。当远程控制设备检测到故障信息时通过GPRS网络可以自动上报到监控系统，自动发出语音报警、自动存盘并在地图上显示相应的位置和故障类型。

根据远程控制设备的功能，能够对以下故障类型报警：停电、接触器故障、缺相、断路；停电或电源侧熔断器烧断、短路故障引起空气开关跳开、欠流、过流、欠压、过压；线路过载、线缆漏电；意外亮灯、意外灭灯；通信失败、电缆失盗、设备自身故障。

（3）流程化管理，提高管理效率。结合实际操作流程，定制流程化的管理模式，如值班故障报修、维修回执、应急预案、临时亮灯、特殊照明时间处理等流程。

（4）节能降耗，提高社会效益。监控系统要具备灯光调控策略，能够通过策略设置实现远程定时或逻辑开关灯，自动实现平时、节假日或重要宾客到访日城区灯光的不同亮灯方式，达到节能效果。

（5）历史数据和日志记录。充分利用数据库已经存在的资源，利用数字多媒体等技术，对所监控设备进行综合有效的管理，对所监控设备的运行参数进行综合统计，自动生成各种报表，以供管理人员参考。同时对各种设备的信息进行维护，还可以通过历史数据库存储的设备运行数据，经过人工智能统计分析，形成统计分析报告。

2 基于B/S结构的照明监控软件的系统结构

整个监控系统架构可分为3层结构（如图1所示），包括监控中心的数据处理层、通信层以及监控前端的采集执行层。

2.1 B/S结构简介

B/S结构即浏览器和服务器结构。在这种结构下，用户工作界面是通过www浏览器来实现，主要事务逻辑在服务器端（Server）实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现。这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式（比如 LAN，WAN，Internet/Intranet等）访问和操作共同的数据库，能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安全。

2.2 B/S结构优点

图1 系统架构图

B/S结构最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件。只要有一台能上网的电脑就能使用，客户端零维护。系统的扩展非常容易，只要能上网，再由系统管理员分配一个用户名和密码，就可以使用了。甚至可以在线申请，通过公司内部的安全认证后，不需要人工参与，系统可以自动分配给用户一个账号进入系统。B/S结构的优势：提供了一致的用户界面；具有很强的开放性、可伸缩性、集成性；可提供灵活的交流和信息发布服务；系统开发、维护和升级的经济性好。

监控软件基于B/S结构，将分布在全市各角落的照明信息通过通信网络统一采集，在指挥中心进行信息集成，实现照明智能化、照明设施巡检等管理，并为决策的实时性和准确性提供重要的依据。具体系统结构如图2所示。

图2 软件系统结构图

软件结构主要分为3层：

（1）应用层：提供人机交互界面，实现系统的主要功能，主要以IE浏览器方式查看。

（2）中间层：后台服务器，包括Web服务器和设备通信数据服务，主要处理数据通信和客户端请求响应。

（3）数据库：包括存储设备信息、配置信息、业务数据。

3 照明监控与管理流程的结合设计

智能化照明监控系统主要监控对象为现场终端设备和所有的线路状态，可以做到高效、实时、便捷的监控要求，监控系统是提高管理效率的有力工具。

用户的流程化管理基本有以下几个方面：值班故障报修、维修回执、应急预案、临时亮灯等流程。其中故障报修流程如图3所示。

图3 故障报修流程

结合照明监控和管理流程，值班故障报修流程可以设计为如图4所示的处理程序。只有工单处理员和管理员拥有派发工单的权限，派发后还可以进行查询，操作员无法派发工单。

相关的路灯照明故障监控程序诊断流程为：通信—白天意外亮灯—晚间意外灭灯—白天电压缺相—晚上电压缺相—开关箱进线没电—防盗通信中断。

图4 值班故障报修流程

流程化的管理方式能够切实有效地提高值班人员的工作效率，提升整个部门的管理水平，应该根据实际需要不断的完善和深化。

4 系统操作及应用

4.1 监控操作

监控软件采用B/S系统架构后，用户只要能上互联网，就能根据各自的用户名密码登入到监控系统中，进行开关监控、三相电压平衡判断、末端电压测试；线缆情况监测，通电情况下定位线缆、短路判断等监控管理工作。监控软件界面如图5所示。

4.2 智能化亮灯策略

针对每条支路的开关灯时间不同，可以应用不同的策略组合，得到相应的开关灯时间策略。

图5 监控软件界面

（1）日策略是指一年中每天的开关灯时间，由于各个地区的经纬度位置不同，光照强度也不一致，每天的开关灯时间也会略有不同，系统根据经纬度的不同进行计算，自动生成一年的开关灯时间，也可手动修改。

（2）半夜灯策略是为了控制夜晚节能关灯，半夜灯策略可以设置早于日策略的关灯时间，提早关灯。

（3）周策略设置一周7天的开关灯时间，以“周”为单位进行循环。

（4）特殊策略主要是用于特殊的节假日开关灯要求。

（5）优化策略是结合日策略、周策略、特殊策略使用，主要是在这些策略中设置一个开关灯时间的偏移量。

4.3 智能化控制

根据亮度采集实时数据，设置亮灯阀值区域，动态的控制开关灯并做好一定的容错设置，如开灯前30 min亮度调节无效、短时间内在阀值区域波动的亮灯数据无效等，真正做到根据需求来调节设备状态。

在软件中设置好阀值等参数后，待光照度低于设定阀值并且通过确认次数后，界面会弹出“确认开灯”提示框，待光照度高于设定阀值时，界面会弹出“确认关灯”提示框。一段时间的亮度曲线见图6。

图6 亮度曲线

中心报修和维护将基于GIS的定位进行远程维护、远程就地维护、快速定位。故障信息一目了然，管理中心根据维护流程做相应的操作。

4.4 用户权限管理

系统拥有4大角色，分别为管理员、操作员、工单处理员和维修人员。

（1）管理员：拥有所有权限，可以进行开关灯操作的控制，可以分配角色、添加用户、处理和派发工单。

（2）操作员：拥有开关灯操作、开关灯时间修改与下发及系统报警确认的权限。

（3）工单处理员：仅有工单派发处理的权限。

（4）维修人员：仅拥有接受管理中心派发的工单，维修完成后填写维修结果并回复给管理中心的权限。

4.5 应用成果

温州市区的路灯一般为400 W的钠灯，共约5万盏，电费0.6元/kWh，每天平均按10 h开灯来计算，则1年至少需要电费为4 380万元。采用智能化照明监控系统后，可根据路面照明要求和实际的天气亮度情况来调节路灯开关，使得用电量有较大程度的减少，节约电费将近6%，即262.8万元；并且应用不同的策略组合，可以实现不同的亮灯方式，能大幅度的降低运行成本和日常维护费用，保证亮灯率99%以上。