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路灯杆通信基站主要是作为宏蜂窝覆盖的补充,以底层的延伸覆盖为主,解决局部盲区或弱覆盖区域的覆盖问题。同时,用于高话务热点区域,可实现无线容量的提升,改善覆盖质量。路灯杆通信基站用于解决点状、线状区域的覆盖或容量需求,如数据话务热点区域、密集建筑的低层覆盖、盲区或弱覆盖区域等。典型场景如下:(1)数据话务热点区域:主要针对人流量大、话务高、数据业务需求比较大的区域,如商业广场、步行街、高校等;(2)城市道路:解决道路沿线因征址困难、基站建设难度大等导致的道路段盲区等问题;(3)密集建筑的低层:解决楼群密集、楼宇间距小、人流量大、话务量大,宏基站难以覆盖到的弱覆盖区域或覆盖盲区等;(4)其他宏蜂窝覆盖盲点:针对因城市发展、新增建筑物阻挡等而出现的局部区域弱覆盖或覆盖盲区等。路灯杆通信基站建设需根据待解决覆盖区域类型、路灯杆资源情况以及投资造价而定。
2技术要点
(1)路灯杆选择路灯杆通信基站需结合覆盖目标、覆盖环境等建站条件以及造价成本等方面进行综合考虑,选择适宜的路灯杆进行利旧,基站建设应注意与环境协调一致,同时要避免基站建成后“热装冷用”,达到成本与效益的最优化。为保证路灯杆杆体能够满足基站建设及安全生产要求,在路灯杆通信基站建设过程中要尽可能采用杆体规格较大的路灯杆。实际应用时,应对具体灯杆的结构、壁厚及基础进行核算,需对不满足荷载要求的灯杆进行筛选,在条件允许和方案可行的情况下,进行结构加固或重新选择其他的灯杆。路灯杆荷载核算专业性强,且可能造成的后果严重,需委托具备相应专业资质的单位完成相关工作。(2)电力引入及防雷路灯杆通信基站原则上采用220V交流供电,具体引入方案需根据站点引电条件进行选择。外电引入方案主要如下:方案1:直接从路灯电力系统中引电路灯电力系统每隔一段距离有1套供电设施,设有交流配电屏等供电设备,负责对该路段相应路灯进行供电和管理。同时,灯杆旁基本上都设有市政管道及施工维护井,路灯杆通信基站可通过市政管道从路灯系统的配电箱引电。该引电方案的实施与基站建设基本同步,可减免部分建设协调环节,加快基站建设进度,但受路灯管理部门及路灯杆距配电箱距离的影响较大,如路灯管理部门是否允许共用电力系统、引电距离过大等。方案2:单独从供电局引电按照与常规基站相同引电方案,向供电局提出引电申请,引接一路独立于路灯供电系统的交流电。该方案提供的电源相对比较可靠安全,但可能存在引电申请流程及施工时间较长、费用较高等问题。方案3:直流远供部分路灯杆通信基站距宏基站机房较近,且宏基站电源容量充足,可考虑采用直流远供方案进行基站供电。该方案建设实施相对简单,费用相对较低,但受限于周边宏基站的现有条件,同时直流远供方案建设的技术成熟度也有一定影响。引电方案的选择需结合实际情况综合考虑,选择以上方案中实施难度、建设成本及建站效率最佳的方案。此外,还可尝试其他安全可靠的引电方案,如共用公共自行车停靠系统电源等。正常来说,每处路灯杆都设有防雷接地系统,路灯杆通信基站可进行共用,从路灯杆地下避雷带引出接地引接线,用于基站设备及天馈系统防雷接地。(3)基站传输配套路灯杆通信基站原则上不新建管道,尽量利旧现有管网,从附近基站或光缆交接箱新建传输光缆至路灯杆通信基站,以确保基站与传输设备的连通。传输配套条件也是路灯杆选择的重要因素。
3路灯杆通信基站建设管理分析
为切实做好路灯杆通信基站建设实施工作,需完善基站建设流程,建立健全相关工作保障机制,有效推进路灯杆通信基站建设各环节工作的有序开展,明确建设工作重点以及建设管理思路。
3.1路灯杆通信基站建设流程
路灯杆通信基站建设涉及到多个部门、多个专业,且建设流程较长,为确保工程项目的顺利开展,需对项目方案和建设流程进行严格管控。参考建设流程如图5所示。
3.2基站建设工作重点
路灯杆通信基站建设在全国范围内应用尚不多,可参考借鉴的经验及案例稀缺,建设方案和管理模式仍需深入探讨与摸索。(1)建设方案可行性分析路灯杆通信基站建设规划需结合现有城市路灯资源情况,确保杆体承重、外电引入等技术可行性,并对网络覆盖需求及投资方案合理性进行分析,避免在实施过程中出现建设方案不可行或建成后达不到效果,造成投资浪费。(2)制定建设指导意见在基站建设实施前,制定路灯杆通信基站建设指导意见初稿,随后根据试点建设经验修改完善,由点到面,为大范围内开展建设提供参考依据。(3)试点建设及经验总结各城市的建设环境存在一定差异,建设方案和管理模式也应因地制宜,根据具体情况进行适当调整。路灯杆通信基站试点建设是检验建设方案及管理模式可行的有力工具,在大规模建设实施前应提前进行试点建设,摸索出成功经验,排除潜在风险,整理出一套行之有效的建设方案,确保建设流程、管理模式的合理性。路灯杆通信基站试点工作不仅限于技术方案的合理性、可行性验证,更应注重建设流程、管理模式的研究与探索。(4)签订合作协议路灯管理部门同意租赁其路灯杆进行通信基站建设是路灯杆通信基站建设的前提,因而与路灯管理部门签订合作协议至关重要。省公司层面签订总体框架协议总体框架协议需就合作方案、租赁费用、职责分工、协作机制等问题达成一致。该环节非常关键,直接影响到后续的建设流程、管理模式、建站成本等。获取路灯资源信息从省公司和分公司这2个层面出发,获取城市路灯资源信息,包括路灯位置、路灯杆高度及杆体尺寸等,为路灯杆通信基站建设提供条件。签订基站建设合作协议根据网络规划覆盖需求,结合路灯资源情况,与路灯管理部门协定路灯杆通信基站建设方案,签订基站建设合作协议,就具体建设实施细则达成一致,包括设备安装位置、引电方式、防雷接地等。合作协议的管理是基站建设管理的重点,总体框架协议的签订为进一步合作提供依据,基站建设合作协议是规范建设流程和规避建设实施中纠纷的关键。(5)建设实施协议签订后,根据建设指导意见和网络建设需求,开展设计、采购、施工等具体建设实施工作。
3.3基站建设管理思路
路灯杆通信基站建设涉及到建设单位、合作单位、路灯管理处以及市政等管理部门,各环节人员分散、错综复杂,管理不得当时很难形成一致的建设思路,容易出现混乱,对项目管理、成本造价及工程质量控制不利。为了更好地进行项目管控,基站建设建议采用一体化管理机制。路灯杆通信基站建设一体化管理的主要思路如下:(1)制定各单位、各部门一体化协同机制,由土建专业主管负责整个机制的总协调;(2)在建设单位主持、监理单位组织下构建一体化基站建设团队,明确职责分工,包括设计、施工、监理以及其他相关单位和部门;(3)建立明确的沟通协调机制,确保信息传递的准确性;(4)建立一套与一体化协同机制相适应的考核管理办法,加强项目计划实施管理,提升工程信息准确性和工程实施可控性。建设一体化管理机制能够有效提升信息传递效率,减少沟通障碍,确保工程建设管理的有序性,从而提高工作效率及工程质量,保证建设工作的顺利开展。
4结束语
关键词:路灯;监控;维修;管理
中图分类号:J914
1 前言
随着社会进步和城市基础设施的发展,城市照明成为一个现代化都市的重要标志之一,政府和人民对路灯照明及城市形象的要求也越来越高。传统的照明控制模式管理方式已经不能满足现代化都市的要求。应用自动化程度高、节约资源、维护方便、运行可靠的城市照明监控维修一体化管理模式,实现科学化、数字化、信息化、高效节能化水平的城市照明管理,已成为城市照明控制和管理工作的迫切需要。
2 路灯监控维修一体化管理模式的必要性
2.1 传统的监控管理模式
目前,我国的路灯监控管理方式总体来说还处于落后阶段,大多数地区还在使用传统的路灯控制方式,如人工控制、钟控和光控方式。人工控制方式是由值班人员通过设定好的开关灯时间表手动操作灯的开关。钟控方式是无论在怎样的气象条件下,开关灯都只能在规定好的统一时刻进行,而且根据季节变化,开关时间需要人工来进行调整,时间为钟控开关灯的唯一依据。光控方式是根据光照度的不同来控制开关灯,容易受环境照度的影响,若在强光照射的夜晚或光线不足的白天,容易有错误动作。同时,路灯出现故障后,要等到负责巡查的人员发现后再通知路灯维修所来进行维修。
2.2 传统监控管理模式的缺陷
传统的控制管理模式中,由于控制方式单一,无法实现对不同的照明设备进行分类控制;在恶劣天气下不能自动开关灯,或有大型庆典和领导或集体参观时无法灵活启动和控制;各种信息也无法及时反馈到管理部门;照明设施发生故障后,无法及时通知管理部门,只能依靠大量工作人员巡查、市民反馈等手段了解,严重影响了城市照明。近年来,随着城市路灯景观数量的快速增加,巡视的范围也越来越大,路灯的故障情况不能及时被发现,导致故障得不到及时处理,这样给市民也带来极大的麻烦。这种落后的路灯监控维修方式已不能适应现代化城市发展的要求,因此必须采用先进的科学技术提出一种合理有效的控制管理方案,提升城市基础设施水平,降低成本,节能减排。
柳州市的路灯管理就先后经历了手工控制、钟控、光控和两代无线遥控阶段。柳州市最初路灯的开关也是采用人工控制,检查路灯故障主要依靠人工分组分地段地进行巡视和市民报修,当时路灯队只有8个人,需要管理全市1000多盏灯,负责白天和晚上的巡逻。到了1966年,一位路灯管理队的工人用“五角星”岗亭上拆下来的大钟进行了改装,弄成了钟控开关,这样人工管理方便了不少,但如果金属机械生锈、变形,开关就失灵了,而且把全市的控制钟调一遍得半个月,这时日落日出的时间又变了,又得重新调起。改革开放后,柳州市各项事业迅速发展。1979年,路灯数量达到了2000多盏,这时国内的路灯控制新技术也逐渐普及。柳州也引进了光控开关,但也有缺点,就是不稳定。如果光控开关被灰尘遮蔽,就失去对光亮的敏感性,从而影响开关。1990年,柳州市的路灯管理进入了遥控阶段,且在1992年和1999年之间,就经历了两代无线遥控技术的变迁。随着市内高层建筑的不断增多,第二代遥控技术也出现了局限性,而且只有30%的路灯能进行遥控开关。到了2007年,柳州市已有8万余盏路灯,200多个控制箱,而路灯管理处还不到一百来个工作人员。因此只有利用先进的现代化管理手段,才能大大提高效率。
3 路灯监控维修一体化管理模式的目标和功能
3.1 路灯监控维修一体化管理模式的目标
监控维修一体化的管理模式,就是采用先进的科学技术将路灯的监控、维修和管理形成一个统一的系统,从而简化管理程序,提高路灯监控管理的效率及质量。将人工巡查升级为先进的通讯技术和计算机技术相结合的智能化管理,及时发现故障并自动生成维修派单,从而减少信息之间的传递时间;同时建立一支专业性强、分工明确的维修队伍,实现低成本、高效率、高质量的路灯维护,让市民们满意,从而建设一个便民利民的科学化路灯服务系统。
3.2 路灯监控维修一体化管理模式的功能
路灯监控维修一体化管理模式的基本功能主要包括以下几个方面:
⑴实时监控。采用各种不同的通信采集模式,对各照明设施的运行状况进行实时监控。监控软件能按设定的时间周期对各个终端自动进行巡视,也可随时手动巡测和选测,检测的数据包括各监控终端的电流、电压、功率因数、用电量、无功功率和有功功率等。
⑵节能降耗。通过设置全夜灯、半夜灯、黎明灯和广告灯等各种不同灯型的控制,实现不同道路采用不同的时空方案,比如人、车流量少的道路,可以调整路灯照明的亮度。在遇到节假日或重要宾客到访日时,可以发送临时开关灯的信号,实现城区灯光的灵活亮灯方式,达到节能的效果。
⑶故障判断与报警。系统可通过采集、分析、处理照明设施的信息,结合当前开关状态及运行时间段,判断出路灯运行是否正常,如果有异常或有事故发生,则远程监控终端就及时报警,并将故障详细信息由监控终端及时反馈给监控中心。在监控中心收到信息后会及时通知维修人员进行维修,为及时修复提供了有力的保障,从而确保景观灯、路灯等城市照明设备的亮灯率。故障报警类型有:消防、防火、事故、防盗、线路故障、设备故障、网络故障报警等。
⑷历史数据和日志记录。利用数字多媒体等技术以及已经存在的数据库资源,综合有效的管理所监控的设备及设备的运行参数,并自动生成各种报表,可作为管理人员查询参考。
4 路灯监控维修一体化管理模式的应用实践
柳州市城市照明管理处目前采用了广州正力通用电气有限公司研发的具有国内先进水平的路灯监控管理系统,其利用了先进的GPRS(通用分组无线服务)和通讯协议、GIS(地理信息系统)。通过采用路灯监控维修一体化的管理模式后便能解决以前各种开关控制方式带来的不足,柳州市城市照明管理处的工作人员是深有体会。通过无线上网的方式,控制路灯的开关,检查路灯的运行情况,而且很多信息都可以反馈到总控制电脑上,且可以进行实时监控。在以前,如果让人工来调整对开关灯的控制,总是会有误差,钟控的话也要一个个钟去调试,这样费时也辛苦。而现在有了GPRS之后,可以根据柳州的经纬度,精确地计算出每天开灯关灯的最佳时间,甚至会精确到秒,同时在设定的时间既能在晴朗天气自动缩短照明时间,又能在阴雨天自动延长照明时间,减少了开关时间,达到了节能的效果;路灯出现故障后能自动进行报警提示,及时了解故障的地点和状态,并及时通知维修人员进行维护,这样不仅降低了巡视人员的工作量和维修成本,而且路灯检修效率高,减少了人们对路灯管理部门的投诉,进一步提高了城市的形象。
5 结束语
随着社会文明的不断发展,城市照明已经从单纯的街道照明发展成为改善城市形象、美化环境、体现城市现代化的重要标志。采用路灯监控维修一体化管理模式,提升了城市路灯管理水平,有效地实现了社会效益和经济效益的双赢。
参考文献:
[1] 赵华.浅议城市道路照明监控系统[J].价值工程.2011,(4):181.
[2] 王铁成.浅谈路灯监控[J].黑龙江科技信息.2011,(18):36.
[3] 史星晟.城市路灯远程监控系统的设计[J].科技创新与生产力.2011,(9):72-74.
[4] 李栋.路灯监控维修一体化管理模式的探索与研究[J].职业·下旬.2012,(1):156-157.
关键词:GIS;校园路灯;智能化;高效节能
1.引言
大学校园基本都处于开放状态,校区内路灯稳定的工作与全校师生以及工作人员的人身财产安全息息相关。现在的路灯管理基本都处于人工管理阶段。由于人工管理的局限性,校园路灯一般都存在各种问题,如:路灯不具备远程强制开关;不能够应对天气突变和突然故障等突发事件;没有完善的远程监测报警装置等。正是由于人工管理的缺陷性,不仅导致了学校电力的极大浪费,而且还加重了学校的安全问题。因此,科学合理地设计出一个校园路灯智能管理系统具有很重要的社会意义。
利用GIS强大的空间数据管理、地理分析和空间分析的能力,与校园地图相结合,设计出校园路灯智能管理系统,可方便地在电子地图上实时查询校园路灯的运行状况,及时、准确的反映路灯的亮灯率、照度、功率、电流、报警等详细信息,以便及时调节路灯的开关个数和亮度功率,避免电力不必要的浪费,达到节能的目的和科学发展观的要求。同时,还能及时通知维护工作人员赶到故障现场维护,改善路灯的服务质量,不用再需人工巡视,不受地域,天气,时间等因素的影响,提高了设备监控维护效率,节约了劳动成本、减轻了劳动强度、提高了管理效率。
2.系统功能结构
针对校园路灯目前存在的问题和管理方面的需求,可以将该系统分为六个模块,分别为:地图操作模块、路灯管理模块、附加功能模块、三维展示模块、网上监控模块及系统管理与设置模块。
(1)地图操作模块
本次开发以郑州大学为例,利用ArcGIS平台,实现对地图的放大,缩小,漫游,鹰眼,距离,属性等的查询、分析以及统计,从而对校园路灯信息的详细了解。比如,查询和打印每盏路灯的使用情况,可以在客户端查看路灯使用电量情况和报警信息,并可以对查询和分析的结果以专题图和统计图表等可视化形式打印出来。
(2)路灯智能管理模块
1.路灯区域性管理;
校园里不同地点学生的流量不同,对路灯的规划设计也就不同,包括路灯属性、开灯个数等的不同。比如自习室,图书馆等周边道路人流量很大,那么,这些地方开灯个数相对较多且路灯功率要适当大些;对于人流量小的地方,就可以减少开灯个数和路灯功率,寻求最佳方案,使其既足以保证在校师生安全又最大限度的节约能源。
2.路灯时间段管理
a:一天中不同的时间段学生流量是不同的,那么开灯个数也就随之不同。
如上下晚自习的时段,人流量会达到一个高峰期,而晚上十一点之后校园中学生较少,下降到低谷期,此时可参照区域性管理的措施对路灯进行有效的管理,尽可能地使其高效合理。
b:天色昏暗程度的不同,那么开灯时间和个数也就可以适当不同。
天色的昏暗程度,与季节和天气状况相关。比如,黄昏时分光线尚可,开灯个数遵循够用即可的原则,天黑之后则须要适当增加开灯个数;同时天气的阴晴雨雪也将影响开灯时间和个数。
c:季节的不同,对路灯的管理也有很大影响。
季节更替的影响是不可忽略的,春夏秋冬天色将黑和将亮的时间都有所不同,尤其是夏冬两季。我们将采集不同季节天色和时段对应关系的数据,对其进行分析,做好季节性的分析,无疑会增强对路灯的有效管理。
3.路灯所开数量管理
每条路上路灯开关数量和每个路灯的灯管开关数量;一条道路上会有很多个路灯,每个路灯有一个或数个灯管,在已经保证光亮符合要求的前提下,如果都亮着那就造成了资源的很大浪费。因此,运用数学方法和结构算法,对路灯的开闭以及设计进行合理规划,尽可能实现节能高效。
4.不同类型路灯的管理
不同的路灯有着不同的属性,如路灯编号、所属道路、抗风速能力、抗风强度、型号、杆高、杆型、材质、生产厂家等,基于这些属性来完善补充附加模块。
(3)附加模块
1:非常规状况处理
当自然灾害或极端恶劣天气(大风,暴雨,冰雹)状况下,可以由系统分析路灯的抗风速、抗风强度、耐寒程度决定开关何种类型的路灯,避免出现一些不必要的麻烦和经济上的损失,把损失降到最低。
2:故障发现和申报
此模块我们打算设计一个记录路灯监测设备的仪器,自动记录路灯的工作状况和出现的故障问题,一旦发现故障,该设备将向系统发出出错信号。同时当监测到某一路灯出现故障时,可有工作人员通过移动终端将错误信息发送给系统,使路灯及时得到维修,减少对广大师生造成的不便。
(4)三维展示模块
整个基于ArcGIS的校园路灯管理信息系统的效果将用三维模块来展现,并进行三维操作,如在三维状态下放大、缩小,查询地物,查询路灯信息,同时实现三维漫游,使系统更加生动、直观、形象地展现在用户面前。
(5)网上监控模块;管理人员离开监控中心,如在外地出差更无法得知具体情况或者下班后,也能通过网页查询到路灯的运行状况,确保该系统高效稳定,全天候运行,实现深一层意义上的智能化。
(6)系统管理及设置;实现系统设置、权限设置、修改密码、图例显示、图层设置、路灯对象图标设置、图标库维护的功能。
3.结论
本系统通过GIS所提供的显示工具,直接在图形或地图中显示出照明路灯工作状态,能进一步提高照明质量,降低能耗;同时更为直观的提供给控制中心所有信息,做到监控的同时还能及时通知维护工作人员赶到故障现场维护,改善路灯的服务质量,不用再需人工巡视,不受地域,天气,时间等因素的影响,提高设备监控维护效率,减轻劳动强度,防止人力物力资源浪费流失,进而提高的校园照明系统的稳定性。实现对路灯的统一的信息化管理和智能化控制,使路灯的安放、使用更加合理和人性化,消除人工管理带来的种种弊端,方便高效而且实用性强。对于提高校园基础设施的信息化水平和管理效率,建设节约型校园有很重要的意义,可以预见该系统具有很好的市场前景。(作者单位:郑州大学水利与环境学院)
参考文献:
[1]何东钢,何中平,刘长军.城市路灯管理GIS的设计与应用[J],长春大学学报,2008.10
[2]王瑀.校园智能路灯监控系统的设计与实现[N],华东师范大学,2011.4
为以良好的城市面貌迎接“七城会”在我市胜利召开,根据市领导的指示精神,近期将在全市范围内对道路两侧的公共设施进行集中整治,推进全市市容市貌进一步提升。现将有关事项通知如下:
一、整治时间:6月20日至9月30日
二、整治内容:对全市范围内道路两侧的所有电线杆、立杆、变压器、配电柜、控制箱等公共设施进行集中整理、清洗、粉刷、油漆。
三、整治目标:通过整治,使城市道路两侧的电线杆、立杆、变压器、配电柜、控制箱等公共设施干净、整洁、完好,无积污、无破损、无锈蚀,城市道路两侧的各类公共设施得到明显改善,城市面貌进一步提升。
四、具体任务
各相关单位要对所属的城市各类公共设施进行全面的排查和整治,采取做到边排查、边整治的形式,做到查一处、整一处,整一处、净一处。
市公安交管部门要对所有的交通信号灯杆及交通信号控制柜进行排查、整治,要组织专门的队伍清除垃圾广告、擦洗所有设施、油漆老旧设施,确保设施无破损缺失、无垃圾广告、无积存杂物,对废旧不用的灯杆要进行拆除。
市供电部门要对所属的电线杆、变压器及配电柜进行全面的排查、整治,对废旧不用的电线杆,要及时进行拆除;对各类变配电柜要进行擦洗,同时要油漆一批老旧配电柜,确保各项电力公共设施完好无损、干净整洁。
各通讯部门要对所属的公共线杆及变配电设备进行一次全面的整治,确保各类公共通讯设备干净、整洁、完好,无积污、无破损、无锈蚀。
市路灯管理部门要结合“十项”专项整治工作,对所有的路灯灯杆及路灯控制箱进行全面的整治。确保灯杆、灯盘骨架无锈蚀,无倾倒;路灯控制箱、配电开关箱清洁无破损,无锈蚀,固定无松动;路灯专用变压器外壳清洁无杂物,四周无渗油,无裂纹、无破损、无渗漏。
五、组织保障
各相关单位根据工作任务、工作实际和工作要求自行制定工作方案,健全组织,统筹安排,做到“三有”,即有整治队伍、有整治经费、有整治计划,确保在规定时间内完成任务。为确保整治工作的顺利进行,市城管委成立整治工作联络办公室(设在市城管委设施管理处)和整治工作督查办公室(设在市城管委督查考核处、市政公用行业监查处)。整治期间,督查办公室将定期和不定期地对各单位的整治情况进行督查。
六、工作要求
1、加强领导,落实责任。各相关单位要高度重视,要建立健全岗位责任制和目标责任制将各项工作层层分解细化,做到定任务、定进度、定责任,确保各项工作落到实处。
2、合理安排,统筹推进。各相关单位要按照轻重缓急,先主次干道后小街巷的原则,合理安排、统筹推进,涉及配合部门要认真履行职责,加强协作,确保整治成效。
【关键字】LED路灯工程;后期管理维护;路灯建设部门
一、前言
随着“十一五”规划的完成和“十二五”规划的落实,LED道路照明得到了快速发展,各大城市都在积极开展LED路灯工程建设,城市照明形成了以LED路灯和原有高压钠灯、金卤灯等传统光源相结合的城市道路照明格局。LED路灯与以高压钠灯为代表的传统路灯比较,具有光效高、能耗低、寿命长等优点,但价格比传统路灯偏高,目前在技术上也有待进一步提高,本文根据寿光市在LED路灯工程建设管理和使用中遇到的问题,就LED路灯工程后期的管理和发展方向做粗略探讨。
二、城市照明现状
以寿光市为例,寿光市原有路灯多为高压钠灯,高压钠灯与LED灯具相比,整体确实上存在光效低、能耗大的缺点,因此,从2011年开始,寿光市大力开展LED路灯工程建设,所有新建道路均使用LED路灯,目前路灯总量达到了1万3千余基,3万7千余盏,其中新安装LED路灯6500余盏,完成LED路灯改造5107盏,作为一个县级市,推广绿色照明的力度是非常大的,但是,在LED路灯工程建设和使用过程中,我们也逐渐发现了一些问题,对LED路灯工程后期的运行、管理、维护情况有一些担忧。
三、LED路灯工程建设管理中存在的问题
就目前而言,LED路灯工程在建设过程中存在的最突出的问题就是国家对LED产品无明确标准要求,各个厂家的LED产品标准不统一,经常是一个厂家一个标准,各自为政,灯型无法通用,质量参差不齐。整个LED路灯工程完成后,后期的管理维护还要联系生产厂家,路灯管理单位无法独立进行。LED路灯属于高科技产品,虽然正在大力普及推广,但其核心技术仍由南方几个大型LED厂家掌握,北方的LED生产厂家更多的是完成组装环节。
价格成本方面,整个的LED路灯工程造价比高压钠灯工程高4倍以上,LED路灯相比现在性能较成熟稳定的高压钠灯而言,其虽然更加节能环保,但价格也较高。我们通过实际计算发现,工程中采用130W的LED路灯跟250W的高压钠灯在使用2年后价格成本与用电成本基本相当,理论上,LED路灯的高光效和长寿命特点只要能够充分发挥,可以依靠节约的电费和维护费弥补成本的差价,后期LED路灯的使用成本将优于目前的高压钠灯。但是,根据实际使用证明,LED路灯性能的稳定行还有待进一步的提高,寿光市早期安装的滨海大道的太阳能风光互补LED路灯工程现在已经出现了个别灯不亮的情况,我们联系生产厂家,但因为各种原因,几次维修均是拖沓,严重影响整体亮灯效果。
作为路灯建设管理单位,我们现在最担忧的是整个LED路灯工程的后期维修管理成本,因为LED路灯是高科技产品,目前一般的路灯管理单位没有能力完成维修,后前的管理维修工作只能请生产厂家更换LED路灯灯头,LED路灯在保修期内的维修还稍轻松,但几年后的管理工作令人担忧。我们在外出学习过程中,发现一些地方不敢过多建设LED路灯工程,也是基于后期维修管理的考虑,这对LED路灯工程的普及开展是一个很大的阻碍。
目前,LED路灯虽然与高压钠灯相比更加绿色节能,但其在雨雾天气中的穿透力并不如高压钠灯,且LED路灯多为蓝、白色冷光源,在照明效果上路面亮度偏低,实际光穿透力低于高压钠灯路灯,在亮化建设中更适宜做点缀作用。而从市民角度讲,在夜晚关心的只是整条的路灯亮不亮,对是否节能其实并不关心,这对我们路灯建设管理单位而言,就存在一个路灯工程建设中提高照明度与节能的难题。
四、后期管理及发展方向
LED作为新兴高科技产业,维修技术要求较高。目前,已完成的LED路灯工程的管理和维护工作在保修期内是由LED生产厂家负责,维修管理的专业性太强,路灯建设管理部门专业维修技术人员相对缺乏,整个LED路灯工程保修期过后的管理和维护是一个迫在眉睫的问题。今后维修工作的重点要从传统路灯向LED路灯改进,加强路灯维修工作人员的业务培训,提高路灯维修队伍的技术水平,来应对新形势下路灯工程建设以及维修管理的需要。
希望国家尽快出台统一的LED路灯技术标准,将生产过程作为一个硬性指标要求,只有标准统一了,LED路灯产品才能保证质量,不同厂家的LED产品才能通用,LED路灯工程才能大胆的放心的开展。作为路灯建设管理单位尽量采用一些本地的、质量过硬的LED路灯生产厂家产品,便于后期管理维修,同时将保修年限由目前的2年延长到5年甚至10年,确保LED路灯产品的质量,这样才能将LED路灯工程绿色节能的优势发挥出来。
科技永远在创新进步,个人认为,今后路灯建设管理单位可以多采用一些高科技LED路灯,例如太阳能LED路灯产品,采用这种质量过硬、寿命长、且完全不用电力的路灯,才能真正的实现绿色照明,我想这也是今后亮化建设的一个发展方向,这样的路灯工程才能够真正成为一个城市的示范类的亮化项目。
五、结束语
随着城市建设的不断推进,照明工作会得到人们更多的关注,路灯建设者的任务将更加艰巨,不能只满足于现在的要求,要清楚的看到5年后、10年后LED路灯工程的发展、建设、管理、维护情况。本文希望广大的城市建设者,特别是路灯建设者,在推广绿色照明、落实节能减排工作的同时,充分考虑LED路灯工程后期的管理和发展趋势,这是每一个路灯建设者的责任。
参考文献
[1]《寿光市落实“十一五”城市绿色照明工程规划纲要实施方案》
关键词:城市照明建设节能
随着我国经济的持续发展和人民物质生活质量的提高,人们对于居住城市的环境要求越来越高,“白天需要绿色,晚上需要灯光”成为广大民众的心声。城市照明工程已成为重要的“民心工程”和城市建设的重要部分。对于保障城市公共安全,丰富城市文化内涵,改善城市景观,提高城市现代化品位具有重要意义。然而城市照明又消耗着大量能源。当今能源紧缺已成为经济社会发展的重要制约,如何处理好城市照明与建设节能的关系,既要积极推进城市照明工程,又要最大限度地降低能源消耗,是城市建设中值得关注和亟待解决的一个重要问题。
一、城市照明发展中的问题
(一)缺乏高水平的城市照明规划设计。在城市照明工程建设中,缺乏科学的、全面的整体规划指导,不是立足于城市总体规划,根据城市的现有环境及发展趋势明确城市各区域、道路、建筑的照明要求和指标后,有计划的实施建设,从而导致各个工程相互独立,参差不齐,缺乏协调和统一。设计手段落后也是普遍存在的问题,大部分还是依赖人工设计,主要根据个人实践经验。设计的低水平,导致了城市照明的低效能和低水平。
(二)景观照明工程建设不够规范。城市景观照明工程建设滞后,能够在建筑施工中进行同步建设的很少,往往是在工程完工以后再补救,结果是加大成本、事倍功半。同时在景观照明工程建设中,各建设单位因为缺乏专业人员指导、投入资金限制等原因,有许多景观照明工程的建设,不能完全遵照夜景照明规范进行,导致景观照明设施建设不严谨、不规范,光污染、光扰民的问题突出。
(三)体制对景观照明工程建设带来重大影响。一是建、管分理机制不完善。由于建、管是同一部门,有些景观照明工程的建设单位在应付思想以及成本最小化左右下,往往会忽视工程质量和维护的可靠性、便利性,给工程的长效运行及后期维护带来了许多后患。二是路灯维修保障机制不到位。由于市财政每年拨付的路灯管理维护经费低于定额标准,满足不了路灯正常维护的需要,制约全市城市照明工作的健康协调发展。三是路灯管理机构过于分散。城市路灯管理分属市、区两级路灯主管部门管理,人力、财力、物力分散在几处,管理机构各自为政,既是人力、物力的浪费,也不利于整体的发展和实力的增强。
(四)景观照明设施缺乏统一的管理和养护。由于政府财力投入和管理模式的限制,我市大部分的景观照明设施基本是由各单位自行建设和管理,有的为了应付只安装了一些简陋的照明设施;也有的单位虽然按标准要求安装了照明设施,但不愿意按要求开灯启用;也有的单位安装的照明设施年久失修,设施残旧不堪,破损严重,根本无法实施正常启用。夜景照明设施由于管理维护不统一,随意开关灯,灯饰遭到破坏,得不到及时修复的现象十分普遍。景观照明设施残缺不全,“瞎眼灯”、“残缺灯”现象较多,不但影响城市形象,而且严重阻碍了城市照明水平的提高。
二、提高城市照明工作水平的对策
(一)进一步端正思想认识,正确处理城市照明与建设节能的关系。城市照明是关系夜晚居民出行、购物、娱乐方便和各种社会活动与交通安全的一件大事,也是城市现代化的重要标志。提高城市照明的整体水平,是一项重要的民心工程。在推进城市照明发展过程中,一定要把建设节能放在重要位置,正确处理好城市照明与建设节能的关系。城市照明不是灯越多越好,光度越亮越好,景观越华丽越好。应坚持建设节能与提高城市形象并举,创造明亮适度、和谐优美、美观舒适、管理有序的城市景观,有利于提高城市和公共空间夜间光环境质量,实现能源有效利用,同时满足生态与环保要求,有效消除和减少光污染及眩光等现象。
(二)根据城市特色和区域功能,编制城市照明总体规划。城市照明总体规划是建设城市照明基础设施建设与管理的基本依据,是综合发挥城市照明社会效益、环境效益和经济效益的重要前提和手段。因此,要将照明工程规划列入城市总体规划之中,坚持“统筹规划、科学建设、统一管理”的原则,立足于一个城市的性质、规划特点和建筑风格确定灯光建设的重点,合理规划城市照明布局,恰当定位城市照明风格,突出城市特色。既依附于城市整体规划,又要符合城市的建筑风格,以单体建筑照明为点,道路照明为线,重点景区和街道夜景照明为突破口,形成立体化、多色彩、高品位的照明体系。
(三)深化城市照明管理体制改革,切实解决现行体制存在的问题。照明设施建设面广量大、持续发展,应由城市主管部门事实社会化、市场化的全方位动态管理。要积极探索行政区域整合式改制,将各区域的路灯建设力量集中一起,日常管理维护工作仍可分散在每个区域上,在路灯整体管理建设水平和档次上一致,路灯整体规划上统一。同时进一步拓展路灯管理机构的职权范围,把城市照明建设规划、照明设施运行管理乃至工程建设质量监控、照明设计方案论证、照明建设招投标等工作职权赋予路灯管理机构,从而有效遏制建、管分开后的矛盾产生。
(四)实现景观照明工程和建筑工程 “三同步”。新建、改建、扩建的大型建筑,要一并考虑其景观照明建设,做到工程建设与夜景照明同步规划设计、同步施工建设、同步交付使用。建筑物的照明设计要围绕区片主题,根据建筑物特点,形成各自特色。同时,进一步提高城市照明工程建设质量和科技含量,积极推广应用新技术、新产品、新艺术,严格把好规划、设计、审批、建设各个环节,切实提高照明工程建设和管理水平,建设精品、亮点工程。
(五)建立城市照明工程建设多元化投入机制。城市照明工程是城市基础设施建设的组成部分,必要的投入是需要的。照明工程必须坚持走市场化运作的路子,建立多元投入的机制,采取多渠道筹措资金。要利用经营城市的理念,盘活闲置资产,拍卖广告使用权,采取“以灯养灯”的办法,如灯箱广告,通过拍卖和收取租赁费,有效地弥补建设资金的不足,努力形成“灯招客、客促商、商养灯”的良性循环,力争做到少花钱,多办事,办好事。
(六)推广应用先进技术,全面提高照明工程的科技含量。必须运用现代化的控制技术对照明工程实行统一、科学管理。尽快建立全市城市照明控制中心,推广使用遥测、遥控、遥信的“三遥”自动控制技术,对全市所有景观照明实行遥控管理,实现监控自动化,统一掌握定时开关、运行监控、计量测量、故障显示等环节,努力提高城市照明水平。
关键词:道路照明;现状;节能减排
一、城市路灯照明的现状及问题
(一)重形象、轻科学规划
目前很多城市的夜景照明均存在过于追求城市形象和亮度,科学分析论证不足、统一规划或规划相对滞后的问题。出现了该亮的不亮,不该亮的反而很亮现象,整个城市的夜景分散零乱,没有主次和特点,这样的设计规划不仅浪费了能源,而且整体照明效果也不好。泰州也存在这样的情况。
(二) 重景观、轻功能照明
我曾对多个城市照明项目实例进行分析,其中夜景照明实例占整个城市照明工程实例的2/3;而功能性照明实例,如道路、桥梁、隧道等照明实例仅占整个城市照明工程实例的1/3 左右。明显反映出了城市照明工程规划重景观、轻功能照明,这也应引起我们的高度重视。
(三)照明亮度超标
在我国的部分城市因过于追求城市形象,盲目追求灯光照明的亮度,设计时采用大功率灯泡,出现了部分城市的交通主要干道路面照明的平均照度,均大大高出我国或国际标准规定的照度值(国家规定主干道的平均照度为30lx),路面平均照度的平均值达到51lx,个别路面平均照度竟然达到105lx。这种盲目追求路面亮度的现象,不仅造成了电能的过度浪费,而且还产生了照明眩光、光污染等问题,其照明的负面效应较为突出。在泰州地区,虽然不很突出,但也有个别的情况。
(四)管理问题
由于我市路灯照明系统管理制度的不够完善,道路、广场、小区、小游园属路灯管理处管理。夜间楼宇亮化属城管局。河道亮化属水利局。部分桥梁亮化属交通局。环城河景区亮化属环城河管委会。存在多头建设,分散管理的现象,特别是照明工程建成竣工后,照明设施的维护管理工作未能完全跟上,以致有些工程出现大路不亮小路亮,广场上面没有光。野外路灯到天亮,植物照得病怏怏。路灯坏了几家望,要修路灯找市长(政府热线)的现象。
二、道路照明节能设置与“绿色照明”
如前所言,“绿色照明”的实施宗旨是发展高效照明工具与改善居民生活质量,以低能耗获取较佳的照明效果,为城镇居民营造出经济、舒适和环保的照明环境。政府主管部门及经销商,有时将绿色节能单纯视为增加节电率,并将其作为招投标中的硬性要求进行了规划,没能很好地考虑到照度情景需求,以致于工程完工后,出现了种种不尽如人意的情况。就此,笔者认为,除进一步加强灯具技能措施外,道路照明同样应考虑到满足居民需求,从照明设置的节能方面进行商讨。
(一)照度标准
照度标准通常指水平照度,指各类场所人工电气照明照度水平值,《城市道路照明设计标准》(GJJ45-91)就是其中较重要的一项设计规范。照度的衡量指标主要包括:照明好坏对看清物体的影响,舒适度,视角功能、节能等因素。在地区照度水平的选定中就应严格执行相应道路照明标准。新标准施行后,城市道路照明设计除选用其中部分标准外,应注意到新旧标准间的差别:新标准强调的是工作面上的平均照度与照度范围。作为节能设计的重要技术参数,应严格贯彻执行。
(二)主车道照明节能设置
杆柱式、高杆式和高栏式等市政道路照明设置的优势不一,在城市路灯节能尤其应注意到这一点,以求以最经济的能耗获取最佳照明效果。其中目前主车道照明普遍采用的杆柱式设置就应注意到以下几点:气体放电灯杆高于10~15m范围内最经济,同时安装高度设计应参考光源光通安装灯具的最低高度值,如安装高度10m以上,灯具的光源光通量(1m)就应在25000以下;在保证合理照度和抑制眩光要求的基础上,悬臂长度应低于杆柱高度的1/4;将灯具安装倾角(或称悬臂倾斜角度)控制在5°以下,则能同时兼顾行车道与人行道照明利用率,在节能同时,满足正常的居民出行需要。
三、城市路灯照明节能减排的具体措施
(一)照明设备的节能
1. 光源的节能
道路照明系统应积极推广节能型的高压钠灯、LED灯,太阳能路灯等。高压钠灯的特点是寿命长、光效高、透雾性强。在一样电功率下,高压钠灯光能量比金卤灯高40%左右,可广泛用于道路照明、小区照明、广场照明等领域。LED 是近年来国内外快速发展起来的新型光源,在同样亮度下,LED 灯的耗电量仅为普通白炽灯的1/10,而其寿命却可延长100 倍,特别符合绿色照明的理念和要求。太阳能路灯,就是利用太阳板.蓄电池等装备,将光能转换为电能,因此在阳光充足的地区,积极推广技术日渐成熟的LED路灯和太阳能路灯具有重要的节能意义。
2. 选用节能型电感镇流器
电子镇流器的工作原理是将50Hz 工频电源先整流为直流电,再经高频振荡电路变为高频交流电亮灯。电子镇流器采用有源功率因数校正的方法,其功率因数可达0.99,降低了输入电流,降低了供电线路的负荷与损耗。电子镇流器与电感镇流器相比,节电30%以上,对电网输电损耗减少70%以上。由于电子镇流器需要并联电容产生高压谐振点亮灯的特点,如果谐波控制不当,会增强电极溅射、电磁波污染严重等缺点,但因其高的节能性、大量节约有色金属的优点,仍是路灯系统的首选。
(二)路灯供配电系统节能
1. 变压器节能
保持变压器的高效率工作,是减少变压器损耗的基本手段。路灯供电系统应根据负荷大小, 合理选择变压器容量和高效率的变压器,对已运行的变压器要做到定期检测、保养,使其运行过程中保持较高的效率。
2. 三相平衡
合理布置变电站的位置,保持负荷的三相平衡,减少线路损耗,也能起到节能效果。
3. 采用智能光源降压-稳压-调光技术
在繁忙时段,控制路灯保持较高的照度,接近午夜时分,开始自动调光、控制路灯保持较低的照度,采用光源降压-稳压-调光技术在调光的同时大幅度降低了电耗,节约有功电耗达30%以上,采用此项技术还可延长路灯的使用寿命。
4. 无功补偿
由于道路照明灯具绝大部分属于感性负荷,运行功率因数往往不到0.5,所以线路中存在较大的无功电耗。如果将现有的供电系统电容集中补偿形式改造成单个灯具内进行功率因数补偿,则可将功率因数补偿到0.9 以上,则可降低线损70%以上。
5. 规范电工操作工艺
在路灯规划和安装的过程中,通过进行合理的布局,尽量减少导线的接头和余量、改善导线压接工艺质量、做好连接导线处的绝缘恢复等工作,来积极降低导线接触电阻的影响,达到电能传输线路损耗降低的目的。
(三)路灯管理节能
1. 合理确定照明标准
根据道路类别、所在环境及在城市路网中的重要性等,确定所设计道路的合适照度值,不应盲目追求高照度。我市作为一个中等偏小城市,道路的平均照度取值接近设计标准的低档值,在同一城市内,也还要根据道路的需要合理的选择照度值,实现电能的有效利用。
2. 半夜灯控制
现在我市的主干道路幅设计较宽, 较多的考虑使用了双臂灯或单臂灯,而下半夜,车辆稀少,对照明质量的要求可以适当降低。此外,现在很多三块板式的道路结构,在照明设计时通常考虑了快、慢车道及人行道的照明。而在后半夜,慢车道的非机动车和行人很少,对照明的要求不高。对于这些情况,采用全、半夜灯的运行模式,合理的关掉部分路灯照明,可取得较好的节能效果。
3. 合理的养护与管理制度
由于光源和照明灯具的污染,使光通量降低,这也是造成能源浪费的原因。制定合理的养护管理制度,及时修复故障灯,定期更换寿命到期、光通量降低的光源,及时维护供电线路也是重要的。通过对照明灯具的经常清洗,去除灯具表面的灰尘和污垢,只需花费少量的资金,就能使路面的平均照度大为上升,也可取得不错的照明效果。
4. 使用先进控制装置,实现智能控制节能积极加装“三遥”控制路灯系统
我市路灯管理处在2000年开始安装路灯“三遥”控制系统,到目前已经安装运行“三遥”集点190个。确保照明功效的前提下,可以根据实际需要及天气、节令变化控制路灯的随时开启和关闭,可以根据昼夜时长差异,灵活控制路灯的开启。利用“三遥”控制系统,将路灯在后半夜利用率较低的时候将二头灯或多头灯自动熄灭变成单头灯,也可以把双排灯自动熄灭变成单排灯,使路灯由原来的“全夜灯”变成“半夜灯”,但是由于没有全覆盖,还有很多道路路灯没有分开控制,下一步要加大“三遥”集点安装力度,早日实现全智能控制,从而避免了电能的严重浪费。
【关键词】嵌入式web;Nut/OS;B/S架构;路灯管理
1.引言
目前城市路灯远程控制系统流行C/S架构和B/S架构模式。C/S架构可靠,造价高,系统不方便维护。而B/S架构不需要监控计算机安装有特定的服务器软件和客户端软件,不需要专机专用,而且配置监控计算机位置不需要固定,只需要能与监控的路灯远端的web服务器网络相通,即可实现远程监控。因此B/S架构越来越流行。
然而,当前的B/S架构,往往都是监控区域里,一个路灯控制节点作为一个嵌入式web服务器处理,控制节点硬件不仅需要运行基本的网络通信协议TCP/IP,还要在此基础上运行web服务,以便远程监控PC机访问嵌入式网页进行相应的监控。这样的设计架构方便每一个节点的编程和控制,但是推高了系统的硬件成本,同时整个系统的软件架构复杂。
本文在现有架构基础上,将路灯控制节点的控制功能和嵌入式web服务功能进行分离,控制节点主要运行基本的TCP/IP通信协议和路灯控制和信号采样,从而实现简化控制节点的电路。嵌入式web服务器主要运行web服务功能,对远端的PC机提供相应的web服务。嵌入式web服务器的路灯管理和控制室数据,是通过UDP协议与控制节点进行数据交换,通过UDP对控制节点进行控制操作。该方案降低了硬件资源需求,从设计可靠上,采用内核小巧的Nut/OS作为操作系统。
2.Nut/OS介绍
Nut/OS是一款开源的优秀的嵌入式系统,适合在硬件资源不是很充裕的控制系统里应用。Nut/OS实时操作系统包括Nut/OS实时内核和Nut/Net协议栈,除了非常少量与硬件相关的源代码使用汇编语言编写外,剩下的都是使用C语言编写的,具有很高的可移植性。Nut/OS实时内核是一个相对独立的组件,可以单独分拆出来当作一个小型实时操作系统使用,也可以很容易地移植到其他MCU上。
Nut/OS提供了I/O管理功能,不仅包含了大多数应用所需的I/O接口API函数,如文件管理系统、串行通信驱动、网络驱动、声卡和显示驱动等。更重要的是它和免费的TCP/IP协议栈,NUT/NET无缝集成,NUT/NET除了支持ARP、IP、ICMP、UDP和TCP等协议外,还支持DHCP、PPP、DNS和HTTP用户协议,是8位MCU中支持协议最多的免费TCP/IP协议栈。
3.远程控制系统的系统架构设计
当前,很多的B/S路灯控制系统架构如图1(a)中所示,即控制节点是通过嵌入式web实现对路灯的监控,然后通过交换机连接到监控中心。该架构增加了控制节点的硬件成本。本文的架构体系在此基础上,进行改进,如图1(b)所示。
改进的架构体系中如图1(b)所示,将嵌入式web服务器从原来的各个控制节点抽出来单独作为一个模块,与远程监控中心的计算机机进行交互。
在硬件设计上,嵌入式web服务器资源相对充裕些,它一方面与远程监控中心进行web服务交互,一方面它与路灯控制节点进行UDP通信,对路灯控制节点进行相关的操作和控制。由于控制节点只要运行基本的TCP/IP通信协议,不需要运行web服务功能,大大降低的控制节点对硬件的要求,可以用低成本的芯片组来实现。
同时,由于路灯的采样和控制的内容不多,采用低速的网络的芯片组足以满足系统性能的要求,而且可靠,降低了系统的软件、硬件复杂度。
4.远程控制系统的硬件模块设计
4.1 嵌入式web服务器设计
嵌入式web服务器的硬件设计CPU采用LM3S8962,该芯片是德州仪器(TI)公司提供基于ARM CortexTM-M3的控制器,它们为对成本尤其敏感的嵌入式微控制器应用方案带来了高性能的32位运算能力。芯片内部集成了256kB的单周期flash,64kB单周期访问的SRAM,芯片的内存和flash足够运行Nut/OS系统。而芯片的价格和中端的8/16位芯片差不多。内部集成的资源也很丰富,包括10M/100M以太网控制器等。
由于该芯片已经集成了以太网控制器MAC层和物流层PHY,所以不需要外接其他以太网控制器比如CS9000、RTL8019等。只需要芯片引脚TXOP/TXON、RXIP/RXIN引脚外接网络变压器然后通过RJ45网口即可实现对外的网络连接。
4.2 控制节点电路设计
控制节点由于不需要运行web服务功能,所以只需要能运行基本UDP通信功能即可。因此采用mega16芯片作为控制几点的CPU,通过外接ENC28J60实现与web服务器的通信。ENC28J60与CPU通信接口SPI,而Mega16自身就集成了SPI接口,从而大大简化控制节点网络接口的设计。
5.远程控制系统的软件模块设计
嵌入式web服务器,其主要功能是对远端监控PC提供web服务功能,对控制节点,要进行相应的控制。所以嵌入式web服务器运行了相应的远程管理网页,远端通过访问页面实现对系统的管理。应用层运行两个服务任务,一个任务是web服务,对外提供网页输出和获取相应的web输入内容,并根据http协议获取相应的输入后,执行相应的操作。当远端请求操作控制节点时,web服务通过CGI执行与节点UDP通信程序,对控制节点发送相关的消息实现对控制节点相关的硬件控制,比如路灯的打开和关闭,路灯状态的检测等等。
控制节点主要执行web服务器发送来的命令,并根据相应的命令执行后,把结果返回给web服务器。由于控制节点只运行基本的UDP通信,而且通信数据量不大,所以对Nut/OS进行裁剪,只保留基本的任务管理和TCP/IP协议栈,在这基础上,增加一个UDP应用任务。该任务接收来自web服务器的命令,并将相关的命令翻译成相关的动作并执行。主要执行的web服务器发来的开灯、关灯、电流/电压采样。并将执行的结果通过UDP方式传给web服务器。
整个路灯远程控制系统软件模块架构如图2所示。
远端计算机(或PC机)通过http协议访问嵌入式web服务器,执行相应的web操作后,web服务器将操作转换为相应的命令,并通过调用CGI接口来启动UDP服务器程序,UDP服务器程序将相关的操作命令通过UDP的方式发送给控制节点。控制节点的UDP应用程序接收到相关的UDP报文后,将其翻译为具体的操作命令,操作命令通过调用相应的I/O控制函数,实现对路灯的开、关控制以及相关的环境数据的采集,并将执行的结果通过UDP方式发回web服务器。Web服务器收到相关的反馈结果后,对web页面的相关控制条目进行响应和修改,然后把修改的结果传回给远端的监控PC机。
6.结束语
本文介绍了基于Nut/OS的远程路灯控制系统B/S软件架构和硬件实现方法,该方案在原有的B/S控制系统架构上进行改进,将嵌入式web服务器和控制节点控制电路分离,简化了系统架构,尤其是简化了控制节点终端的软件体系,同时降低了设备的硬件成本。
当然,该方案降低了硬件性能和实现成本,但增加了一定的软件设计难度,主要的难点在Nut/OS的裁剪后运行于控制节点的处理上。总体上,该方案同时降低了整个系统的软件复杂度和硬件复杂度,仍然利大于弊。
参考文献
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[2]章君达,陆觉民,向群.城市道路照明系统节能控制方法的实现[J].能源工程,2011(4):55-56.
(郑州市城市照明灯饰管理处,河南 郑州 450045)
【摘 要】随着我国经济社会的不断发展,人们的生活水平也取得了较大的提高,人们对于城市的需求越来越大,这对我国城市建设提出了较高的要求。路灯在城市中应用非常普遍,做好路灯的节能控制系统对于有效发挥路灯的作用有着重要的意义,对智能路灯节能控制系统的研究方案、软件设计及其传统路灯控制方法进行了论述和比较分析,为智能路灯节能控制系统研究提出几点思路。
关键词 智能路灯设计;节能控制系统;软硬件设施
0 前言
城市建设对于一个国家的整体风貌和经济水平的发展有着重要的意义,高度发达的城市建设直接反映了一个国家经济发展状况的好坏,可以毫不夸张的说,城市建设也是我国经济社会建设的一项重要内容。提及城市建设,我们不可避免的要提高城市中的路灯,路灯是城市的重要标志之一,在城市建设过程中起着锦上添花的作用,为城市建设增添了一份光彩,做好对于路灯的控制和管理工作就显得非常重要。近年来,随着我国城市建设水平的不断提高和快速发展,作为城市的主要标志之一的路灯系统开发研究开始成为我们比较关注的问题之一,传统的节能方法存在着一定的缺陷,不利于我们对路灯进行有效的控制和管理,因此,在传统路灯控制的基础上进行深入的研究,进一步做好智能路灯节能控制系统研究的工作就显得非常有必要。
1 智能路灯节能控制系统的基本构思
1.1 智能路灯节能控制系统的方案探析
前面我们已经指出智能节能路灯是城市建设过程中不可或缺的一个重要环节,因此做好城市智能路灯节能系统的有效控制和建设对于城市的整体规划和建路灯节能系统的基本构思及其具有的优势入手,然后在此基础上将现阶段智能路灯节能系统的建设与传统的节能路灯系统做一对比,通过对两者的对比顺利实现从传统的方法对新的智能路灯节能系统的方法的有效过渡,并进设有着至关重要的作用。我们将对这一问题进行由浅入深的分析方法,先从智能一步对现阶段智能路灯节能控制系统所必需的硬件和软件设备做一个全面的论述和分析。智能路灯节能控制系统主要是通过利用微电脑来实现对于系统的有效控制,并及时的将实验过程当中的输出和输入电压的信号反馈给微电脑,微电脑采集并将其与最佳照明电压进行对比分析,进过反复的计算和配比最终确定出最佳的照明系统所必需的工作电压,从而达到实验的目的。
1.2 智能路灯节能控制系统的优势分析
相对于传统的智能路灯控制系统而言,现阶段智能路灯节能控制系统存在着明显的优势和长处,主要体现在节约电能和高效率、高质量的操作方面,我们可以从三个方面说明智能路灯技能控制系统的优势所在。具体而言,智能路灯节能控制系统能够在很大程度上节约照明所需要的电力资源,能够实现对电力质量的最优化配置,智能路灯节能控制系统能够根据用户对于电能的实际需求,及时的进行在线智能调控,将输出电压控制在最佳照明的范围之内,这就避免了电能因不合理运用而浪费的问题,同时也满足了人们对于路灯及时的需求性。同时,调控装置还具有自动分段设置电压区间的功能,这样,就能将满足用户需求的作用发挥到最大,在最大程度上实现照明的最优化和节电率的最节省化。除此之外,智能路灯节能控制系统还具有降低光源对于路灯的损害,延长路灯使用年限的作用。
2 传统的路灯节能控制系统研究概述
传统的路灯节能控制主要有两种方法,分别为通过辅助节能设备的应用和调节和改变对于路灯的控制方式来实现节能的目的。而通过辅助设备实现节能目的的方法又能够细分为推广节能型光源和自耦降压式调控装置两种具体的途径,这两种途径都在一定程度上存在缺陷,通过引入节能型光源来实现节能目的的方法存在的缺陷是节能光源没有统一的标准,同时也没有相应的法律法规进行约束和支持,很难达到预期的效果,而且,光源的利用率较低,实际的节能效果并没有预期的那么理想。而自耦降压式调控装置的引入存在的缺陷主要是电压不稳容易对光源造成损害,影响光源的使用期限,同时还存在着极大的安全隐患。控制节能方式的途径主要有两种,分别为时控节能方式和光控节能方式,它们的基本原理大致相同,只是参照标准存在着一定的差异。同样的,采用控制方式实现节能的途径也存在着一定的缺陷,主要表现为实效性较差、容易发生故障、对电能的浪费过于严重,也很难实现预期的节能目的。
3 智能路灯技能控制系统方案方案设计及相应要求
3.1 智能路灯节能控制系统硬件设计探析
对智能路灯节能控制系统的基本思路和特点有了基本的了解和认识的同时,我们对于传统的路灯节能控制方法也做了一个初步的分析,接下来我们具体讨论智能路灯节能控制系统硬件设计的基本思路。智能路灯节能控制系统的硬件设计主要包括雷达测速仪的型号选择、红外测距电路的测距设计、依据光照传感器进行光信号的采集与检测技术以及LED路灯调光电路的设计,这四大硬件设计同时又包括很多细节和注意事项,我们分别对其做一个概括的论述。其中,雷达测速仪硬件设计主要是实现对雷达测速仪的准确选择,雷达测速仪种类繁多,不同类型的雷达测速仪在性能上和操作中存在着较大的差异,作用效果也完全不一样,我们应该结合路灯所处的环境和雷达测速仪的相应的特征,在考虑成本和效率的前提下,选择合适的雷达测速仪;红外测距电路的测距设计要求我们必须对红外测距电路的原理有一个清楚的认识,并在此基础上进行红外测距电路的合理的设计;另外,光信号的采集及其LED路灯调光电路的设计也有很多具体的要求,读者可自行查阅相关详细资料,在此不再赘述,总之,智能路灯节能控制系统对于硬件设计有着较高的要求,我们必须严格按照标准进行相关的设计和处理。
3.2 智能路灯节能控制系统软件设计概述
在智能路灯节能控制系统硬件设计达标的前提下,我们还需针对硬件进行专门的软件设计和开发,以充分发挥硬件的功能和效用,实现软件、硬件的有机结合。为了保证硬件系统能够正常有序的运行,我们需要从两方面进行软件设计和系统开发,分别为:模糊控制算法系统软件设计和无线通信ZigBee网络的软件开发两大部分。相对于硬件设计而言,软件开发对于智能路灯节能控制系统的影响更为显著,当然,软件设计的难度也较硬件设计的难度要大很多,这就要求我们在软件设计方面投入更多的研究和人力,以保证软件开发的效果和质量。我们在此对系统的主程序设计做一详细的分析,由于与传统的路灯相比,LED光源有着易于控制性、快速反应性、可以调光性等特性,因此,在进行系统主程序设计过程当中,我们要充分利用LED光源的这些特性,在特定的条件下,对其进行科学、合理的编程操作,使其能够发挥出内在优势,在保证道路照明的同时达到节能的效果。我们在具体的系统设计中,可以按照一定的时间段对其进行科学、合理的分段设置,在相应的时间段里设置相应的调整参数初始值和调整范围,以实现调节过程的简洁化、准确化、高效化。
4 结束语
路灯是城市建设过程当中不可忽略的一个重要环节,路灯的管理和控制水平的高低直接影响到城市建设的整体效果,因此,在实际的城市建设过程当中,我们应该注重对于路灯管理控制系统的研究,做好路灯的管理和控制工作,通过上面的分析,我们对城市智能路灯系统所必须的硬件和软件设备有了一个全面深入的了解和认识,我们应该在此基础上,通过更多专业的学习和参考,逐步完善对于城市智能路灯系统控制的研究体系。
参考文献
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