城市照明自動控制系統軟件的設計及應用

鄧士偉

摘 要：文章介紹了城市照明自動控制系統的功能、軟件的模塊劃分部署，并對系統軟件通信調度進行了詳細的介紹，該系統已經在國內部分城市使用，效果良好。

關鍵詞：城市照明；系統軟件；DotNET；通信調度

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0108-02

引言

隨著城市范圍的日益擴大，城市照明設施的數量也日益增多，路燈作為體現城市形象和建設水平的重要標志，正起著越來越重要的作用。下面以某城市照明自動控制系統為例，介紹了一種基于DotNET平臺的城市照明自動控制系統軟件的設計與實現。

1 系統介紹

城市照明自動控制系統是一個典型的SCADA系統，其架構是按照城市照明的控制邏輯關系和照明線路拓撲而構成的。主要由監控中心、監控終端和單燈控制器形成三級邏輯層，三級邏輯層之間通過兩級通信層進行聯絡。在本系統中，監控中心設在路燈管理單位的辦公樓內，監控終端安裝在路燈配電柜處，單燈控制器安裝在遍布全市的路燈桿處。

通信層1是指監控中心與監控終端之間的遠程通訊信道，本項目采用移動GPRS公網，監控中心使用公網IP地址，監控終端插有移動SIM卡，具有GPRS上網功能。通信層2是指監控終端與單燈控制器之間的本地通訊信道，本通信層監控終端與單燈控制器之間采用RS485方式，單燈控制器之間采用ZigBee方式。

2 主要功能

城市照明自動控制系統主要完成以下功能：

遙控：實時控制各配電柜線路的通、斷和各光源的亮滅。

遙測：定時或隨機檢測各配電柜的線路和光源的有功、無功、電壓、電流等數值。

遙信：定時或隨機獲取各配電柜線路通、斷狀態和各光源的亮滅。

數據處理：能夠自動將監控終端和單燈控制器采集到的實時數據處理加工成相應的報表。

報警處理：系統具有根據監控終端、單燈控制器的采集量進行聲光、短消息報警的能力。

GPS校時功能：通過GPS對計算機網絡進行精準校時。

光照度獲取：通過光敏探頭獲取所在城市的實時光照度，用于實現路燈的光照度控制。

3 軟件總體設計

城市照明自動控制系統軟件采用客戶機/服務器方式，運行在Windows平臺之下，數據使用SQL Server 2012，軟件采用DotNET平臺開發，客戶機和服務器之間采用WCF（Windows Communication Foundation）進行交互。

自動控制系統軟件由7個模塊化軟件組成，用于滿足不同自動控制系統容量配置，不需要用戶一次性投入大量的監控中心硬件，可以隨著管理的單燈控制器的增加逐步增加管理計算機和服務器。系統的7個模塊化軟件典型部署方式如圖1所示。

（1）城市照明自動控制系統Server：與監控終端和單燈控制器通信，實現路燈配電柜和光源級別的控制和監測以及數據處理功能。（2）短消息服務器：與短消息模塊對接，接收所有客戶端短消息告警請求，并將短消息告警下發給指定的工作人員。（3）GPS校時服務器：與GPS設備對接，實時接收衛星GPS信號，將標準時間轉換為中國所在地東八區時間，并對時間進行校驗，接收所有“GPS校時客戶端”的請求，下發標準時間。（4）光敏服務器：與光敏設備對接，實時接收光敏數據并對光敏數據進行校驗和預處理，并接收“城市照明自動控制系統Server”軟件的光敏數據請求，供光敏開關時決策使用。（5）城市照明自動控制系統Client：提供監控終端和單燈控制器實際經緯度坐標和地圖展示，通過Server實現路燈配電柜和光源級別的控制和監測以及數據處理功能。（6）GPS校時客戶端：從“GPS校時服務器”獲取標準時間，并對本機進行校時。（7）報表工具：各種報表的展示、查詢、打印。在報表中可以查看和打印出監控終端的巡檢報表、亮燈率報表、故障報表和用電量報表。單燈控制器的巡檢報表、亮燈率報表和故障報表等。

4 通信調度方式

城市照明自動控制系統管轄全市所有的監控終端和單燈控制器，對于經濟較好的地級市，系統滿配置監控終端的數量一般在300-400臺，單燈控制器數量在20000-30000只，每一個單燈控制器單獨查詢的話，即使一個單燈控制器的查詢時間只有3秒，即至少需要16個小時才能查詢一遍，效率太低。

本系統采用監控終端級別的多任務并發方式，即為每一個監控終端建立了獨立的Socket，采用多線程的方式。監控終端與所轄的單燈控制器之間采用ZigBee方式進行通信，監控終端對所轄的單燈控制器采用單線程輪詢方式。軟件通信調度方式如圖2所示。通過監控終端級別的并發處理，整個系統的巡檢時間僅由所轄單燈控制器最多的監控終端巡測時間所決定，以最多帶150個單燈控制器為例，巡測時間為450秒即7.5分鐘。該通信調度方式大大降低了通信巡測時間，提高了系統的可用性和用戶感受。

5 系統應用

本系統已于2015年在濟南市部分路段實際應用，監控終端安裝數量20余臺，單燈控制器安裝數量2000多只，經檢測該系統開關燈實時性高，網絡穩定可靠，整個系統巡測時間不超過10分鐘，總體效果良好，具有一定的推廣價值。

參考文獻：

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