工業(yè)園區(qū)路燈監(jiān)控系統(tǒng)智能化改造*

余佳鑫，黃金福，王新軍

（日立樓宇技術(shù)（廣州）有限公司，廣州 510660）

0 引言

廣州某工業(yè)園區(qū)內(nèi)公司為同屬一個(gè)集團(tuán)下面的多家子公司，每家公司均有獨(dú)立辦公大樓和多個(gè)生產(chǎn)車間。在地理分布上，該工業(yè)園區(qū)屬于不同的片區(qū)，共用進(jìn)出大門。園區(qū)的路燈已經(jīng)使用7年左右，并且分為兩個(gè)片區(qū)，分別由兩個(gè)配電箱控制，兩個(gè)配電箱的距離為600 m左右。采用本地手動(dòng)控制每個(gè)片區(qū)的路燈啟停，并且每個(gè)月到配電箱前讀取機(jī)械電表的讀數(shù)。在管理方式上，仍停留在本地操作的模式，存在較大的升級改造空間。

1 改造內(nèi)容

在現(xiàn)有的照明燈系統(tǒng)基礎(chǔ)上，以智能樓宇綜合管理系統(tǒng)為平臺(tái)，通過加裝FMC-CN智能樓宇控制器、照度傳感器、路燈控制模塊、LORA無線通信模塊、智能電表、溫濕度傳感器、繼電器等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)園區(qū)每個(gè)路燈的智能化監(jiān)控。在控制方式上，保留檢修模式的本地手動(dòng)控制，并且該模式和遠(yuǎn)程手動(dòng)/自動(dòng)控制模式相互獨(dú)立，以方便調(diào)試和維修狀態(tài)測試，測試路燈的工作狀態(tài)；在數(shù)據(jù)監(jiān)測方面，可實(shí)時(shí)采集和分析照度、溫濕度、電能、電壓、電流等參數(shù)，可根據(jù)一定的邏輯，控制路燈的啟停、判斷供電的質(zhì)量和路燈的運(yùn)行狀態(tài)。在特定的場景，可與消防、門禁等監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)合動(dòng)作。

2 系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì)

如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)分為3部分，即南面片區(qū)、北面片區(qū)和平臺(tái)監(jiān)控。其中，南面片區(qū)和北面片區(qū)的配置基本一樣，主要實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等功能。在路燈方面，采用亮度可調(diào)的LED燈，并內(nèi)置路燈控制模塊、LORA無線通信模塊和移動(dòng)物體檢測模塊。可根據(jù)當(dāng)前的控制模式或遠(yuǎn)程指令，自動(dòng)調(diào)節(jié)LED燈的亮度和開關(guān)。平臺(tái)監(jiān)控部分為智能樓宇綜合管理系統(tǒng)，位于云端，采用B/S架構(gòu)[1]。本地監(jiān)控中心的管理電腦和個(gè)人的移動(dòng)設(shè)備，均可通過網(wǎng)絡(luò)便捷監(jiān)控每盞路燈的工作狀態(tài)和查看能源的消耗情況。

圖1 系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì)圖

2.1 智能樓宇控制器

南北片區(qū)的核心處理設(shè)備為FMC-CN智能樓宇控制器，其結(jié)構(gòu)如圖2所示?？刂破骺蓪⒄彰飨嚓P(guān)的照度、電壓、電流等多種參數(shù)采集到32位微處理器中。微處理器通過智能算法，根據(jù)日歷表的時(shí)間和關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的信息，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)路燈的亮度調(diào)節(jié)、順序啟停、故障檢測等功能，使工業(yè)園區(qū)的照明環(huán)境在無人值守的情況下，路燈能自動(dòng)工作[2]。取消了安保人員每天到配電箱跟前，手動(dòng)操作按鈕開關(guān)路燈的額外工作。

圖2 FMC-CN智能樓宇控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 物聯(lián)網(wǎng)路燈

如圖3所示，在路燈的改造方面，引入路燈控制模塊，完成移動(dòng)物體和周圍照度的檢測，并根據(jù)LORA無線通信模塊接收的命令，自動(dòng)調(diào)整LED照明燈的亮度或開關(guān)[3]。這里的照度檢測模塊主要反饋路燈的工作狀態(tài)，以便智能樓宇綜合管理平臺(tái)進(jìn)行綜合的分析和判斷。移動(dòng)物體檢測模塊在覆蓋范圍上，與相鄰的路燈有一定空間的重疊，以免出現(xiàn)空白地帶。在檢測物體的大小上，會(huì)避免雨點(diǎn)、樹葉、冰雹等物體帶來的影響。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)路燈結(jié)構(gòu)示意圖

3 路燈管理機(jī)制

3.1 路燈控制

在BIVALE平臺(tái)，內(nèi)置日歷管理模式，在特定的節(jié)假日和時(shí)段，根據(jù)人員的視覺特點(diǎn)，自動(dòng)調(diào)整路燈的亮度[4]。例如，在國家節(jié)假日的午夜，除門崗附近的路燈外，其他路燈的亮度調(diào)整為10%。在亮燈時(shí)間段內(nèi)，若某一路燈檢測到體積較大的移動(dòng)對象，可根據(jù)移動(dòng)對象的運(yùn)動(dòng)方向和速度，自動(dòng)調(diào)亮對象周圍的路燈，如當(dāng)前位置的路燈、反方向的一盞路燈和前進(jìn)方向的兩盞路燈。移動(dòng)對象離開后，延時(shí)一段時(shí)間，再調(diào)暗路燈[5]。在其他模式下，每一盞路燈都可按一定的規(guī)則管理。如在夜晚，接到人員入侵的突發(fā)消防報(bào)警，會(huì)把所有路燈調(diào)到最亮，直至該報(bào)警信號消除。

3.2 照度處理

早晚的開關(guān)燈時(shí)間，可根據(jù)照度的大小自動(dòng)控制，避免手動(dòng)操作時(shí)，忘記開關(guān)燈的現(xiàn)象。為了統(tǒng)一南北兩個(gè)片區(qū)的開關(guān)燈時(shí)間，在智能樓宇綜合管理平臺(tái)對兩個(gè)片區(qū)的照度傳感器數(shù)值進(jìn)行統(tǒng)一處理，得出一個(gè)開關(guān)燈的時(shí)間。主要原因是，受建筑結(jié)構(gòu)條件和相互距離的限制，每個(gè)片區(qū)的照度傳感器安裝的位置不一樣，檢測到的光照易受周圍建筑物的影響。另外，為濾除干擾信號的影響，如在夜晚，若單獨(dú)一個(gè)傳感器的照度變大，而另一個(gè)傳感器的照度變化不大，則認(rèn)為某一個(gè)傳感器受到外部光照的影響或損壞。若為白天的陰暗天氣，檢測到兩個(gè)傳感器的照度均變小，小于開燈的閾值，并且持續(xù)一定的時(shí)間，再開啟照明燈。

3.3 能耗管理

園區(qū)有多個(gè)公司，在出入口、飯?zhí)?、車間等場所，存在共用的情況。在照明電費(fèi)分?jǐn)偡矫?，原先采用手?dòng)抄表，然后按一定比例分?jǐn)偟姆绞接?jì)算金額。采用本系統(tǒng)后，可在每個(gè)月的某一天，如最后一天，在智能樓宇綜合管理平臺(tái)上自動(dòng)統(tǒng)計(jì)這兩個(gè)電表及其他共用電表的月度用電量[6]。然后，按照設(shè)定的比例自動(dòng)計(jì)算每家公司的分?jǐn)傠娏亢唾M(fèi)用，最后以郵件的方式分發(fā)給各家公司的相關(guān)人員。該方式較大地節(jié)省了人員抄表和計(jì)算分?jǐn)傎M(fèi)用的時(shí)間。利用平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)功能，可直觀地查看每個(gè)片區(qū)照明燈的月度、年度用電以及各個(gè)企業(yè)的費(fèi)用分?jǐn)?，為企業(yè)制定下一年度的能源預(yù)算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.4 故障排查

本系統(tǒng)具有多種故障檢測手段，從多個(gè)角度定位故障的位置。在開關(guān)路燈時(shí)，按一定的時(shí)間間隔依次開關(guān)路燈。在配電箱的控制端，實(shí)時(shí)讀取電表的電流，檢測是否有路燈的電流超標(biāo)或不足[7]。在路燈端，配置的照度檢測模塊可判斷當(dāng)前路燈發(fā)出的亮度是否符合當(dāng)前的設(shè)定值。在通信上，各個(gè)路燈均通過LORA無線模塊與配電箱的智能控制器通信，定期傳輸路燈的照度、運(yùn)行時(shí)長、故障等信息[8]。若某盞路燈的運(yùn)行時(shí)間將要達(dá)到其設(shè)定的使用壽命，智能樓宇綜合管理平臺(tái)會(huì)發(fā)布警報(bào)，讓管理人員提前采購，及時(shí)更換。

4 結(jié)束語

綜上所述，基于智能樓宇綜合管理平臺(tái)的智能化路燈監(jiān)控系統(tǒng)，集成了路燈遠(yuǎn)程控制、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、能耗管理、故障排查等功能，可以從根本上改變該工業(yè)園區(qū)的路燈管理和監(jiān)控方式，使該工業(yè)園區(qū)的物業(yè)管理踏上信息化、精細(xì)化管理的道路。