電氣自動化智能監控系統的運用

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0引言

城市照明系統的控制范圍較廣，既包括保障城市正常運行秩序的道路、住宅、廣場的照明，也包括景觀、建筑等功能性照明，整個系統用電量較大，對城市的正常運營帶來巨大的成本壓力。因此，在城市照明系統的改造過程中，通過智能控制降低成本壓力、進一步減少城市照明系統中的能源浪費現象是改造的重點與主題[1]。總體上來講，現階段城市照明系統面臨的問題較多，且主要集中在照明控制和照明系統維護兩方面。一方面，城市照明系統接入的設備較多，管理控制比較復雜；另一方面，現階段多數城市照明系統較為分散，不利于系統的改造和發展，從而導致城市照明系統中存在相關的問題。

1城市照明系統面臨的主要問題

1.1照明控制方式死板現階段，我國城市照明系統的控制方式相對死板，大多數照明控制采用時間控制、手動控制等方式，缺乏良好的實時控制手段，很難在照明需求變化的情況下快速響應照明需求。例如，在天氣變化、重大慶典、節日活動中，很難針對相應的照明需求進行單獨控制，導致城市照明系統無法充分發揮效用，照明質量有待提升。

1.2信息反饋能力差在缺乏智能監控系統的情況下，城市照明系統無法對系統中的各個設備進行全過程監控，從而無法了解系統運行過程中的關鍵數據，如設備的電流、電壓和整流器的諧振等[2]。相關部門無法快速了解城市照明系統的工作現狀，也無法對城市照明系統的突發問題進行有效的處理。

1.3電能浪費嚴重城市照明系統簡單的照明控制方式會導致嚴重的電能浪費現象，如在夜間照明的過程中，沒有車輛或者行人時，路燈依然長時間保持較高的照度運行，從而導致較為嚴重的電能浪費現象。在缺乏精細化管理控制的情況下，城市照明系統無法根據實際的照明需求進行微調，在需要關閉照明的情況下也無法及時關閉，從而導致較高的電能浪費量，對城市的發展帶來不利的影響。

1.4故障診斷處理難度大城市照明系統維護多采用定期維護的方式，檢查照明系統的設備，發現故障后交給專人修理。這種方式的弊端在于巡檢時間較長、處理難度較大，故障信息也無法及時反饋給管理部門，在影響照明系統工作效果的同時，也會帶來嚴重的安全隱患。同時，該診斷維護方式需要花費大量的人力進行處理，從而導致維護成本較高，進一步對城市照明系統的運行帶來嚴重影響[3]。

2電氣自動化智能監控系統在城市照明中的應用

2.1需求分析

（1）基于GIS的地圖管理。城市照明監控系統管理內容較為復雜，為了確保城市照明系統范圍內的設備能夠得到系統化的管理，可以利用GIS地圖信息系統，在查看詳細的設備信息和網絡信息的同時，標記線路的行進路線和分布。在此基礎上，建立路燈后臺管理系統，對不同區域的照明系統進行管理。通過明確每一個照明設備和線路的位置，進一步明確管理的內容，從而便于后續功能的開發與維護。同時，可以管理用戶信息、管理權限、設備的地理位置等。為了確保信息描述的準確性，需要明確地圖管理系統的監控范圍和監控管理的具體內容。

（2）監控模式管理。不同照明設備的監控內容和方式有較大的不同，為了確保對城市照明系統各個設備的統一管理，需要針對設備的特點進行有效的監控。同時，在實現智慧照明管理的過程中，還需要采集與照明系統相關的信息數據，如人流量、車流量、自然照度等信息。具體的監控模式需要根據信息采集的需求針對性地建立，在統一的規劃下，展開硬件和軟件的設計，以提升系統的可靠性與可行性。（3）遠程監控。遠程監控管理是確保電氣自動化智能監控系統發揮作用的重要基礎，為此需要使用物聯網技術，通過有線或者無線的方式，對遠程監控的數據、信息進行統一的收集和上傳。并在傳統通信的基礎上，通過異構模式接入城市照明監控系統，以便于用戶收集相關的信息，并對系統進行有效的控制。

2.2系統架構

（1）底層硬件終端。底層硬件終端是保障城市照明監控展開的基礎部分，涉及對城市照明系統中各個設備和硬件，如配電箱、燈具、網絡、開關等設備的監控。利用電氣自動化傳感器與無線、有線通信模塊，可以在收集相關數據的同時，向服務器反饋當前的監控數據，這是智能監控系統的功能執行與系統建設的基礎。為了確保硬件終端建設的經濟性，應當采用模塊化的設計方式，以便于未來進一步擴充監控的范圍。如在路燈監控的過程中，需要對配電系統、燈具的運行情況進行監控，在設計管理模塊時，可以進一步拓展對環境照度的監測、車/人流量的監測功能，以實現不同的照明監測目的。

（2）中間數據交互平臺。為了確保數據傳輸的可靠性，應當設計統一的通信通道，在全面收集數據的同時，根據城市照明設備的客觀工作環境，采取有線、無線等方式采集傳感器的數據并執行上傳工作。例如，在采用5G通信模塊的情況下，可以通過TCP/IP協議傳輸數據，并使用對應的Socket端口來保證數據傳輸的保密性與安全性，確保監控數據能夠及時上傳。

（3）上層監控管理平臺。在底層硬件端口采集數據進行上傳后，需要對相關的數據進行處理，并通過遠程監控、管理，確保各項數據能夠真實反映城市照明系統、設備的工作狀態，并在此基礎上，執行城市照明系統的業務邏輯，以保障城市照明系統的管理、服務功能的充分實現。

2.3系統設計方案

（1）WebGIS地理信息系統。首先，需要利用GIS技術，根據城市照明系統的設備位置，將相關的數據輸入系統。在建設過程中可以利用現有的GIS系統，以減少系統建設的難度。如使用百度地圖、高德地圖等的API結構，利用互聯網上傳城市照明系統的設備的位置，將其編輯成特定的格式，并輸入到系統中，從而建立基礎的地理信息系統。在此基礎上，使用動態Web技術生成設備的數據，然后對其進行定義，以確保屬性的分配符合監控傳感器、設備的要求，同時確保監控傳感器與相關設備的匹配，以避免其在使用過程中可能出現的問題。其次，需要使用REST格式建立Web系統，利用互聯網和Web系統對應的URL訪問地圖服務器。在具體的設計中，需要確保訪問權限、管理權限的合理性，并利用Web系統中獨立的請求來確保城市照明系統、監控系統能夠顯示在Web地圖中，以便于工作人員及時調取、查看相關的信息。最后，需要使用Web地圖服務公司提供的API接口搭建WebGIS系統。明確需要實現的電氣自動化智能監控系統功能，并根據地圖標記、地理信息進行第三方監控系統的開發，使監控系統的管理、操作人員能夠通過瀏覽器、App、軟件等對相關信息進行增、查、刪、減等管理操作。

（2）城市照明監控數據服務系統。為了確保硬件采集的數據能夠及時傳回服務器，并通過人機交互端口進行顯示或者報警，需要建立城市照明監控數據服務系統，利用SocketServer展開數據通信。系統在對網絡通信終端進行控制的過程中，可以接受客戶端發來的信息、數據，并通過相關的協議解析成監控系統可用的數據，存入監控管理平臺。首先，終端監控設備在運行的過程中，利用配套的Socket通信模塊向服務器確認當前的時間，以避免時間不匹配帶來的信息失真現象。傳感器檢測的數據會傳送給服務層展開通信，完成服務器端和客戶端之間的數據通信。其次，在傳感器檢測到監控數據變化或者記錄相關數據的過程中，系統會自動向SocketServer發送相關數據，服務器在接收到信息的同時，會自動將信息錄入相關的數據庫，并返回確認信息，然后執行下一次數據通信。此外，管理系統是基于Web技術設計的，在展開通信的過程中需要采用TCP/HTTP協議，并使用XML進行封裝，以保證數據傳輸的安全性。通過互聯網遠程獲取監控傳感器數據的同時，SocketServer與GIS地圖系統都能通過接口獲得監控的數據信息，并執行城市照明管理系統的控制指令。

（3）地圖監控平臺。不同的GIS地圖服務商采用的交互語言有較大的差別，研究采用百度公司提供的GIS地圖API接口，使用JavaScript語言，在編輯的過程中可以根據事先錄入的地圖數據，使用相關的信息窗口添加信息，從而實現傳感器監控數據與地圖數據的交互。首先，利用Overlay明確數據類型，如設備名稱、監控數據、監控設備等，再使用百度地圖API創建設備的位置、數據的屬性，然后使用AJAX請求，將服務端獲取的監控數據在進行Servlet處理后顯示到地圖中。需要獲取所有的設備、監控信息，并使設備的位置和傳感器監控的數據相互匹配。其次，基于B/S架構設計監控系統的業務邏輯層。例如，在設備故障、報警信息的設計過程中，要求對監控設備持續發送3s一次的AJAX請求，以獲取監控數據，并將返回的監控數值與標準值進行比較，當數值超過正常閾值的情況下，使用infoWindows發出警告，并展示詳細的數據。同時可以進一步添加故障分析程序，在infoWindows中顯示可能導致故障的原因，并推薦相關的處理方式。最后，利用J2EE技術進一步設計監控系統業務邏輯層，確保地圖監控平臺能夠實時訪問、顯示數據庫中記錄的監控信息。例如，使用JDBC技術可以實現多種數據庫，如Oracle、MySQL等數據庫的訪問，并通過對靜態網頁的調整與優化，進一步提升數據訪問、顯示的速度，以便于工作人員及時通過智能監控系統了解城市照明的具體情況。

3城市照明系統的發展趨勢

3.1GIS技術的深入應用GIS技術在城市、地理規劃中發揮了巨大的作用，在城市照明系統中GIS技術可以實現對照明控制、監控的整合，避免系統碎片化帶來的管理、運維難題。同時，在深入應用GIS技術的同時，可以進一步實現對單獨和全部設備的精準化、可視化、動態化管理。在此基礎上，進一步利用大數據技術，可以提升數據的分析、整理、處理效率，進一步保障智能監控系統與城市照明系統能夠發揮節能、高質量照明的作用。

3.2“三遙”監控管理的發展遙控、遙測、遙信（“三遙”）是現代城市照明系統監控管理的重點，一方面，可以提升監控數據的采集效率，并通過遠程管理的方式，快速診斷城市照明系統中個別設備的故障，從而提升管理、運維的水平。另一方面，利用無人機、電氣自動化系統，可以進一步實現對故障的遠程處理，減少對人力資源的使用，提升工作的效率，在實現城市照明系統集中、智能管理的同時，進一步保障管理的效果，降低運維的成本。

3.3精準智能控制的應用精準智能控制是實現城市照明節能減耗的重要基礎，在實現“按需照明”的過程中，可以使城市照明系統根據不同的控制要求展開精準、智能的控制。例如，在路燈使用過程中，可以根據時間、照度、人/車流量、車禍等因素進行智能控制，在提升照明質量的同時，進一步降低系統運行的電能消耗。同時，精準、智能的控制，可以用于對燈具故障、問題的診斷，提升系統運行的可靠性。

3.4專家系統的建立在利用人工智能技術的過程中，通過建立專家系統，可以進一步保障故障診斷、運行狀態監測的準確率，并進一步提高運維、故障處理的反饋速度，提升運維管理的水平，針對城市照明系統可能發生的故障和問題采取措施，避免問題的進一步擴大。同時，可以利用手機、平板等終端設備實時查看系統運行情況，提升運維的效率和質量。

4結束語

綜上所述，城市照明的升級是現代城市綠色、節能、低成本建設的重要部分，在利用電氣自動化和智能技術的過程中，應當充分了解當前城市照明系統中存在的問題，并在此基礎上，分析改造的需求，從而采取有效的監控、管理、控制手段，提升城市照明升級、改造的合理性與效果。

參考文獻

[1]韓渴望,段業寬.自動化智能監控系統在城市照明中的應用[J].光源與照明,2022(1):76-77.

[2]張文力,嚴永紅.地方政府企業化背景下的城市夜景照明思考[J].現代城市研究,2021(1):102-108.

[3]余建波,宗衛周,王濤,等.城市智慧照明控制系統研究與實現[J].計算機工程與設計,2018,39(3):836-841.

作者:周小萍 單位:江蘇省江陰中等專業學校