智慧路燈遠程管控系統關鍵技術的研究及實現

智慧城市路燈遠程管控系統既是智慧城市建設的重要內容,又是國家智慧城市建設考核的重要指標。常規城市路燈遠程管控系統存在控制不合理導致電能浪費、運維困難、觸電事故頻發的問題。因此,結合城市路燈數量巨大、地理分布散、位置固定、人員易接近的特點,研究了智慧城市路燈遠程管控系統的三個關鍵技術,即路燈智能遠程管理技術、路燈節能控制技術和防觸電保護技術,以實現城市路燈高效、節能、安全、穩定運營之目的。主要研究內容和工作如下所述。研究了智慧城市路燈遠程管控系統的總體方案。分析了智慧城市路燈遠程管控的需求,研究、設計了智慧城市路燈遠程管控系統,包括物聯網化遠程管控平臺層、路燈柔性管控智能終端層、通訊網絡層等。研究了路燈智能遠程管理技術的相關理論。根據4G移動通信技術和LoRa無線近距離通信技術的特點,分析了適用于單燈遠程管控的“4G+LoRa”通信方案的可行性。對路燈用電量灰色預測方法GM(1,1)和路燈歷史用電量數據異常處理方法進行了分析、推導,并應用實際采集的歷史用電量驗證了預測的準確性。根據智慧城市信息化管控平臺的框架,分析了智慧城市路燈遠程管控平臺建設的可行性。研究了路燈節能控制技術的相關理論。在分析現有路燈控制策略的基礎上,研究了以時控和光控為基礎的路燈綜合控制方法,以時間為基礎的分時段調光控制方法,以時間為基礎的智能調光算法,并驗證了節能控制方法的節能效果。研究了路燈防觸電保護技術的相關理論。分析了現有的防觸電保護方法產生誤報、漏報問題的原因,研究了剩余電流變化量的提取方法和自適應保護閾值浮動的方法,并通過實驗驗證了防觸電保護方法的有效性。研究了智慧城市路燈遠程管控系統關鍵技術的技術實現。采用組態軟件進行二次開發,設計完成了物聯網化遠程管控云平臺的軟件功能和管控界面,完成地理信息(GIS)管理、路燈配電臺區的電力潮流信息全景感知與在線分析、單個路燈的運行狀態和電參數的全景感知與遠程管控。使用模塊化設計的思想完成了路燈管理智能終端、路燈控制智能終端的硬件和軟件設計,實現了路燈的智慧綜合管控、電能的安全高效配送與供應。設計完成了全隔離串口-無線轉換器的硬件與軟件設計,融合4G移動通信、LoRa無線通信、RS485和以太網等通信方式,實現整個系統信息的雙向傳送。經實驗室實驗和河南第十五加油站照明智能化改造工程現場運行結果表明:本文所設計的智慧城市路燈遠程管控系統功能完善,滿足智慧城市建設的要求;物聯網化路燈遠程管控云平臺實現了路燈遠程管控系統的綜合管控,提高了管理部門的管理水平;基于“4G+LoRa”的通訊網絡可行性高;路燈的控制策略合理、節能效果明顯;系統安全穩定,具有實際的工程應用價值。