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SEMS隧道照明智能控制系统方案

放大字体  缩小字体 照明中国网   发布日期:2015-05-27  来源:《照明》  作者:廖仁杰  
  1 概述
 
  1.1 应用背景
 
  近些年,随着我国高速公路的迅速发展,大量以桥隧为主的高速公路里程也逐年增加。近年来,LED以其低能耗高效率及可调光的特点,在照明行业正得到广泛的应用。通过调光功能可在原有的节能基础上再节能30%~50%.研究如何在基于交通流量、行车速度、可视度、驾驶员视觉特性基础上,实现对LED灯具合理的智能照明无级控制,这对提高隧道照明质量,降低能耗与隧道运营成本,营造安全舒适的隧道行车环境,具有重要的意义。
 
  1.2 SEMS隧道照明智能控制系统核心功能
  (1)多种控制模式:手动模式、自动模式(时控任务)、情景模式(时段+光控+车流量+车速)等,可以满足任何情况按照需求自动开启和调节灯具亮度。
  (2)可以通过远程、实时、预设等模式控制各段中任何一盏单灯的开启、关闭、调光及用电量和灯具状态查询等多种功能。
  (3)灯具故障主动上报功能。灯具在使用过程中出现损坏,控制终端可以将灯具故障通过上位机、预设短信号码、预设邮箱地址上报给用户,并且可以提供灯具故障的原因,灯具在隧道内的具体地址等多种信息。
  (4)根据采集洞内外的光照度及车流量、车速等数据,有计划的制度有效的亮灯方案,即有效解决隧道常见的白洞和黑洞效应,又有效的节约电能,同时通过灯具轮休,还能有效延长灯具使用寿命。
  (5)实现远程、智能、实时的抄表,实时、快捷的数据查询功能,可以确保数据的及时性、有效性。
  (6)提供实时用电量报表和专家智能用电量分析,可以知道任何时段的用电量情况。专家分析系统可以提供:按年、按季度、按月、按日分析能耗情况。可针对不同的区域或不同的线路进行能耗对比。可分析每个配电箱不同阶段、用户电表的电量使用、单位时间能耗等各种情况的数据。
 
  2 隧道照明智能控制系统规划和设计
 
  智联信通物联网科技有限公司历经多年,结合实际工程需求,设计开发了SEMS-TLCS隧道照明智能控制系统,该系统不仅能满足现有大多数隧道照明控制的需求,还可使隧道照明系统更智能、更节能。
 
  SEMS-TLCS隧道照明智能控制系统的设计按照“结构的整体性,技术的先进性,运行的可靠性,经济的合理性,操作的友好性,业务的可拓展性,系统的开放性,系统的易维护性”进行设计,具备高度的自动化处理能力。
 
  2.1 系统组成
 
  SEMS-TLCS隧道照明智能控制系统的设计基于分布式系统的集中管理策略,采用分层结构设计,从逻辑关系上看主要分为三层前端控制采集、数据处理传输和服务器应用组成。由隧道上位机管理软件、单灯调光控制器,集中调光集控器、车辆检测器、光亮度检测器、光纤通信设备、可调光LED隧道灯等设备组成,系统通过采集隧道洞内外亮度值、车流量及车速等信息通过调整LED灯的输出功率来调整隧道内部的亮度值。因为在大多数时间里隧道照明的亮度并不总是需要达到设计的最大亮度值,而是应该根据时段、交通流量的大小和洞外亮度的变化来实时的调整,这样即保证了行车安全,又节约了能源。SEMS-TLCS隧道照明智能控制系统的系统结构图如图1所示。
 
  系统配置组网说明:
  (1)系统主要由上位机管理软件采用SEMS-TLCS V1.0隧道照明智能控制系统软件,集中调光控制器采用SEMS-CC09T,终端控制器采用SEMS-TU09TR系统产品组成。
  (2)情景模式功能的实现需要配合其它辅助设备,如光照度采集仪,车流量采集仪等。
  (3)电能报表功能的实现需要配合电表、电流互感器(CT)等辅助设备。
  (4)节点光端机、局域节点光端机、光收发器、以太网交换机等辅助设备,需视实际现场情况进行配置。
  (5)监控中心主要由短信猫、UPS电源、GPS时钟、数据库服务器、GIS服务器、视频监控设备、网络打印机、屏幕监控设备、路由器等设备构成,具体配备以客户实际需求配置。
  (6)RS485通讯距离长(>800m)通信节点多(>100PCS)等情况下建议配置RS485中继器、RS485集线器。具备配备视实际现场情况来配置。
 
  2.2 系统功能
 
  (1)系统总线物理层采用RS485接口,半双工通信,波特率为9600bps,单回路传输距离不小于1000m,且单回路控制LED隧道灯大于等于200盏。
  (2)系统支持广播、组播、点播等多通信方式;能够以自动、遥控或手动的方式执行命令。
  (3)系统能结合时间、洞内外光照度、车流量及车速等信息,设定的多种模式(至少六种以上)进行调试和控制,内置时控参数配置可以由具有操作权限的操作员重新设置。
  (4)系统具有自动巡检功能,巡检实时状态信息包含:各个LED隧道灯或群组灯的调光等级,LED隧道灯、控制装置和控制系统的故障信息等。灯具故障包括LED光源损坏(损坏率达30%以上传输信息)和灯具内部线路故障等,控制系统故障则包括通讯故障、设备故障等。
  (5)系统能够灵活地以数据、图形等方式显示隧道内LED照明系统的运行情况、控制模式等,自动地完成数据备份、文档存储(含操作数据及故障数据),方便地进行查询、统计和形成报表,同时设置权限管理。
  (6)系统软件支持在线更新,方便升级。
  (7)LED智能控制系统如发生故障,故障区域内的LED隧道灯亮度自动调到100%,保证故障时照明。
  (8)隧道一旦发生火灾,智能控制系统接收到FAS火灾报警信号,联动控制隧道所有LED隧道灯100%光输出。
  (9)系统设备具备优良的电磁兼容性和电磁抗干扰性,具有较宽的温度适应范围,且具有防潮、抗腐蚀等功能能适应隧道恶劣的运行环境。
 
  2.3 系统设备说明
 
  2.3.1 监控中心
 
  监控中心软件包括照明监控系统模块、维护管理系统模块。
 
  系统软件使用成熟的JAVA编程语言开发,采用B/S结合C/S的架构模式,采用浏览器进行访问,使用FLASH作为客户端,此架构可有效继承了B/S架构和C/S架构的优点,解决了独立使用B/S架构或C/S架构存在的不足和缺陷。系统采用美观人性化的操作界面,使用浏览器就可以进行操作,所以不必担心和旧的系统不兼容等问题。用户可以根据自己的需要选择监控模式,即图标模式、列表模式。这样更提高了产品的易用性和安全性。
 
  2.3.2 集中调光控制器(见图2)
 
  隧道集中控制器是隧道智慧路灯照明系统中远程监控的核心产品,主要负责通讯网络的架构和调整,向下收集终端(隧道照明灯控制器)等反馈信息以及传达控制命令;向上与监控中心通信,接收命令以及反馈相关信息数据。通过RS485通讯方式与线路上的终端进行通信,控制终端的开关灯和调光操作,并接收终端上传的灯具状态和电量数据信息;并提供了网线接口和无线通信模块,方便客户远程对其进行监控和操作。还可上报多种警报信息,并具有远程升级的功能,也可以通过外加智能电表,实时监控线路的电量信息。
 
  该产品采用高性能32位的ARM核微控器,以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台;整机采用工业级设计,有优良的电磁兼容性和电磁抗干扰性,能抵御高压尖峰脉冲、强磁场、强静电、雷击浪涌的干扰,且具有较宽的温度适应范围,可满足苛刻的工业使用环境。
 
  每个配电箱内安装1台集中控制器,集中控制器最多可支持6路RS485通讯接口,每一路最多可支持128个终端节点。每一路都可通过RS485信号对终端控制器进行控制,达到控制每盏路灯的亮灭及调光,节约电能。
 
  2.3.3 终端控制器(见图3)
 
  终端控制器是一款用于照明灯具控制的核心模块。可以有如下功能:PWM或0-10V调光、控制开关、电流、电压、功率数据采集以及故障检测等功能。
  终端产品特征为:
  (1)具备远程开关功能(过零开关灯),内部最大16A继电器输出;
  (2)具备PWM/0-10V调光接口;
  (3)具备电流、电压、功率远程读取功能;
  (4)具备钠灯灯泡、LED灯故障检测功能;
  (5)具备故障信息主动上报功能;
  (6)具备自动归属功能。
 
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