系

统

方

案

杭州瑞琦信息技术有限公司

2011年4月

1、系统概述

杭州湾跨海大桥南起浙江宁波慈溪市，北至浙江嘉兴海盐县，全长36公里，大桥全线亮灯时，成千上万盏桥面和景观照明灯将这座跨海大桥装点得流光溢彩。

大桥的照明系统是城市重要的基础设施，是城市形象工程的重要组成部分，良好的照明将带来巨大的社会效益、环境效益和经济效益。为了解决灯光系统线路长、布局分散、管理困难的现实问题，急需建立监控系统，目的是利用现代化计算机技术、通讯技术对日益快速发展的城市道路照明实现自动化监控和智能化的科学管理，进一步提高道路照明质量，从而提高服务质量；进一步提高维护、检修效率，保证整体亮灯率和设备完好率；进一步降低能耗、减低维护成本，避免无良的电能和人力物力的浪费。

使用智能化管理系统后将大大提高跨海大桥灯光的管理档次，提升其知名度和形象，更好地为人民群众服务，对提升公用事业的形象有积极的作用。

2、系统介绍

2.1 系统架构

参照道路照明的需求，总体采用本公司的监控终端RTU，建立集中控制、路灯节能为一体的路灯智能化系统。可以实现对路灯电压、电流、有功功率的监测以及故障诊断功能。路灯常规的节能方式主要以调节电压的方式实现，而该系统可以采用管理的手段来实现节能功能。

系统结构图如下：

系统结构图

如上图所示，整个系统主要包括：监控中心、现场监控终端。监控中心与现场监控终端之间通过光纤转换模块接入专用光纤网络进行通讯，对现场线路情况进行实时监控，通过现场监控终端实现对现场灯的控制。

现场的监控终端将采集到的各种信息传到远程监控中心的电脑上，电脑上装有上位机终端软件，可以对所辖范围内所有路灯进行自动手动开关控制，通过不同的控制方式来实现管理上的节能。

2.2 通信及网络设计

整个系统采用EPON技术组网方式，来承载业务通信。系统设计方案如下所示：

    专用光纤网络拓扑图

2.2.1 EPON光网络系统组成及介绍

  整个系统由控制管理端、EPON通信层、集采控制终端三大部分组成；

    控制管理端由业务管理服务器、控制中心、监控中心组成，主要对整个路灯监控系统进行管理控制和数据处理工作；

    EPON通信层由OLT设备、ONU设备、光缆、光纤、分光器等部件组成，主要提供一个无源的、网络层级简单、抗多点失效的基于EPON的网络通信系统，承载整个路灯监控系统的业务和数据传输；

    集采控制终端主要由灯具的集采和控制终端设备组成，主要对路灯进行控制，采集路灯数据等。

2.2.2控制管理端

控制管理端主要为管理服务器中心，由各类业务服务器和数据库服务器组成，采用现有的LAN组网方式；可选择的接入Internet和业务专网，同时接入到EPON网络中。

    控制管理端系统组成如下所示：

 控制管理端示意图

2.2.3 EPON网络通信层

  EPON网络系统的组成有别于传统的以太网络和光纤收发器组成的网络。整个网络的光缆铺设全部无源，通过无源设备光分路器来实现灵活的分支分路，使得整个网络组网简单，且不会受到断电的影响。可以将管理中心所在的网络，Internet以及终端采集设备组成的终端设备网连接起来，提供可靠、稳定和高速的传输网络。

    EPON网络通信系统主要由OLT设备、ODN和ONU设备三部分组成，其中ODN为所有光缆、光纤和分路器的集合。EPON通信系统的组成如下图所示

 网络通信系统图

2.3系统功能

系统可以对带雾灯护栏灯、不带雾灯护栏灯以及桥上的路灯分别进行控制：

1.系统能够实现现场所有灯的线路的监控，包括电压、电流、有功功率。

2.可以及时检测并报告整条灯光线路的亮灯率，并作出相应处理。

3.故障检测，包括：三相缺相、电流电压超过设定阀值范围等。 

4.系统能够实现自动开关灯，实现“三遥”功能。

◆遥控功能---控制回路的开或关；

◆遥测功能---遥测总电压、电流和各回路电压电流；

◆遥信功能---反馈各种开关的状态。

5.对所有路段进行整体规划，按需照明；进入深夜时，可以进一步根据负荷情况考虑分组策略。

6.设备参数信息的主动上报，便于更好地管理。

7.可以将报警信息通过短信形式发送至管理人员手机。

2.4软件介绍

1)在计算机的图形界面上实时查询各个模块的情况，图形界面可基于GIS工作；

2)实时接收的运行参数，如超出告警阀值，系统立即给出可视可闻的告警，使操作人员以最高效率排除故障；

3)当同时产生多组警报时系统将依报警优先级及发生的时间顺序，自动换页至报警发生画面供操作人员确认，以迅速排除故障；

4)利用多媒体技术，提供了汉语语音报警功能，提高操作人员处理报警的效率；

5)可自动通过监控中心的GSM设备，立即将系统警报讯息传递给各相关人员；

6)在友好窗口界面上，用户可选择变更、查询、统计和打印输出等；

7)实现动态的数据更换、维护、使系统容易扩展；

8)系统便于使用、便于管理、便于控制、安全可靠；

9)提供友好的二次开发工具和平台，方便与电力部门技术人员的协同开发和系统优化。

10)系统具有较高的安全控制体系，可设定不同的分级权限，采用多级密码保护机制，不仅保证系统运行的安全性，同时也保证设施运行安全、维修人员人身安全等。

3、设备介绍

3.1 EPON光网络单元

 EPON的OLT和ONU设备具体介绍见附件的产品技术规格书： 。

为了满足传输距离30KM的需要，OLT的光模块需要指定为40KM以上的规格。主干光缆建议至少选用4芯光缆，做线路保护和预留使用。分光器全部选用1:2非均分分光器。

3.2监控终端单元

现场监控终端，作为监控中心和现场设备之间的“桥梁”，不仅将现场的数据及时发送到中心，同时及时的下达中心的命令到现场设备。

一、产品的主要应用特点

1．热插拔板卡设计。可以根据系统复杂度选择板卡，板卡之间采用高速的LnxAll总线相连，电气上相互，一个板卡损坏不影响系统运行。

2．采用32位主流ARM单片机和嵌入式操作系统，具有很强的可扩充性。

3．完善的数据采集。采集的数据可分为智能量和非智能量。智能量例如采集RTU旁的电表度数等，非智能量例如开关灯状态、电流、电压等。

4．自检。本设备具有完善的自检能力，在发生故障时，能自动向监控中心报告以便及时维护，遇到严重故障则自动重新启动。

5．远程维护。可以采用便携机经过通讯网络远程连接到RTU，实现故障诊断、复杂参数配置和调整，可以远程复位整个系统或复位某个板卡。

6．双电源互相备份。在要求特别高的情况，可以配两个电源板，如果一个电源发生意外故障，另外一个电源立刻无缝切入开始工作，不影响整机功能。

7．三相供电。电源板从3相取电，只要其中任何一相有电即可正常工作。

8．隔离通讯口。有3个RS232串口和两个RS485接口，所有通讯口均两两隔离，确保强干扰工业现场情况下的正常工作。

9．完善的蓄电池充电电路，具有过充、过放电保护。

10．通讯断电复位。RTU给选配的通讯设备供电，在3小时内如果没有收到来自监控中心的命令则自动给通讯电源断电以确保通讯设备不死机。

11．中文的控制面板，可以查询、设置、诊断RTU。

12．具有良好的电磁兼容性和抗干扰能力。

二、产品外型及内部结构概述

RTU外形如下图所示，面板上有液晶显示和操作按键：

RTU外观图

为了方便现场维护，保证路灯监控的实时性，我们设计的RTU由多个可热插拔的板卡组成，每个板卡之间通过我公司研发的高性能LnxAll串行总线连接，互相之间的通讯电气隔离，因此支持热插拔，如果某个板卡有故障，可在RTU不断电的情况下，热插拔更换板卡，保证了路灯监控的实时性。

RTU内部结构图

4、设备清单

整套系统的设备清单如下：