智慧城市監控照明物聯網管理系統應用分析

  • 2015-08-30 17:46:48
  • 關鍵字: 智慧城市監控 智能化監控 物聯網管理 物聯網雲平台

1 概述

 

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

  (1)通訊效率較低;

  (2)不能及時準确的發現和處理單燈故障;

  (3)處理故障的過程不夠高效;

  (4)城市照明管理缺少統一監控與管理平台;

  (5)無法做到故障前預警;

  (6)無法做到按需照明降低能源消耗。

 

  2 實現智能化城市照明物聯網改造後具有的功能

 

  利用物聯網、計算機、網絡、自動控制、無線數據傳輸、電力線載波通信等技術,整合現有城市照明監控系統、GPS調度系統、天網視頻系統、業務考核系統、材料管理系統,在實現現有功能的基礎上,将管理精度準确到單燈,并在精細化的基礎上深入挖掘數據,形成統一平台、可定制、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有以下特點:

  (1)以地理信息系統(GIS)為基礎;

  (2)實時動态的資産管理系統;

  (3)綜合性的管理信息系統,采用事件觸發機制将各功能模塊和原有各獨立系統有機聯結在一起;

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

  (5)具有獨立的專家分析系統,深入分析數據,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 資産管理子系統

 

  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、操作、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 設施編碼識别和移動管理

  截止至2011年底,成都市城市照明管理處管轄範圍内的路燈配電箱達到1000台以上,燈杆數量達到8萬以上,光源數量達到10萬以上。由于數據量的龐大,依靠傳統人工錄入的方式無法保證基礎數據的準确性和數據更新的及時性。因此,此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采取智能化、自動化的方式,盡量減少手工操作,以提高效率保證準确率。

 

  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日常維護需要供應材料,既不超量采購導緻過度占用流動資金,也不因采購不足而造成停工待料,并保持合理庫存。做到需求有計劃,采購按計劃,供給有保障,資金不占用。同時,對舊材料進行管理。

  結合設施編碼識别和移動管理等功能,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。城市照明管理單位通過城市照明監控子系統實現多策略的照明控制,以及确保配電系統保持良好運行狀态和高效節能。

  照明監控子系統對路燈監控到單燈級别,對景觀燈監控到回路級别,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、配電箱内的監控終端和燈杆内的單燈控制器組成。

  (1)主要功能

  主站軟件功能要求。

  精确掌握配電系統運行狀況

  管轄區内路燈及光彩配電系統的運行狀況是維護管理單位需要随時掌握的重要數據。配電系統包括變壓器、配電箱、光源、電器、線纜等。

  1)建立電氣網絡關系

  建立配電系統的電氣網絡關系,包括相互之間的配電對應關系(如圖2所示)。

  其中電纜的對應關系較為複雜,電纜兩端連接相應設施,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回路,連接到燈杆的某一光源上。

  2)電氣組态圖

  以組态方式顯示配電箱和燈具内的電氣原理圖,并與各電氣設備一一對應。

  3)自動産生單燈供電屬性歸屬

 

  由于道路改擴建等多種因素,造成單燈供電屬性歸屬經常發生變化,若光源電器的供電屬性采取人工現場采集後錄入的方式,無法保證數據準确性和更新的及時性,故要求系統具備單燈電氣歸屬自動識别功能,即系統能自動識别配電箱在其配電範圍内有哪些路燈,以及每一盞光源由該配電箱哪一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并向監控中心反饋和記錄。

 

  隻有及時準确掌握配電對應情況,才能對監測到的電氣參數進行核算,為進一步判斷配電系統運行狀況提供數據基礎。

 

  (1)多策略的照明控制

  1)開關燈時間由幾種方式共同确定

  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作狀态,同時采集電壓、電流、功率、功率因數、漏電流等電氣參數。

  2)智能報警

  主站監控組态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、功率因數過低、漏電流過大等故障,并可通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表的終端,可通過RS-485接口對遠程電度表進行讀表操作,并保存數據記錄。系統也應當具有按操作員設置的時間自動進行遠程電度表進行讀表操作,并保存數據記錄和統計。

  4)主站利用下行數據可以修改各監控終端的各項運行數據。

  (3)地理信息

  可以城市路燈布局為背景,大屏幕動态直觀地顯示整個城市各路段、各分站和各單燈的工作狀态。

  (4)查詢、統計

  可以日報、月報、年報或者根據即時需要打印預定數據和任何數據,如亮燈率、故障燈率、故障燈數量及編号清單、功率、時鐘日期、電流、電壓、瞬時高低壓參數等。可以根據需要即時打印有關數據,并進行自動統計。

  (5)服務接口

  系統必須提供開放的服務接口,并且可以通過服務接口使用系統的主要功能和數據,方便與其它系統連接。

  2.2.2 景觀監控

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

 

  2.2.3 視頻監控

  系統與“天網”視頻監控系統整合,适時自動或手動關聯調用視頻資源作為全面了解設施狀況的輔助手段。

 

  2.3 維護管理子系統 

  維護管理子系統協助各單位、部門、個人等辦公主體高效、有序、全程共享地處理城市照明維護管理日常業務中的各種事件,是整個系統的重要内容。

 

  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,按設定工作流觸發相應責任部門和人員動作,全程監管案卷執行情況,将執行結果傳入綜合考核模塊并返回數字化城管系統。

 

  2.3.2 來電和信訪管理

  主要實現以下功能:

  (1)來電和信訪資料(包括來電号碼、來電或信訪時間、來電或信訪單位、來電或信訪人、來電或信訪内容等)管理,輸入、編輯、查找、打印功能;

  (2)來電和信訪處理情況(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)手機号碼歸屬地查詢;

  (7)固定電話區号查詢;

  (8)系統錄音功能,可對撥出、接入電話的進行錄音,并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。包括事件啟動、事件類型、事件優先級、事件處理。

  (1)事件啟動

  事件啟動的來源有多處:

  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

  系統允許用戶根據事件來源和事件類型預先設定各種事件的處理優先等級。

  (4)事件處理

  系統按預先設定的各種類型事件的工作流程和優先等級自動形成工作隊列,制定任務單,以系統消息、PDA移動終端、對講系統等多種方式将任務單分派到各相關責任部門和責任人,同時将任務單傳給車輛調度模塊。在事件處理過程中,可臨時調整優先級、随時根據責任人的反饋信息和車輛調度情況修正工作隊列,實現過程控制,同時自動将執行情況傳給綜合考核模塊。

 

  2.3.4 車輛調度及對講通訊

  主要實現如下功能:

  (1)在電子地圖上,可以實時對單個車輛或所有車輛實現定位、跟蹤和調度。

  (2)可對車輛在某一時段的行駛軌迹進行回放,并顯示在電子地圖上。

  (3)對所有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态。

  (4)具備地圖搜索功能,可以對想要查詢的地址進行模糊查詢。

  (5)根據工作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,調度轄區内的維護車輛,将故障信息發給相關故障責任人和車輛,減少車輛空駛裡程,提高故障處理時效。

  (6)可以對車輛運行公裡、運行狀況、油耗等進行統計分析。

  (7)一對一的個呼:網内用戶之間可通過撥打對方号碼的方式進行一對一的個呼(或稱為私密呼叫),其他任何人無法收聽到個呼。該個呼可以雙工和半雙工兩種方式進行。

  (8)群呼:實現對整個城市照明對講系統用戶發起群呼。

  (9)組呼:根據用戶部門組織結構進行編組,每個用戶部門可以分為若幹個通話組,每個通話組可包含若幹個成員。通話組内的成員均可發起組呼,通話組内所有成員都可聽到組呼的通話。組呼以半雙工的方式進行。同時,每個終端設備可根據業務需要編入多個通話組,便于用戶根據不同的工作内容與不同的通話組進行通話。

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

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

 

  2.3.5 綜合考核

  綜合考核模塊對業務流程中的工作隊列執行情況的全過程進行跟蹤督辦和考核。

 

  2.4 專家分析子系統

  專家分析系統以城市照明監控系統采集的曆史數據以及維護管理系統的故障維修統計數據為基礎,深入挖掘,建立科學的預警模型,變事後處理為事前處理,減少故障的發生,降低故障率,提高照明管理服務水平。

 

  2.4.1 故障原因分析

  基礎數據來源于維護管理子系統中業務流程管理模塊處理的各種故障。統計各種故障與時間、季節、溫度、氣候、區域、維護部門、設施種類、設施型号、生産廠家、負荷大小、線路長度、電氣參數等之間的關系。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内在聯系。

 

  2.4.2 線路健康狀況分析

  線路健康狀況分析是根據城市照明監控系統采集的各項電氣參數,分析配電系統是否存在故障隐患,從而發出故障預警。

 

  2.4.3 資産壽命分析

  資産壽命分析根據設備型号、生産廠家、出廠日期、安裝日期、故障原因、維修記錄等數據,統計各種品牌設備實際使用壽命、設備成本等,制定維護更換計劃,指導材料采購。

 

  2.4.4 能耗分析

  能耗分析核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 配電分布合理性分析

  在精确掌握配電系統運行狀況的基礎上,分析配電箱分布的密度和位置是否合适。是否存在某一區域配電箱分布較密,負荷較輕的情況,或者配電箱分布較疏,負荷較重的情況,為合理調整配電箱的分布,确保整個配電系統的良好運行提供參考。

 

  2.4.6 照明分布合理性分析

  在準确掌握道路和照明相關信息的情況下,根據照明規劃和設計标準,分析照明功率是否超标,統計某一區域内各條道路的道路和照明信息,比較同類道路的照明布置,是否存在明顯高于或低于平均水平的情況。

 

  2.5 管理系統

  應用維護子系統是系統管理員使用的工作平台,通過該平台,可以快速搭建、維護照明管理業務,定制業務工作流程,設置組織機構,并能夠方便快捷地完成工作表單内容樣式調整、業務流程修改、視頻聯動變動、交通流量門限值設定系統數據備份等日常維護工作。該子系統可以方便地調整,使之适應用戶需要,并可以在使用中不斷地變更系統配置,實現用戶自維護、自發展、自适應。

  (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

  可以靈活定義組織機構和人員的角色,靈活配置各角色的權限。應用維護子系統采用分級權限的控制方法,每個人員的權限由該人員所屬的部門、所具有的角色确定。通過該模塊,可查看系統中所有人員所具有數據操作權限,以及該權限的獲得來源。

  (3)策略定義

  可以增加、删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。實現工作流過程、階段、流向中對表單、地圖等對應操作的配置和管理,以适應業務管理過程中工作流程、參與專業職能部門、問題管理職責等方面的變化。

  具備可視化工具實現工作流的繪制功能。支持工作流程的并行處理、回退、授權操作等。

  (4)統計報表管理

  具有良好的可擴充性,用戶可以根據不同需要自定義統計的對象、内容等,并對各類查詢、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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