智慧城市監控照明物聯網管理系統應用分析

1 概述

 

　　目前，城市照明信息化建設已具有了良好基礎，但與不斷拓展的業務需求相比，存在如下問題：

　　（1）通信效率較低；

　　（2）不能及時準確的發現和處理單燈故障；

　　（3）處理故障的過程不夠高效；

　　（4）城市照明管理缺乏統一監控與管理平臺；

　　（5）沒法作到故障前預警；

　　（6）沒法作到按需照明下降能源消耗。

 

　　2 實現智能化城市照明物聯網改造後具備的功能

 

　　利用物聯網、計算機、網絡、自動控制、無線數據傳輸、電力線載波通訊等技術，整合現有城市照明監控系統、GPS調度系統、天網視頻系統、業務考覈系統、材料管理系統，在實現現有功能的基礎上，將管理精度準確到單燈，並在精細化的基礎上深刻挖掘數據，造成統一平臺、可定製、可擴展、綜合性的智能化城市照明物聯網管理系統。

 

　　建成後的智能化城市照明物聯網管理系統具備如下特色：

　　（1）以地理信息系統（GIS）爲基礎；

　　（2）實時動態的資產管理系統；

　　（3）綜合性的管理信息系統，採用事件觸發機制將各功能模塊和原有各獨立系統有機聯結在一塊兒；

　　（4）在數據錄入方式、路燈設施電氣自動歸屬等方面具備較高的自動化和智能化；

　　（5）具備獨立的專家分析系統，深刻分析數據，預警線路故障和壽命；

　　（6）靈活性，用戶可自定義查詢、統計、報表、角色、策略、流程等。

　　其系統功能如圖1所示。

 

　　2.1 資產管理子系統

 

　　2.1.1 地理信息 

　　城市照明地理信息實現對基礎地理數據、照明設施等地理空間數據的管理、維護、顯示、操做、分析、建模和更新等功能，是整個系統圖文一體化的重要基礎。

 

　　2.1.2 設施編碼識別和移動管理

　　截止至2011年末，成都市城市照明管理處管轄範圍內的路燈配電箱達到1000臺以上，燈杆數量達到8萬以上，光源數量達到10萬以上。因爲數據量的龐大，依靠傳統人工錄入的方式沒法保證基礎數據的準確性和數據更新的及時性。所以，這次升級要求系統在基礎數據的收集、錄入、更新的方式方法上必須採起智能化、自動化的方式，儘可能減小手工操做，以提升效率保證準確率。

 

　　2.1.3 材料管理

　　材料管理包括工程材料、維護材料、舊材料管理。按時、按質、按量保證工程施工、維護的材料供給。按照工程施工計劃進度和平常維護須要供應材料，既不超量採購致使過分佔用流動資金，也不因採購不足而形成停工待料，並保持合理庫存。作到需求有計劃，採購按計劃，供給有保障，資金不佔用。同時，對舊材料進行管理。

　　結合設施編碼識別和移動管理等功能，實現對單個光源、電器材料領用、消耗的精細化流程管理。

 

　　2.2 照明監控子系統

　　城市照明監控子系統是整個系統的基本功能之一。城市照明管理單位經過城市照明監控子系統實現多策略的照明控制，以及確保配電系統保持良好運行狀態和高效節能。

　　照明監控子系統對路燈監控到單燈級別，對景觀燈監控到迴路級別，同時輔以視頻監控。

 

　　2.2.1 單燈監控

　　單燈監控由安裝在監控中心的主站軟件、配電箱內的監控終端和燈杆內的單燈控制器組成。

　　（1）主要功能

　　主站軟件功能要求。

　　精確掌握配電系統運行情況

　　管轄區內路燈及光彩配電系統的運行情況是維護管理單位須要隨時掌握的重要數據。配電系統包括變壓器、配電箱、光源、電器、線纜等。

　　1）創建電氣網絡關係

　　創建配電系統的電氣網絡關係，包括相互之間的配電對應關係（如圖2所示）。

　　其中電纜的對應關係較爲複雜，電纜兩端鏈接相應設施，如變壓器、配電箱、燈杆，電纜的每一線芯對應配電箱的某一單相迴路，鏈接到燈杆的某一光源上。

　　2）電氣組態圖

　　以組態方式顯示配電箱和燈具內的電氣原理圖，並與各電氣設備一一對應。

　　3）自動產生單燈供電屬性歸屬

 

　　因爲道路改擴建等多種因素，形成單燈供電屬性歸屬常常發生變化，若光源電器的供電屬性採起人工現場採集後錄入的方式，沒法保證數據準確性和更新的及時性，故要求系統具有單燈電氣歸屬自動識別功能，即系統能自動識別配電箱在其配電範圍內有哪些路燈，以及每一盞光源由該配電箱哪個支路的哪一相供電；當任一盞路燈電源發生變化時，系統能及時發現和更新數據並向監控中心反饋和記錄。

 

　　只有及時準確掌握配電對應狀況，才能對監測到的電氣參數進行覈算，爲進一步判斷配電系統運行情況提供數據基礎。

 

　　（1）多策略的照明控制

　　1）開關燈時間由幾種方式共同肯定

　　2）節能與調光

　　3）控制策略

　　（2）智能監測和報警

　　1）電氣參數監測

　　實時監測配電箱和單燈工做狀態，同時採集電壓、電流、功率、功率因數、漏電流等電氣參數。

　　2）智能報警

　　主站監控組態軟件可顯示異常開關燈、短路、過載、欠載、電壓電流超限、線損過大、功率因數太低、漏電流過大等故障，並可經過語音和短信告知相關人員。

　　3）自動和手動遠程抄表

　　對已經安裝有電子電錶的終端，可經過RS-485接口對遠程電度表進行讀表操做，並保存數據記錄。系統也應當具備按操做員設置的時間自動進行遠程電度表進行讀表操做，並保存數據記錄和統計。

　　4）主站利用下行數據能夠修改各監控終端的各項運行數據。

　　（3）地理信息

　　能夠城市路燈佈局爲背景，大屏幕動態直觀地顯示整個城市各路段、各分站和各單燈的工做狀態。

　　（4）查詢、統計

　　能夠日報、月報、年報或者根據即時須要打印預約數據和任何數據，如亮燈率、故障燈率、故障燈數量及編號清單、功率、時鐘日期、電流、電壓、瞬時高低壓參數等。能夠根據須要即時打印有關數據，並進行自動統計。

　　（5）服務接口

　　系統必須提供開放的服務接口，而且能夠經過服務接口使用系統的主要功能和數據，方便與其它系統鏈接。

　　2.2.2 景觀監控

　　充分利用現有景觀照明遠程監控設備，景觀照明監控組態軟件與升級改造後的路燈單燈監控系統運行在同一平臺，實現景觀照明設施配電箱迴路級監控。

 

　　2.2.3 視頻監控

　　系統與「天網」視頻監控系統整合，適時自動或手動關聯調用視頻資源做爲全面瞭解設施情況的輔助手段。

 

　　2.3 維護管理子系統 

　　維護管理子系統協助各單位、部門、我的等辦公主體高效、有序、全程共享地處理城市照明維護管理平常業務中的各類事件，是整個系統的重要內容。

 

　　2.3.1 數字化城管案卷管理

　　照明設施的故障信息來源之一是數字化城管系統。該模塊直接讀取數字化城管系統中相關案卷信息，按設定工做流觸發相應責任部門和人員動做，全程監管案卷執行狀況，將執行結果傳入綜合考覈模塊並返回數字化城管系統。

 

　　2.3.2 來電和信訪管理

　　主要實現如下功能：

　　（1）來電和信訪資料（包括來電號碼、來電或信訪時間、來電或信訪單位、來電或信訪人、來電或信訪內容等）管理，輸入、編輯、查找、打印功能；

　　（2）來電和信訪處理狀況（包括處理過程、回訪過程等）的全程管理、記錄和監控；

　　（3）來電回撥功能；

　　（4）電話黑名單功能；

　　（5）拒接電話功能；

　　（6）手機號碼歸屬地查詢；

　　（7）固定電話區號查詢；

　　（8）系統錄音功能，可對撥出、接入電話的進行錄音，並提供查詢和錄音回放功能。

 

　　2.3.3 業務流程管理

　　業務流程管理是維護管理子系統的核心。包括事件啓動、事件類型、事件優先級、事件處理。

　　（1）事件啓動

　　事件啓動的來源有多處：

　　1）照明監控子系統的報警；

　　2）專家分析子系統的預警；

　　3）成都市數字化城市管理信息系統的相關案卷；

　　4）來電和信訪；

　　5）上級部門下達的任務；

　　6）人工巡查等。

　　（2）事件類型

　　設施安裝、設施巡查、設施維修、設施拆除等。

　　（3）事件優先級

　　系統容許用戶根據事件來源和事件類型預先設定各類事件的處理優先等級。

　　（4）事件處理

　　系統按預先設定的各類類型事件的工做流程和優先等級自動造成工做隊列，制定任務單，以系統消息、PDA移動終端、對講系統等多種方式將任務單分派到各相關責任部門和責任人，同時將任務單傳給車輛調度模塊。在事件處理過程當中，可臨時調整優先級、隨時根據責任人的反饋信息和車輛調度狀況修正工做隊列，實現過程控制，同時自動將執行狀況傳給綜合考覈模塊。

 

　　2.3.4 車輛調度及對講通信

　　主要實現以下功能：

　　（1）在電子地圖上，能夠實時對單個車輛或全部車輛實現定位、跟蹤和調度。

　　（2）可對車輛在某一時段的行駛軌跡進行回放，並顯示在電子地圖上。

　　（3）對全部監控車輛進行輪詢監視功能，在地圖上觀察每輛車的實時狀態。

　　（4）具有地圖搜索功能，能夠對想要查詢的地址進行模糊查詢。

　　（5）根據工做隊列和維護區域劃分，尋找故障地點附近車輛，結合智能交通系統的車流量信息，設定科學合理的行駛路線，調度轄區內的維護車輛，將故障信息發給相關故障責任人和車輛，減小車輛空駛里程，提升故障處理時效。

　　（6）能夠對車輛運行千米、運行情況、油耗等進行統計分析。

　　（7）一對一的個呼：網內用戶之間可經過撥打對方號碼的方式進行一對一的個呼（或稱爲私密呼叫），其餘任何人沒法收聽到個呼。該個呼能夠雙工和半雙工兩種方式進行。

　　（8）羣呼：實現對整個城市照明對講系統用戶發起羣呼。

　　（9）組呼：根據用戶部門組織結構進行編組，每一個用戶部門能夠分爲若干個通話組，每一個通話組可包含若干個成員。通話組內的成員都可發起組呼，通話組內全部成員均可聽到組呼的通話。組呼以半雙工的方式進行。同時，每一個終端設備可根據業務須要編入多個通話組，便於用戶根據不一樣的工做內容與不一樣的通話組進行通話。

　　（10）短信及狀態信息等數據傳輸業務：用戶可發送、接收短信，同時還可收發送預約義的狀態信息。

　　（11）對講權限管理：羣呼、組呼、中斷通話或限制通話等，都進行統一權限管理。

 

　　2.3.5 綜合考覈

　　綜合考覈模塊對業務流程中的工做隊列執行狀況的全過程進行跟蹤督辦和考覈。

 

　　2.4 專家分析子系統

　　專家分析系統以城市照明監控系統採集的歷史數據以及維護管理系統的故障維修統計數據爲基礎，深刻挖掘，創建科學的預警模型，變過後處理爲事前處理，減小故障的發生，下降故障率，提升照明管理服務水平。

 

　　2.4.1 故障緣由分析

　　基礎數據來源於維護管理子系統中業務流程管理模塊處理的各類故障。統計各類故障與時間、季節、溫度、氣候、區域、維護部門、設施種類、設施型號、生產廠家、負荷大小、線路長度、電氣參數等之間的關係。根據大量數據的統計信息尋找特定故障與特定條件之間的內在聯繫。

 

　　2.4.2 線路健康情況分析

　　線路健康情況分析是根據城市照明監控系統採集的各項電氣參數，分析配電系統是否存在故障隱患，從而發出故障預警。

 

　　2.4.3 資產壽命分析

　　資產壽命分析根據設備型號、生產廠家、出廠日期、安裝日期、故障緣由、維修記錄等數據，統計各類品牌設備實際使用壽命、設備成本等，制定維護更換計劃，指導材料採購。

 

　　2.4.4 能耗分析

　　能耗分析覈對自動抄表的電量信息和電費發票上的電量信息，提供多種方式的電量、電費統計功能。

 

　　2.4.5 配電分佈合理性分析

　　在精確掌握配電系統運行情況的基礎上，分析配電箱分佈的密度和位置是否合適。是否存在某一區域配電箱分佈較密，負荷較輕的狀況，或者配電箱分佈較疏，負荷較重的狀況，爲合理調整配電箱的分佈，確保整個配電系統的良好運行提供參考。

 

　　2.4.6 照明分佈合理性分析

　　在準確掌握道路和照明相關信息的狀況下，根據照明規劃和設計標準，分析照明功率是否超標，統計某一區域內各條道路的道路和照明信息，比較同類道路的照明佈置，是否存在明顯高於或低於平均水平的狀況。

 

　　2.5 管理系統

　　應用維護子系統是系統管理員使用的工做平臺，經過該平臺，能夠快速搭建、維護照明管理業務，定製業務工做流程，設置組織機構，並可以方便快捷地完成工做表單內容樣式調整、業務流程修改、視頻聯動變更、交通流量門限值設定系統數據備份等平常維護工做。該子系統能夠方便地調整，使之適應用戶須要，並能夠在使用中不斷地變動系統配置，實現用戶自維護、自發展、自適應。

　　（1）組織機構和人員管理管理

　　實現組織機構和人員的管理，包括人員、部門、崗位等資料的管理。

　　（2）角色定義

　　能夠靈活定義組織機構和人員的角色，靈活配置各角色的權限。應用維護子系統採用分級權限的控制方法，每一個人員的權限由該人員所屬的部門、所具備的角色肯定。經過該模塊，可查看系統中全部人員所具備數據操做權限，以及該權限的得到來源。

　　（3）策略定義

　　能夠增長、刪除或修改系統中各事件，靈活定義各事件的處理策略，配置各事件的處理時限。實現工做流過程、階段、流向中對錶單、地圖等對應操做的配置和管理，以適應業務管理過程當中工做流程、參與專業職能部門、問題管理職責等方面的變化。

　　具有可視化工具實現工做流的繪製功能。支持工做流程的並行處理、回退、受權操做等。

　　（4）統計報表管理

　　具備良好的可擴充性，用戶能夠根據不一樣須要自定義統計的對象、內容等，並對各種查詢、統計報表的樣式等進行編輯和管理。

　　（5）系統維護

　　實現整個系統的備份、升級等。

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