论文部分内容阅读
[摘 要]随着社会经济的快速发展，电力资源逐渐紧缺，传统的路灯控制与维护手段已不能够适应建设资源节约型社会的需求。因此，设计一个使用方便、运行可靠、高效节能的照明监控系统，是当今城市化和基础设施建设的必然要求，从而能够有效提高城市路灯的管理水平。
[关键词]电力资源；照明监控系统；管理水平
中图分类号：TE926 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0150-01
一、当前城市路灯照明系统的发展现状
城市道路照明是关系到广大市民切身利益的一个重要环节，直接反映了城市的建设水平和精神面貌，路灯的控制和管理水平更显示出城市的现代化程度。目前国内的路灯监控系统处于推广应用和更新换代的快速发展时期。国内的路灯监控系统发展，从上世纪八十年代末至今，已走过了二十余年。不久前，针对城市和城市道路照明发展中的能源需求和消耗不断加大，以及光污染等问题，建设部会同国家发改委、科技部等部门大力推进绿色照明工程，在“十一五”期间取得了显著的经济效益和社会效益。但是，从总体看，城市和交通绿色照明工作刚起步，发展不平衡，还存在不少问题和薄弱环节，如城市和城市道路照明的宏观指导还不够有力，相关的配套制度还不完善，低效率、高能耗、光污染等问题仍然较为突出，全社会节约用电、保护环境的意识有待进一步加强。“十二五”期间是全面建设小康社会的关键时期。国家确定了“十二五”时期单位国内生产总值能源消耗继续降低20%的目标，强调要落实节约资源和保护环境的要求，建设低投入、高产出、低能耗、少排放、能循环、可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会，并把推广高效节能绿色照明系统等列为十大节能重点工程之一。
然而，目前我国大多大中城市的路灯系统智能化监控水平还不是很高，绝大多数城市的路灯控制方式还停留在人工控制或者简单的时控或光控的阶段。这些路灯控制系统的可靠性低，智能化程度不高，在紧急情况下难以满足特殊的使用需求。以当前使用较多的时控技术为例来进行分析，该类系统具有路灯自动开关的功能，但是无法实现随着季节、气候的变化及时调整开关灯时间；光控技术通过感知环境光来实现对路灯开关的控制，可以摆脱季节气候的影响。路灯管理的经济效益，一部分在于半夜控制方面。前半夜，街道上车辆、行人较多，需要打开所有路灯。然而，后半夜车辆和行人减少，若控制只亮一部分灯或适当调低电压降低亮度，不仅降低了路灯疲劳程度、延长路灯使用寿命，也可以节约相当可观的电费[4]。但是，目前使用的监控技术和方式无法实现节约资源的半夜灯等照明模式，同时易受环境照度影响，容易误动作，从而造成对能源的巨大浪费。
二、城市路灯照明系统的实现
监控系统采用Java编程和SWT编程技术，并结合了Eclipse、面向对象数据库设计和开发的开源框架Hibernate的使用。监控系统采用集中控制的方式来对所有的路灯控制器进行管理。在进行设备控制操作之前，需要建立路灯控制器与系统计算机之间的连接。此连接以串口通信的形式建立。建立连接的过程中需要配置一些参数，如通信速率、通信端口、输入流输出流等。这些参数系统管理员可以根据需要进行配置。在配置的过程中或者系统管理员人为关闭通信端口时，系统所有的业务功能将暂停使用。
整个系统运用了UML类图和交互图对各个功能进行了设计。整个系统的软件结构可划分为四个层次：用户界面层、领域层、系统层和持久化层。在实际的应用当中，领域层用于处理路灯监控的业务逻辑，如全部开启或关闭、定时开启和关闭、定时定点采集数据等；系统层主要用于处理串口通信，由于Sun公司已经发布了jar包形式的串口通信类，因此在本系统中对于需要使用串口通信的地方，直接调用包中的对应类即可；持久化层则负责处理监测数据和故障信息的持久化操作。在使用系统的过程中，当用户通过计算机向集中控制器下达监测数据的指令后，路灯控制器将把各个路灯或者用户指定的某盏路灯的工作情况或故障情况根据上位机协议进行封装，回发给计算机。计算机将解析数据并将其显示在界面上。但是，为了使用户能够查看各个路灯工作情况的历史数据，需要将这些数据保存在数据库中，否则将会遗失。在数据库中，设计了两张数据库表来保存这些数据。一张数据库表用于保存所有正常的路灯运行记录，而另一张表则用于保存所有的故障情况。两张数据库表worklog和errorlog分别用于存储正常运行路灯的历史数据和故障情况历史数据。
整个系统的数据监测功能是实时的，其主要表现在两个方面：1.系统管理员实时地通过监控系统向路灯控制设备发送数据监测命令，经由系统转换为指令流并对其进行封装，发送到相应设备当中；2.设备采集到路灯的相关数据，封装后发送到监控系统，向系统管理员进行实时显示。数据监测功能的实现离不开两个子功能的支持：数据采集和故障报警。这两个子功能由自动实现。数据采集子功能主要分为两种模式，一种模式为系统定时自动采集。系统管理员可以设定一个时间，使系统自动地按照这个时间间隔周期性地进行数据采集。一种模式为系统管理员手动采集。系统管理员可以根据自己的需要不定时地进行数据采集。另外，数据采集还分为全部采集和定点采集，全部采集是对所有路灯的控制器发送采集数据指令，而定点采集则需要系统管理员首先指定某一个路灯控制器，然后对其发送采集数据指令。这两种采集方式都可以应用定时自动采集和人工采集模式。系统允许用户对所有与集中控制器接入同一电力回路的电灯进行数据监控操作。并且专为报警功能设置了报警信息显示窗口，当出现故障时，窗口将以红色字体显示控制器主动上传的故障信息，以引起用户注意。用户在查看监测到的数据的时候，需要以正常工作日志和故障日志的形式分别存储正常工作情况下的路灯设备相关数据以及故障情况数据。此外，为了方便用户能够及时查看历史数据，从而效率更高地进行设备控制和数据监测，系统还要使用户能够根据已知的路灯编号和日期来调出并查看相关数据。
三、总结
本文在认真研究了国内城市路灯照明系统设备状态监控技术的现状之后，针对目前城市路灯监控系统中存在的一系列问题，提出了计算机技术结合电力载波、串口通信技术的城市路灯远程监控系统。从实际运行来看，该系统工作稳定可靠，能对城市路灯进行有效的监控和管理，同时做到了节能和及时故障反馈的功能，投入实际应用后将可以节省相当的人力、财力、能源消耗，同时提高使用效率。因此，可以认为整个系统的设计思路是可行的，设计结果足可靠的、合理的。
参考文献
[1] 胡润生.城市路灯远程监控系统的研究.[学位论文].万方数据库.武汉理工大学：2007.
[2] 胡家尚.路灯监控系统的发展.城市照明.49.2006，3：28-31.
[3] 陆宏霞，王华军，苗放等.SWT在即时通信系统中应用的研究.铁路计算机应用.17.2008，5：15.
[关键词]电力资源；照明监控系统；管理水平
中图分类号：TE926 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0150-01
一、当前城市路灯照明系统的发展现状
城市道路照明是关系到广大市民切身利益的一个重要环节，直接反映了城市的建设水平和精神面貌，路灯的控制和管理水平更显示出城市的现代化程度。目前国内的路灯监控系统处于推广应用和更新换代的快速发展时期。国内的路灯监控系统发展，从上世纪八十年代末至今，已走过了二十余年。不久前，针对城市和城市道路照明发展中的能源需求和消耗不断加大，以及光污染等问题，建设部会同国家发改委、科技部等部门大力推进绿色照明工程，在“十一五”期间取得了显著的经济效益和社会效益。但是，从总体看，城市和交通绿色照明工作刚起步，发展不平衡，还存在不少问题和薄弱环节，如城市和城市道路照明的宏观指导还不够有力，相关的配套制度还不完善，低效率、高能耗、光污染等问题仍然较为突出，全社会节约用电、保护环境的意识有待进一步加强。“十二五”期间是全面建设小康社会的关键时期。国家确定了“十二五”时期单位国内生产总值能源消耗继续降低20%的目标，强调要落实节约资源和保护环境的要求，建设低投入、高产出、低能耗、少排放、能循环、可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会，并把推广高效节能绿色照明系统等列为十大节能重点工程之一。
然而，目前我国大多大中城市的路灯系统智能化监控水平还不是很高，绝大多数城市的路灯控制方式还停留在人工控制或者简单的时控或光控的阶段。这些路灯控制系统的可靠性低，智能化程度不高，在紧急情况下难以满足特殊的使用需求。以当前使用较多的时控技术为例来进行分析，该类系统具有路灯自动开关的功能，但是无法实现随着季节、气候的变化及时调整开关灯时间；光控技术通过感知环境光来实现对路灯开关的控制，可以摆脱季节气候的影响。路灯管理的经济效益，一部分在于半夜控制方面。前半夜，街道上车辆、行人较多，需要打开所有路灯。然而，后半夜车辆和行人减少，若控制只亮一部分灯或适当调低电压降低亮度，不仅降低了路灯疲劳程度、延长路灯使用寿命，也可以节约相当可观的电费[4]。但是，目前使用的监控技术和方式无法实现节约资源的半夜灯等照明模式，同时易受环境照度影响，容易误动作，从而造成对能源的巨大浪费。
二、城市路灯照明系统的实现
监控系统采用Java编程和SWT编程技术，并结合了Eclipse、面向对象数据库设计和开发的开源框架Hibernate的使用。监控系统采用集中控制的方式来对所有的路灯控制器进行管理。在进行设备控制操作之前，需要建立路灯控制器与系统计算机之间的连接。此连接以串口通信的形式建立。建立连接的过程中需要配置一些参数，如通信速率、通信端口、输入流输出流等。这些参数系统管理员可以根据需要进行配置。在配置的过程中或者系统管理员人为关闭通信端口时，系统所有的业务功能将暂停使用。
整个系统运用了UML类图和交互图对各个功能进行了设计。整个系统的软件结构可划分为四个层次：用户界面层、领域层、系统层和持久化层。在实际的应用当中，领域层用于处理路灯监控的业务逻辑，如全部开启或关闭、定时开启和关闭、定时定点采集数据等；系统层主要用于处理串口通信，由于Sun公司已经发布了jar包形式的串口通信类，因此在本系统中对于需要使用串口通信的地方，直接调用包中的对应类即可；持久化层则负责处理监测数据和故障信息的持久化操作。在使用系统的过程中，当用户通过计算机向集中控制器下达监测数据的指令后，路灯控制器将把各个路灯或者用户指定的某盏路灯的工作情况或故障情况根据上位机协议进行封装，回发给计算机。计算机将解析数据并将其显示在界面上。但是，为了使用户能够查看各个路灯工作情况的历史数据，需要将这些数据保存在数据库中，否则将会遗失。在数据库中，设计了两张数据库表来保存这些数据。一张数据库表用于保存所有正常的路灯运行记录，而另一张表则用于保存所有的故障情况。两张数据库表worklog和errorlog分别用于存储正常运行路灯的历史数据和故障情况历史数据。
整个系统的数据监测功能是实时的，其主要表现在两个方面：1.系统管理员实时地通过监控系统向路灯控制设备发送数据监测命令，经由系统转换为指令流并对其进行封装，发送到相应设备当中；2.设备采集到路灯的相关数据，封装后发送到监控系统，向系统管理员进行实时显示。数据监测功能的实现离不开两个子功能的支持：数据采集和故障报警。这两个子功能由自动实现。数据采集子功能主要分为两种模式，一种模式为系统定时自动采集。系统管理员可以设定一个时间，使系统自动地按照这个时间间隔周期性地进行数据采集。一种模式为系统管理员手动采集。系统管理员可以根据自己的需要不定时地进行数据采集。另外，数据采集还分为全部采集和定点采集，全部采集是对所有路灯的控制器发送采集数据指令，而定点采集则需要系统管理员首先指定某一个路灯控制器，然后对其发送采集数据指令。这两种采集方式都可以应用定时自动采集和人工采集模式。系统允许用户对所有与集中控制器接入同一电力回路的电灯进行数据监控操作。并且专为报警功能设置了报警信息显示窗口，当出现故障时，窗口将以红色字体显示控制器主动上传的故障信息，以引起用户注意。用户在查看监测到的数据的时候，需要以正常工作日志和故障日志的形式分别存储正常工作情况下的路灯设备相关数据以及故障情况数据。此外，为了方便用户能够及时查看历史数据，从而效率更高地进行设备控制和数据监测，系统还要使用户能够根据已知的路灯编号和日期来调出并查看相关数据。
三、总结
本文在认真研究了国内城市路灯照明系统设备状态监控技术的现状之后，针对目前城市路灯监控系统中存在的一系列问题，提出了计算机技术结合电力载波、串口通信技术的城市路灯远程监控系统。从实际运行来看，该系统工作稳定可靠，能对城市路灯进行有效的监控和管理，同时做到了节能和及时故障反馈的功能，投入实际应用后将可以节省相当的人力、财力、能源消耗，同时提高使用效率。因此，可以认为整个系统的设计思路是可行的，设计结果足可靠的、合理的。
参考文献
[1] 胡润生.城市路灯远程监控系统的研究.[学位论文].万方数据库.武汉理工大学：2007.
[2] 胡家尚.路灯监控系统的发展.城市照明.49.2006，3：28-31.
[3] 陆宏霞，王华军，苗放等.SWT在即时通信系统中应用的研究.铁路计算机应用.17.2008，5：15.