工业园区路灯监控系统智能化改造*

余佳鑫，黄金福，王新军

（日立楼宇技术（广州）有限公司，广州 510660）

0 引言

广州某工业园区内公司为同属一个集团下面的多家子公司，每家公司均有独立办公大楼和多个生产车间。在地理分布上，该工业园区属于不同的片区，共用进出大门。园区的路灯已经使用7年左右，并且分为两个片区，分别由两个配电箱控制，两个配电箱的距离为600 m左右。采用本地手动控制每个片区的路灯启停，并且每个月到配电箱前读取机械电表的读数。在管理方式上，仍停留在本地操作的模式，存在较大的升级改造空间。

1 改造内容

在现有的照明灯系统基础上，以智能楼宇综合管理系统为平台，通过加装FMC-CN智能楼宇控制器、照度传感器、路灯控制模块、LORA无线通信模块、智能电表、温湿度传感器、继电器等设备，实现园区每个路灯的智能化监控。在控制方式上，保留检修模式的本地手动控制，并且该模式和远程手动/自动控制模式相互独立，以方便调试和维修状态测试，测试路灯的工作状态；在数据监测方面，可实时采集和分析照度、温湿度、电能、电压、电流等参数，可根据一定的逻辑，控制路灯的启停、判断供电的质量和路灯的运行状态。在特定的场景，可与消防、门禁等监控系统联合动作。

2 系统方案总体设计

如图1所示，整个系统分为3部分，即南面片区、北面片区和平台监控。其中，南面片区和北面片区的配置基本一样，主要实现电气设备控制、数据采集、数据分析等功能。在路灯方面，采用亮度可调的LED灯，并内置路灯控制模块、LORA无线通信模块和移动物体检测模块。可根据当前的控制模式或远程指令，自动调节LED灯的亮度和开关。平台监控部分为智能楼宇综合管理系统，位于云端，采用B/S架构[1]。本地监控中心的管理电脑和个人的移动设备，均可通过网络便捷监控每盏路灯的工作状态和查看能源的消耗情况。

图1 系统方案总体设计图

2.1 智能楼宇控制器

南北片区的核心处理设备为FMC-CN智能楼宇控制器，其结构如图2所示。控制器可将照明相关的照度、电压、电流等多种参数采集到32位微处理器中。微处理器通过智能算法，根据日历表的时间和关联系统的信息，自动实现路灯的亮度调节、顺序启停、故障检测等功能，使工业园区的照明环境在无人值守的情况下，路灯能自动工作[2]。取消了安保人员每天到配电箱跟前，手动操作按钮开关路灯的额外工作。

图2 FMC-CN智能楼宇控制器内部结构示意图

2.2 物联网路灯

如图3所示，在路灯的改造方面，引入路灯控制模块，完成移动物体和周围照度的检测，并根据LORA无线通信模块接收的命令，自动调整LED照明灯的亮度或开关[3]。这里的照度检测模块主要反馈路灯的工作状态，以便智能楼宇综合管理平台进行综合的分析和判断。移动物体检测模块在覆盖范围上，与相邻的路灯有一定空间的重叠，以免出现空白地带。在检测物体的大小上，会避免雨点、树叶、冰雹等物体带来的影响。

图3 物联网路灯结构示意图

3 路灯管理机制

3.1 路灯控制

在BIVALE平台，内置日历管理模式，在特定的节假日和时段，根据人员的视觉特点，自动调整路灯的亮度[4]。例如，在国家节假日的午夜，除门岗附近的路灯外，其他路灯的亮度调整为10%。在亮灯时间段内，若某一路灯检测到体积较大的移动对象，可根据移动对象的运动方向和速度，自动调亮对象周围的路灯，如当前位置的路灯、反方向的一盏路灯和前进方向的两盏路灯。移动对象离开后，延时一段时间，再调暗路灯[5]。在其他模式下，每一盏路灯都可按一定的规则管理。如在夜晚，接到人员入侵的突发消防报警，会把所有路灯调到最亮，直至该报警信号消除。

3.2 照度处理

早晚的开关灯时间，可根据照度的大小自动控制，避免手动操作时，忘记开关灯的现象。为了统一南北两个片区的开关灯时间，在智能楼宇综合管理平台对两个片区的照度传感器数值进行统一处理，得出一个开关灯的时间。主要原因是，受建筑结构条件和相互距离的限制，每个片区的照度传感器安装的位置不一样，检测到的光照易受周围建筑物的影响。另外，为滤除干扰信号的影响，如在夜晚，若单独一个传感器的照度变大，而另一个传感器的照度变化不大，则认为某一个传感器受到外部光照的影响或损坏。若为白天的阴暗天气，检测到两个传感器的照度均变小，小于开灯的阈值，并且持续一定的时间，再开启照明灯。

3.3 能耗管理

园区有多个公司，在出入口、饭堂、车间等场所，存在共用的情况。在照明电费分摊方面，原先采用手动抄表，然后按一定比例分摊的方式计算金额。采用本系统后，可在每个月的某一天，如最后一天，在智能楼宇综合管理平台上自动统计这两个电表及其他共用电表的月度用电量[6]。然后，按照设定的比例自动计算每家公司的分摊电量和费用，最后以邮件的方式分发给各家公司的相关人员。该方式较大地节省了人员抄表和计算分摊费用的时间。利用平台的统计功能，可直观地查看每个片区照明灯的月度、年度用电以及各个企业的费用分摊，为企业制定下一年度的能源预算提供数据基础。

3.4 故障排查

本系统具有多种故障检测手段，从多个角度定位故障的位置。在开关路灯时，按一定的时间间隔依次开关路灯。在配电箱的控制端，实时读取电表的电流，检测是否有路灯的电流超标或不足[7]。在路灯端，配置的照度检测模块可判断当前路灯发出的亮度是否符合当前的设定值。在通信上，各个路灯均通过LORA无线模块与配电箱的智能控制器通信，定期传输路灯的照度、运行时长、故障等信息[8]。若某盏路灯的运行时间将要达到其设定的使用寿命，智能楼宇综合管理平台会发布警报，让管理人员提前采购，及时更换。

4 结束语

综上所述，基于智能楼宇综合管理平台的智能化路灯监控系统，集成了路灯远程控制、运行状态监测、能耗管理、故障排查等功能，可以从根本上改变该工业园区的路灯管理和监控方式，使该工业园区的物业管理踏上信息化、精细化管理的道路。