城市照明自动控制系统软件的设计及应用

邓士伟

摘 要：文章介绍了城市照明自动控制系统的功能、软件的模块划分部署，并对系统软件通信调度进行了详细的介绍，该系统已经在国内部分城市使用，效果良好。

关键词：城市照明；系统软件；DotNET；通信调度

中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）28-0108-02

引言

随着城市范围的日益扩大，城市照明设施的数量也日益增多，路灯作为体现城市形象和建设水平的重要标志，正起着越来越重要的作用。下面以某城市照明自动控制系统为例，介绍了一种基于DotNET平台的城市照明自动控制系统软件的设计与实现。

1 系统介绍

城市照明自动控制系统是一个典型的SCADA系统，其架构是按照城市照明的控制逻辑关系和照明线路拓扑而构成的。主要由监控中心、监控终端和单灯控制器形成三级逻辑层，三级逻辑层之间通过两级通信层进行联络。在本系统中，监控中心设在路灯管理单位的办公楼内，监控终端安装在路灯配电柜处，单灯控制器安装在遍布全市的路灯杆处。

通信层1是指监控中心与监控终端之间的远程通讯信道，本项目采用移动GPRS公网，监控中心使用公网IP地址，监控终端插有移动SIM卡，具有GPRS上网功能。通信层2是指监控终端与单灯控制器之间的本地通讯信道，本通信层监控终端与单灯控制器之间采用RS485方式，单灯控制器之间采用ZigBee方式。

2 主要功能

城市照明自动控制系统主要完成以下功能：

遥控：实时控制各配电柜线路的通、断和各光源的亮灭。

遥测：定时或随机检测各配电柜的线路和光源的有功、无功、电压、电流等数值。

遥信：定时或随机获取各配电柜线路通、断状态和各光源的亮灭。

数据处理：能够自动将监控终端和单灯控制器采集到的实时数据处理加工成相应的报表。

报警处理：系统具有根据监控终端、单灯控制器的采集量进行声光、短消息报警的能力。

GPS校时功能：通过GPS对计算机网络进行精准校时。

光照度获取：通过光敏探头获取所在城市的实时光照度，用于实现路灯的光照度控制。

3 软件总体设计

城市照明自动控制系统软件采用客户机/服务器方式，运行在Windows平台之下，数据使用SQL Server 2012，软件采用DotNET平台开发，客户机和服务器之间采用WCF（Windows Communication Foundation）进行交互。

自动控制系统软件由7个模块化软件组成，用于满足不同自动控制系统容量配置，不需要用户一次性投入大量的监控中心硬件，可以随着管理的单灯控制器的增加逐步增加管理计算机和服务器。系统的7个模块化软件典型部署方式如图1所示。

（1）城市照明自动控制系统Server：与监控终端和单灯控制器通信，实现路灯配电柜和光源级别的控制和监测以及数据处理功能。（2）短消息服务器：与短消息模块对接，接收所有客户端短消息告警请求，并将短消息告警下发给指定的工作人员。（3）GPS校时服务器：与GPS设备对接，实时接收卫星GPS信号，将标准时间转换为中国所在地东八区时间，并对时间进行校验，接收所有“GPS校时客户端”的请求，下发标准时间。（4）光敏服务器：与光敏设备对接，实时接收光敏数据并对光敏数据进行校验和预处理，并接收“城市照明自动控制系统Server”软件的光敏数据请求，供光敏开关时决策使用。（5）城市照明自动控制系统Client：提供监控终端和单灯控制器实际经纬度坐标和地图展示，通过Server实现路灯配电柜和光源级别的控制和监测以及数据处理功能。（6）GPS校时客户端：从“GPS校时服务器”获取标准时间，并对本机进行校时。（7）报表工具：各种报表的展示、查询、打印。在报表中可以查看和打印出监控终端的巡检报表、亮灯率报表、故障报表和用电量报表。单灯控制器的巡检报表、亮灯率报表和故障报表等。

4 通信调度方式

城市照明自动控制系统管辖全市所有的监控终端和单灯控制器，对于经济较好的地级市，系统满配置监控终端的数量一般在300-400台，单灯控制器数量在20000-30000只，每一个单灯控制器单独查询的话，即使一个单灯控制器的查询时间只有3秒，即至少需要16个小时才能查询一遍，效率太低。

本系统采用监控终端级别的多任务并发方式，即为每一个监控终端建立了独立的Socket，采用多线程的方式。监控终端与所辖的单灯控制器之间采用ZigBee方式进行通信，监控终端对所辖的单灯控制器采用单线程轮询方式。软件通信调度方式如图2所示。通过监控终端级别的并发处理，整个系统的巡检时间仅由所辖单灯控制器最多的监控终端巡测时间所决定，以最多带150个单灯控制器为例，巡测时间为450秒即7.5分钟。该通信调度方式大大降低了通信巡测时间，提高了系统的可用性和用戶感受。

5 系统应用

本系统已于2015年在济南市部分路段实际应用，监控终端安装数量20余台，单灯控制器安装数量2000多只，经检测该系统开关灯实时性高，网络稳定可靠，整个系统巡测时间不超过10分钟，总体效果良好，具有一定的推广价值。

参考文献：

[1]CJJ/T 227-2014.城市照明自动控制系统技术规范[S].

[2]杨辉.基于物联网的路灯节能管理系统[J].城市照明，2017（1）.

[3]沈祥军.城市路灯照明节能技术在现代城市照明系统中的运用[J].科技创新与应用，2013（05）：193.endprint