基于B/S結(jié)構(gòu)的城市照明遠程監(jiān)控與管理系統(tǒng)

谷文彤

（溫州市市政管理處，浙江 溫州 325000）

城市照明對完善城市功能、改善城市交通環(huán)境、方便市民生活起居等方面發(fā)揮著重要的作用。目前溫州市區(qū)的路燈共有5萬余盞，每年需要進行1.5萬余次維修。日常路燈的養(yǎng)護主要依靠人工巡查來實現(xiàn)，工作量大，耗費大量的人力、物力及財力。新投入的基于B/S（Browser/Server）結(jié)構(gòu)的城市照明監(jiān)控管理系統(tǒng)通信方式為GPRS，設(shè)計時除保障系統(tǒng)的完善性、實用性、先進性外，充分考慮系統(tǒng)長遠的擴展性，留有調(diào)壓、單燈、遠程抄表等系統(tǒng)的接口，為日后的系統(tǒng)擴展、升級留有余地。該系統(tǒng)包括1個監(jiān)控中心、200個監(jiān)控終端、200個防盜報警終端，覆蓋整個市區(qū)。

系統(tǒng)投入正常運行以來，監(jiān)控性能優(yōu)良、設(shè)備故障報警及時準確、工單管理功能齊備，智能化照明監(jiān)控還能做到按需照明，更好地節(jié)約資源、降低成本。

1 照明監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求

通過建立照明監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)自動化管理和節(jié)能降耗，主要有以下功能要求：

（1）采集實時監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)信息。通過各種不同的通信采集模式，實時掌握各設(shè)備的運行情況。監(jiān)控軟件能按設(shè)定的時間周期自動進行定時巡測，也可隨時手動巡測和選測各監(jiān)控終端的電壓、電流、有功功率和功率因素等，采集開關(guān)信息以及各終端的其他開關(guān)量。

（2）報修定位和故障維護。當(dāng)遠程控制設(shè)備檢測到故障信息時通過GPRS網(wǎng)絡(luò)可以自動上報到監(jiān)控系統(tǒng)，自動發(fā)出語音報警、自動存盤并在地圖上顯示相應(yīng)的位置和故障類型。

根據(jù)遠程控制設(shè)備的功能，能夠?qū)σ韵鹿收项愋蛨缶和ｋ姟⒔佑|器故障、缺相、斷路；停電或電源側(cè)熔斷器燒斷、短路故障引起空氣開關(guān)跳開、欠流、過流、欠壓、過壓；線路過載、線纜漏電；意外亮燈、意外滅燈；通信失敗、電纜失盜、設(shè)備自身故障。

（3）流程化管理，提高管理效率。結(jié)合實際操作流程，定制流程化的管理模式，如值班故障報修、維修回執(zhí)、應(yīng)急預(yù)案、臨時亮燈、特殊照明時間處理等流程。

（4）節(jié)能降耗，提高社會效益。監(jiān)控系統(tǒng)要具備燈光調(diào)控策略，能夠通過策略設(shè)置實現(xiàn)遠程定時或邏輯開關(guān)燈，自動實現(xiàn)平時、節(jié)假日或重要賓客到訪日城區(qū)燈光的不同亮燈方式，達到節(jié)能效果。

（5）歷史數(shù)據(jù)和日志記錄。充分利用數(shù)據(jù)庫已經(jīng)存在的資源，利用數(shù)字多媒體等技術(shù)，對所監(jiān)控設(shè)備進行綜合有效的管理，對所監(jiān)控設(shè)備的運行參數(shù)進行綜合統(tǒng)計，自動生成各種報表，以供管理人員參考。同時對各種設(shè)備的信息進行維護，還可以通過歷史數(shù)據(jù)庫存儲的設(shè)備運行數(shù)據(jù)，經(jīng)過人工智能統(tǒng)計分析，形成統(tǒng)計分析報告。

2 基于B/S結(jié)構(gòu)的照明監(jiān)控軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)可分為3層結(jié)構(gòu)（如圖1所示），包括監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)處理層、通信層以及監(jiān)控前端的采集執(zhí)行層。

2.1 B/S結(jié)構(gòu)簡介

B/S結(jié)構(gòu)即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過www瀏覽器來實現(xiàn)，主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端（Server）實現(xiàn)，極少部分事務(wù)邏輯在前端（Browser）實現(xiàn)。這樣就大大簡化了客戶端電腦載荷，減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。能實現(xiàn)不同的人員，從不同的地點，以不同的接入方式（比如 LAN，WAN，Internet/Intranet等）訪問和操作共同的數(shù)據(jù)庫，能有效地保護數(shù)據(jù)平臺和管理訪問權(quán)限，服務(wù)器數(shù)據(jù)庫也很安全。

2.2 B/S結(jié)構(gòu)優(yōu)點

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

B/S結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點就是可以在任何地方進行操作而不用安裝任何專門的軟件。只要有一臺能上網(wǎng)的電腦就能使用，客戶端零維護。系統(tǒng)的擴展非常容易，只要能上網(wǎng)，再由系統(tǒng)管理員分配一個用戶名和密碼，就可以使用了。甚至可以在線申請，通過公司內(nèi)部的安全認證后，不需要人工參與，系統(tǒng)可以自動分配給用戶一個賬號進入系統(tǒng)。B/S結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢：提供了一致的用戶界面；具有很強的開放性、可伸縮性、集成性；可提供靈活的交流和信息發(fā)布服務(wù)；系統(tǒng)開發(fā)、維護和升級的經(jīng)濟性好。

監(jiān)控軟件基于B/S結(jié)構(gòu)，將分布在全市各角落的照明信息通過通信網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一采集，在指揮中心進行信息集成，實現(xiàn)照明智能化、照明設(shè)施巡檢等管理，并為決策的實時性和準確性提供重要的依據(jù)。具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

軟件結(jié)構(gòu)主要分為3層：

（1）應(yīng)用層：提供人機交互界面，實現(xiàn)系統(tǒng)的主要功能，主要以IE瀏覽器方式查看。

（2）中間層：后臺服務(wù)器，包括Web服務(wù)器和設(shè)備通信數(shù)據(jù)服務(wù)，主要處理數(shù)據(jù)通信和客戶端請求響應(yīng)。

（3）數(shù)據(jù)庫：包括存儲設(shè)備信息、配置信息、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

3 照明監(jiān)控與管理流程的結(jié)合設(shè)計

智能化照明監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)控對象為現(xiàn)場終端設(shè)備和所有的線路狀態(tài)，可以做到高效、實時、便捷的監(jiān)控要求，監(jiān)控系統(tǒng)是提高管理效率的有力工具。

用戶的流程化管理基本有以下幾個方面：值班故障報修、維修回執(zhí)、應(yīng)急預(yù)案、臨時亮燈等流程。其中故障報修流程如圖3所示。

圖3 故障報修流程

結(jié)合照明監(jiān)控和管理流程，值班故障報修流程可以設(shè)計為如圖4所示的處理程序。只有工單處理員和管理員擁有派發(fā)工單的權(quán)限，派發(fā)后還可以進行查詢，操作員無法派發(fā)工單。

相關(guān)的路燈照明故障監(jiān)控程序診斷流程為：通信—白天意外亮燈—晚間意外滅燈—白天電壓缺相—晚上電壓缺相—開關(guān)箱進線沒電—防盜通信中斷。

圖4 值班故障報修流程

流程化的管理方式能夠切實有效地提高值班人員的工作效率，提升整個部門的管理水平，應(yīng)該根據(jù)實際需要不斷的完善和深化。

4 系統(tǒng)操作及應(yīng)用

4.1 監(jiān)控操作

監(jiān)控軟件采用B/S系統(tǒng)架構(gòu)后，用戶只要能上互聯(lián)網(wǎng)，就能根據(jù)各自的用戶名密碼登入到監(jiān)控系統(tǒng)中，進行開關(guān)監(jiān)控、三相電壓平衡判斷、末端電壓測試；線纜情況監(jiān)測，通電情況下定位線纜、短路判斷等監(jiān)控管理工作。監(jiān)控軟件界面如圖5所示。

4.2 智能化亮燈策略

針對每條支路的開關(guān)燈時間不同，可以應(yīng)用不同的策略組合，得到相應(yīng)的開關(guān)燈時間策略。

圖5 監(jiān)控軟件界面

（1）日策略是指一年中每天的開關(guān)燈時間，由于各個地區(qū)的經(jīng)緯度位置不同，光照強度也不一致，每天的開關(guān)燈時間也會略有不同，系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)緯度的不同進行計算，自動生成一年的開關(guān)燈時間，也可手動修改。

（2）半夜燈策略是為了控制夜晚節(jié)能關(guān)燈，半夜燈策略可以設(shè)置早于日策略的關(guān)燈時間，提早關(guān)燈。

（3）周策略設(shè)置一周7天的開關(guān)燈時間，以“周”為單位進行循環(huán)。

（4）特殊策略主要是用于特殊的節(jié)假日開關(guān)燈要求。

（5）優(yōu)化策略是結(jié)合日策略、周策略、特殊策略使用，主要是在這些策略中設(shè)置一個開關(guān)燈時間的偏移量。

4.3 智能化控制

根據(jù)亮度采集實時數(shù)據(jù)，設(shè)置亮燈閥值區(qū)域，動態(tài)的控制開關(guān)燈并做好一定的容錯設(shè)置，如開燈前30 min亮度調(diào)節(jié)無效、短時間內(nèi)在閥值區(qū)域波動的亮燈數(shù)據(jù)無效等，真正做到根據(jù)需求來調(diào)節(jié)設(shè)備狀態(tài)。

在軟件中設(shè)置好閥值等參數(shù)后，待光照度低于設(shè)定閥值并且通過確認次數(shù)后，界面會彈出“確認開燈”提示框，待光照度高于設(shè)定閥值時，界面會彈出“確認關(guān)燈”提示框。一段時間的亮度曲線見圖6。

圖6 亮度曲線

中心報修和維護將基于GIS的定位進行遠程維護、遠程就地維護、快速定位。故障信息一目了然，管理中心根據(jù)維護流程做相應(yīng)的操作。

4.4 用戶權(quán)限管理

系統(tǒng)擁有4大角色，分別為管理員、操作員、工單處理員和維修人員。

（1）管理員：擁有所有權(quán)限，可以進行開關(guān)燈操作的控制，可以分配角色、添加用戶、處理和派發(fā)工單。

（2）操作員：擁有開關(guān)燈操作、開關(guān)燈時間修改與下發(fā)及系統(tǒng)報警確認的權(quán)限。

（3）工單處理員：僅有工單派發(fā)處理的權(quán)限。

（4）維修人員：僅擁有接受管理中心派發(fā)的工單，維修完成后填寫維修結(jié)果并回復(fù)給管理中心的權(quán)限。

4.5 應(yīng)用成果

溫州市區(qū)的路燈一般為400 W的鈉燈，共約5萬盞，電費0.6元/kWh，每天平均按10 h開燈來計算，則1年至少需要電費為4 380萬元。采用智能化照明監(jiān)控系統(tǒng)后，可根據(jù)路面照明要求和實際的天氣亮度情況來調(diào)節(jié)路燈開關(guān)，使得用電量有較大程度的減少，節(jié)約電費將近6%，即262.8萬元；并且應(yīng)用不同的策略組合，可以實現(xiàn)不同的亮燈方式，能大幅度的降低運行成本和日常維護費用，保證亮燈率99%以上。

5 結(jié)論

一個完善的城市照明監(jiān)控系統(tǒng)需要具有節(jié)能高效、控制靈活、維護成本低、安全性好等優(yōu)勢。基于B/S結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進、層次清晰、便于管理，實現(xiàn)了城市路燈管理數(shù)字化、信息化、經(jīng)濟化、自動化與安全化。

[1]鄧士偉．城市路燈SCADA系統(tǒng)控制中心軟件設(shè)計與實現(xiàn)[D].南京∶南京理工大學(xué)，2003.

[2]唐桂忠，張廣明，趙亞琴.城市路燈飾燈遠程智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].測控技術(shù)，2004，23（8）∶36-38.

[3]李廣鑫.基于B/S結(jié)構(gòu)的遠程實時監(jiān)測系統(tǒng)[J].計算機應(yīng)用研究，2003，20（10）∶147-150.

[4]馮莉，文遠保.基于Web的B/S模式網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].湖北廣播電視大學(xué)學(xué)報，2000，17（3）∶75-77.