鄧士偉

摘 要：文章介紹了城市照明自動控制系統(tǒng)的功能、軟件的模塊劃分部署，并對系統(tǒng)軟件通信調(diào)度進行了詳細的介紹，該系統(tǒng)已經(jīng)在國內(nèi)部分城市使用，效果良好。

關(guān)鍵詞：城市照明；系統(tǒng)軟件；DotNET；通信調(diào)度

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0108-02

引言

隨著城市范圍的日益擴大，城市照明設(shè)施的數(shù)量也日益增多，路燈作為體現(xiàn)城市形象和建設(shè)水平的重要標(biāo)志，正起著越來越重要的作用。下面以某城市照明自動控制系統(tǒng)為例，介紹了一種基于DotNET平臺的城市照明自動控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)。

1 系統(tǒng)介紹

城市照明自動控制系統(tǒng)是一個典型的SCADA系統(tǒng)，其架構(gòu)是按照城市照明的控制邏輯關(guān)系和照明線路拓?fù)涠鴺?gòu)成的。主要由監(jiān)控中心、監(jiān)控終端和單燈控制器形成三級邏輯層，三級邏輯層之間通過兩級通信層進行聯(lián)絡(luò)。在本系統(tǒng)中，監(jiān)控中心設(shè)在路燈管理單位的辦公樓內(nèi)，監(jiān)控終端安裝在路燈配電柜處，單燈控制器安裝在遍布全市的路燈桿處。

通信層1是指監(jiān)控中心與監(jiān)控終端之間的遠程通訊信道，本項目采用移動GPRS公網(wǎng)，監(jiān)控中心使用公網(wǎng)IP地址，監(jiān)控終端插有移動SIM卡，具有GPRS上網(wǎng)功能。通信層2是指監(jiān)控終端與單燈控制器之間的本地通訊信道，本通信層監(jiān)控終端與單燈控制器之間采用RS485方式，單燈控制器之間采用ZigBee方式。

2 主要功能

城市照明自動控制系統(tǒng)主要完成以下功能：

遙控：實時控制各配電柜線路的通、斷和各光源的亮滅。

遙測：定時或隨機檢測各配電柜的線路和光源的有功、無功、電壓、電流等數(shù)值。

遙信：定時或隨機獲取各配電柜線路通、斷狀態(tài)和各光源的亮滅。

數(shù)據(jù)處理：能夠自動將監(jiān)控終端和單燈控制器采集到的實時數(shù)據(jù)處理加工成相應(yīng)的報表。

報警處理：系統(tǒng)具有根據(jù)監(jiān)控終端、單燈控制器的采集量進行聲光、短消息報警的能力。

GPS校時功能：通過GPS對計算機網(wǎng)絡(luò)進行精準(zhǔn)校時。

光照度獲取：通過光敏探頭獲取所在城市的實時光照度，用于實現(xiàn)路燈的光照度控制。

3 軟件總體設(shè)計

城市照明自動控制系統(tǒng)軟件采用客戶機/服務(wù)器方式，運行在Windows平臺之下，數(shù)據(jù)使用SQL Server 2012，軟件采用DotNET平臺開發(fā)，客戶機和服務(wù)器之間采用WCF（Windows Communication Foundation）進行交互。

自動控制系統(tǒng)軟件由7個模塊化軟件組成，用于滿足不同自動控制系統(tǒng)容量配置，不需要用戶一次性投入大量的監(jiān)控中心硬件，可以隨著管理的單燈控制器的增加逐步增加管理計算機和服務(wù)器。系統(tǒng)的7個模塊化軟件典型部署方式如圖1所示。

（1）城市照明自動控制系統(tǒng)Server：與監(jiān)控終端和單燈控制器通信，實現(xiàn)路燈配電柜和光源級別的控制和監(jiān)測以及數(shù)據(jù)處理功能。（2）短消息服務(wù)器：與短消息模塊對接，接收所有客戶端短消息告警請求，并將短消息告警下發(fā)給指定的工作人員。（3）GPS校時服務(wù)器：與GPS設(shè)備對接，實時接收衛(wèi)星GPS信號，將標(biāo)準(zhǔn)時間轉(zhuǎn)換為中國所在地東八區(qū)時間，并對時間進行校驗，接收所有“GPS校時客戶端”的請求，下發(fā)標(biāo)準(zhǔn)時間。（4）光敏服務(wù)器：與光敏設(shè)備對接，實時接收光敏數(shù)據(jù)并對光敏數(shù)據(jù)進行校驗和預(yù)處理，并接收“城市照明自動控制系統(tǒng)Server”軟件的光敏數(shù)據(jù)請求，供光敏開關(guān)時決策使用。（5）城市照明自動控制系統(tǒng)Client：提供監(jiān)控終端和單燈控制器實際經(jīng)緯度坐標(biāo)和地圖展示，通過Server實現(xiàn)路燈配電柜和光源級別的控制和監(jiān)測以及數(shù)據(jù)處理功能。（6）GPS校時客戶端：從“GPS校時服務(wù)器”獲取標(biāo)準(zhǔn)時間，并對本機進行校時。（7）報表工具：各種報表的展示、查詢、打印。在報表中可以查看和打印出監(jiān)控終端的巡檢報表、亮燈率報表、故障報表和用電量報表。單燈控制器的巡檢報表、亮燈率報表和故障報表等。

4 通信調(diào)度方式

城市照明自動控制系統(tǒng)管轄全市所有的監(jiān)控終端和單燈控制器，對于經(jīng)濟較好的地級市，系統(tǒng)滿配置監(jiān)控終端的數(shù)量一般在300-400臺，單燈控制器數(shù)量在20000-30000只，每一個單燈控制器單獨查詢的話，即使一個單燈控制器的查詢時間只有3秒，即至少需要16個小時才能查詢一遍，效率太低。

本系統(tǒng)采用監(jiān)控終端級別的多任務(wù)并發(fā)方式，即為每一個監(jiān)控終端建立了獨立的Socket，采用多線程的方式。監(jiān)控終端與所轄的單燈控制器之間采用ZigBee方式進行通信，監(jiān)控終端對所轄的單燈控制器采用單線程輪詢方式。軟件通信調(diào)度方式如圖2所示。通過監(jiān)控終端級別的并發(fā)處理，整個系統(tǒng)的巡檢時間僅由所轄單燈控制器最多的監(jiān)控終端巡測時間所決定，以最多帶150個單燈控制器為例，巡測時間為450秒即7.5分鐘。該通信調(diào)度方式大大降低了通信巡測時間，提高了系統(tǒng)的可用性和用戶感受。

5 系統(tǒng)應(yīng)用

本系統(tǒng)已于2015年在濟南市部分路段實際應(yīng)用，監(jiān)控終端安裝數(shù)量20余臺，單燈控制器安裝數(shù)量2000多只，經(jīng)檢測該系統(tǒng)開關(guān)燈實時性高，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定可靠，整個系統(tǒng)巡測時間不超過10分鐘，總體效果良好，具有一定的推廣價值。

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