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一、NB-IOT單燈照明監控管理系統
1.1系統概述
NB-IOT單燈照明監控管理系統，是一套基于物聯網及路燈低壓配送電管理的綜合管理系統，由監控中心、通訊層、前端執行層（單燈監控終端、單燈監控末端）三個部分組成。
系統采用分布式計算系統結構, 實現“集中監測，統一調度，遠程控制，網絡共享”，實現道路照明信息化、數字化、精細化、高效節能化管理，為政府提供城市照明數據分析決策平臺，為城市照明的控制調度指揮與規劃決策提供強大實用的手段，達到按需照明、高效節能、智能化管理的效果。
1.2監控中心
監控中心是整個系統的核心部分，負責構建基礎數據庫、基礎GIS以及動態數據服務，實現自動化監控管理、運營管理、維護調度管理、突發事件處理等功能。
在監控中心用若干燈光監控主機和數據服務器設備建立一個計算機局域網絡，通過NB-IOT方式通訊，實現遠端現場數據采集、處理和控制，同時可通過高清電視墻，將現場情況、數據報表、地理信息數據進行反應和顯示，以供用戶進行管理和決策。
監控管理中心的硬件設備為積木式結構，核心設備為監控主機，其余配套硬件在實現系統基本功能的基礎上，可視客戶實際需求或投資額度增加組合。系統支持多平臺監控，用戶可在不同地方安裝多個監控平臺實時監控系統當前工作狀況。
監控管理中心效果圖
工程案例實景圖
1.3系統通訊層
監控中心的通訊--采用接入配置固定IP地址的光纖，與NB-IOT云實現通訊（寬帶4-10M）；
監控中心與監控終端的通訊--采用NB-IOT的通信平臺進行數據交互（按流量向運營商付費）。
監控終端與單燈監控末端的通信--采用NB-IOT無線通信平臺進行通訊（按流量向運營商付費）。
報警信息在管理中心是采用聲光報警顯示、無人值守的報警時，是通過手機短信方式，發送到相關人員的手機上（按流量向運營商付費）。
1.4系統管理
NB-IOT照明監控管理系統軟件，是整個監控系統的重要組成部分。系統軟件除處理日常的系統數據采集，系統狀態檢測、系統故障報警等日常事務外，還提供友好的人機界面和完善的數據統計、數據查詢、故障統計、開關燈統計等功能，幫助客戶完成系統參數設置、管理權限參數設置、數據查詢、遠程手動命令等需求。
系統軟件--Windows操作系統為操作平臺，在設計上采用了面向用戶的視窗化編程語言。用戶界面友好，內容豐富，操作人員只需運用鼠標即可完成相關操作，簡便快捷。
1.4.1遙控
遠程自動/手動控制開關箱通電或斷電；單燈監控可按需要，自定義設置控制任意一盞燈；對任一盞燈可分區、分組、隔盞亮燈以及分時段等情景模式進行控制，做到了真正意義上的按需照明，實現管理節能。
通過遙控，對于季節的突然變化或應急的亮燈需求，無須派工作人員到現場修改開關燈時間，而是能在辦公室輕點監控系統軟件的界面即可立即解決，使城市更加人性化和滿足政務或其它特殊需要。
各模式控制圖展示:
全開全關模式：此模式用于道路車輛與人流最高峰時段，或全開啟或全關閉全部路燈。
左亮右關模式：此種模式主道路燈先開燈，等到人多時再開啟輔道路燈，如：剛開燈時，車與人流量不是很多，而且天尚很亮，可先開啟主道的路燈。待到車輛與人流高峰時段，再開啟輔道燈，實現全開模式；分時開啟和關閉不同的路燈：下半夜后，車輛與人流處于低峰時段，可以根據需要關閉輔道燈，或隔一盞關燈。既照顧到機動車通行，也照顧到輔道的行人。
更靈活的控制可選擇--品字形隔盞亮模式：下半夜后，車輛與人流處于低峰時段，對亮度的要求有所下降，品字形隔盞亮燈這種的控制，既節約電費，又能極大地解決路面照度的平均值，保障車輛和行人晚間出行的安全。
1.4.2遙信
通過高可靠性的通訊協議，在監控管理中心及監控終端之間建立數據信息通道，可查詢當前單燈監控末端的開關狀態及報警信息。隨機手動巡檢各終端的工作情況，實時監控各終端當前運行狀態。
通過遙信，實行24小時安全監測，及時報警和信息反饋；全方位的監控，實現了管理現代化和科學化。
1.4.3遙測
遠程自動/手動測量配電箱及每盞路燈的電氣參數，如：開關狀態、電流、電壓、功率因素等。
通過遙測，將傳統的“巡燈查找故障”改為“值班等待報警”，不僅減少了“巡燈”人員和車輛損耗，降低了維修成本，而且在檢修車出所之前已準確知道故障的地點和基本狀態，因而縮短了維修時間、提高了檢修效率，減少市民的投訴。
1.4.4遙調
具有PWM調光接口的LED路燈可根據時間、經緯度和照度要求遠程調光，實現節能最大化。
系統對單燈進行智能控制和精細管理，確保每天的開關燈時間準確，避免浪費，可以實現節能5%的電能；對單燈實行分時段調光管理，實現二次節能。
1.4.5報警處理功能
每個監控點可根據實際需要設置各自的報警類型和報警內容在系統界面設置各種報警條件，當前端設備發現達到報警設置條件時，操作人員可通過界面查看具體的警報信息。可在系統設定短信報警手機號碼，系統收到報警信息后馬上向設定的手機發送報警短信。
報警內容：燈具異常、過流過壓、終端設備非法操作、白天意外亮燈、夜晚意外熄燈（包括接觸器斷路和粘連）等需要引起操作員注意的情況；
1.4.6故障維護導航功能
當系統收到警報信息后，管理人員可通過監控APP軟件界面查看具體的警報信息，并通過定位尋找故障設備的具體位置，使得管理人員第一時間知道故障地點，及時維修，提高工作效率。
1.4.7數據統計查詢功能
可對城市控制范圍內的路燈任意時間的數據按照年、月、日進行統計、查詢，并存盤保留；
可定時將各監控終端的電壓、電流、亮燈率、電能耗等運行情況進行統計、查詢，并存盤保留；
可對歷史故障、登陸信息進行統計、查詢；
產生故障處理及時率、設施完好率、清保潔率報表。
可對當前系統統計所得的數據進行分析，提供各種圖表，為管理決策提供科學依據。
具有靈活自定義報表的能力，滿足統計報表變化、新增的要求。
1.4.8多平臺遠程監控功能
系統能實現不定點監控，如領導或工作人員在外地出差，或在戶外工作時，隨時隨地能訪問監控情況，對路燈進行控制，支持手機、平板電腦（PDA）遠程登錄，支持C/S架構與BS架構（支持WEB版監控）,支持手機短信設置監控參數，從而實現不同操作權限的工作人員通過網絡連接到系統主機，查詢系統主機實時運行狀況及運行參數，進行系統畫面顯示。也可實現異地遠程接入訪問，遠程訪問人員獲取控制權限后，可對系統終端設備進行在線巡查、控制等操作。
1.4.9短消息報警功能
監控中心可以實現無人值守，系統可以通過預置若干個手機號碼，以 SMS短消息方式，按照預先設定的告警模式，把故障報警的時間、地點、內容等相關信息發送至各相關人員的手機上。系統也可以根據用戶具體要求通過短消息發送用戶所需要了解系統運行的相關信息，如每天的實際開關燈具體時間，照明亮燈時長以及每天的用電量等相關信息。系統具有相關輔助功能，包括短信接受、發送、短信定時發送等相關功能。
1.4.10 GIS照明地理信息系統功能
系統提供實時網絡技術的百度的GIS系統，實現全國范圍的照明監控和地理信息有機結合。
通過電子地圖，完成相應的地理圖形的顯示、放大、縮小及查詢，實時監控照明設施的運行狀態，在事故發生時，直觀反映出事故發生地點和周圍的交通情況，方便進行統一指揮和調度，加快救援的速度。用戶在系統界面能夠顯示出城區結構地圖，并可隨意放大縮小、漫游到任意一點，需隨意切換百度衛星地圖，網格衛星圖等多種地圖觀察無關燈情況。
1.4.11能耗監測與分析功能
針對不同的監控終端，采集、統計詳盡的系統數據，對全部用電量進行統計，對各種用電量、能耗質量、電表數據、亮燈率等數據信息進行全面而準確的統計分析，進行多樣化的橫向、縱向比較，并形成可視直觀的圖表，實現對能耗全面的統計和管理。
1.4.12預測趨勢分析功能
根據能耗監測與分析的數據，計算出年、月、日所需要消耗的電能。根據經緯度原理，不同季節開關燈時間差異，可以預知每天開關時間，并計算電能消耗數據，為科學用電提供依據。
1.4.13專家分析及領導決策功能
監控中心對照明運行狀態及能耗進行實時監測，以圖表等方式按需提供給專家，專家通過提供的數據提供專業的意見及建議。
領導經過預測趨勢分析和專家分析，為今后城市道路改造、燈具選型、道路照度等提供數據依據，以保障城市公共安全、 實現照明節約用電， 提高城市照明設施現代管理水平和科學手段。
1.4.14資產管理功能
對全部照明設施(配電箱、監控終端、燈桿、光源等)進行電子錄入，對它們的全部屬性進行標注，管理人員可非常快捷直觀地了解下屬照明資產設施的建設、使用乃至壽命情況。
1.4.15工單管理功能
系統具備生產管理功能，并可無縫接入數字城管、智慧城市等系統的業務案卷流程中去， 一旦系統發生故障、 告警或其他維護需要， 系統端可向相關職能單位發出派工單，指定其工作內容、地點和交付時間，敦促其完成工單指定任務。
1.4.16權限設置功能
系統具有合理的用戶分級權限設定，可在同一服務器上，對不同的用戶劃分不同權限角色，角色所具有的權限可動態修改分配，包括用戶的瀏覽、添加、刪除、修改等操作權限。設置不同的權限等級，以便快速管理相應訪問操作權限。
1.5前端執行層
1.5.1單燈監控終端
單燈監控終端是作為監控管理中心和單燈監控末端的聯系紐帶，安裝在路燈開關控制箱內。監控終端主要負責遠程控制命令轉發，單燈監控末端信息的采集，本地異常情況告警等。監控終端與監控管理中心是使用NB-IOT來進行傳輸，每月會產生一定的營運費。監控終端可獨立運作，當監控管理中心出現故障時，保證照明系統正常運行。
具體功能：
具備遠程在線升級功能；
在上位機系統失效時，能通過手機短信方式操控單燈集中控制及修改參數；
上位機電腦平臺通信；
采集各相電流電壓，運行狀態并向上位機發送采集量；
接受、執行自動報警設置；
按預先設定參數單端運行；
接收并執行遙控命令及返校；
接收并執行遙調命令；
至少有以下報警功能:門禁報警,三相缺相，停電，輸出交接異常；
根據需要可以隨時遠程修改開關燈時間；
有經緯調節開關燈時間功能，能根據當地的經緯值自動調節每天的開關燈時間；
能設置相關的電壓、電流參數值，及各類報警參數值；
采集相關的電壓、電流值，開關量值，設置參數值和各類報警門限值；
故障記錄功能，能通過液晶面板的故障記錄菜單查找到故障與故障發生的時間，并提供至少存儲30條故障記錄的功能。便于現場維修人員查找故障原因；
留有485接口便于與電纜防盜，路燈節能儀通訊的功能和遠程抄表功能；
能通過外接線的方式連接液晶操作面板,現場工作人員能在現場對路燈的各種參數及狀態進行修改與查詢；
1.5.2單燈監控末端
單燈監控末端是實現單燈監控的具體操作單元，安裝在每條電燈桿內，負責燈具的開啟、關閉，采集燈具電壓、電流，開關狀態等信息，還可實現對燈具的調光功能（對于具有PWM調光接口的燈具）。監控終端與下屬的各單燈監控末端之間采用NB-IOT無線技術等手段，單燈監控末端可脫離監控主機和監控終端獨立運行,在監控主機或監控終端不能正常運行時，會根據單燈監控末端本地保存的運行參數保證照明系統的正常工作；
具體功能：
具備遠程在線升級功能；
協議支持NB-IOT無線通訊網絡；
在上位機系統失效時，能通過單燈監控終端下發參數進行開關燈，確保能夠開燈；
采集各相電量，運行狀態并向上位機發送采集量；
按預先設定參數單端運行；
收并執行遙控命令及返校；
根據需要可以隨時遠程修改開關燈時間；
遠程控制路燈開關，確保按需照明；
能設置相關的電壓、電流參數值，及各類報警參數值；
采集相關的電壓、電流值，開關量值，設置參數值和各類報警門限值；
亮度調節，支持10V PWM調光；
二、系統設計依據
GB998-82低電壓電器基本試驗方法
GBJ42-81 工業通信設計規范
GB 4798.4-90電工電子產品應用環境條件無氣候防護場所使用
GB 2425.10-89 電工電子產品基本環境試驗規程
GB 11606.n-89 分析儀器環境試驗方法
GB 3482-83 電子設備雷擊試驗
GB9254-88 信息技術設備無線電干擾極度限值和測量方法
GB/T 1326.n-92 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性
GB/T 15464-95 儀器儀表包裝用通用技術條件
ZB Y002-82儀器儀表運貯存基本環境條件及試驗方法
G.703 脈沖編碼調制通信網絡數字接口參數標準
DL 476-92 電力系統實時數據通信應用層協議
IEC 60870-5 遠動設備及系統-傳輸規約
GB/T13730-1992 地區電網數據采集與監控系統通用技術條件
JB3336-1983 電站設備自動化裝置通用技術條件
GA/T 安全防范工程程序與要求
DL408-91 電業安全工作規程
三、系統設計原則
3.1 系統先進性
采用目前最先進的計算機控制技術、最先進的軟件組合和模塊化組件架構，使系統開關更加可靠、合理并具有良好的兼容性，而且使系統升級、擴展、維護更容易。
設備符合相關國內、國際標準，整個系統是目前國內最先進的，并長期處于國內較為先進的水平。
3.2 設備實用性
系統各項功能和技術均根據城市照明運行控制、通信、數據采集及管理的實際需要和適用來配置與設計，以保證系統的實用性。
應以實用為原則，不可脫離實用性而盲目追求先進性，從而造成華而不實、浪費資金。其主要體現在系統功能實用、軟件操作簡便性等方便。
3.3 設備的安全、穩定可靠性
系統采用標準化、網絡化、免維護式的系統結構，具有高度的可靠性和安全性，同時符合ISO/OSI開放系統互聯標準
必須充分考慮系統的可靠性，要求監控系統能夠長期穩定地運行；同時要求監控系統在個別設備出現故障的情況下仍能穩定運行，不影響或者少影響路燈的按時開啟和關閉。切實解決信號盲點的通訊可靠性，實時反饋現場（終端）的指令執行情況。具體體現在監控中心安全可靠性、監控點安全可靠性、數據安全可靠性、燈具安全可靠性等。
3.4 可擴展性
系統各項功能和運行狀態不受擴展影響，另每個控制點均獨立工作，因此，控制點之間不相互影響，并且可不斷增加新的控制點；且各控制終端是有相同的技術標準屬性，因此，控制終端的增加不影響系統功能。
硬件采用模塊化設計，軟件采用組態化設計，使得系統擴展、升級均不必改變現有設備的狀態。
3.5 可維修性
系統的設備模塊化設計，并且各單元部件具有故障定位指示，便于設備維修。保證充足及時的備品更換。
3.6 通用性
硬件設備具有通用性，通過不同的軟件參數設置，實現不同的功能。
3.7 經濟性
盡可能采用成熟的先進技術，選擇性價比高的方案和設備，既要考慮初期建設費用，也要降低今后的運行維修費用。
符合經濟適用原則，本監控系統目標是做成國內領先、功能齊全、系統穩定、運行高度可靠、經濟實用的照明自動化監控管理系統。
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 | 廣東順德長和電氣有限公司 長和電氣有限公司成立于1997年，是我國 早從事節能的公司，擁有22年節能經驗，是全國專業從事中央空調管理系統、道路照明節能控制、路燈無線監控管理、電纜防盜監控系統、工礦動力設備節能系統、商場綜合節能系統等節能設備的研發、生產（包括OEM）與銷售的...... |
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