基于gprs和多传感仪阵列之公共照明监控通信终端研究

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1、基于GPRS和多传感仪阵列之公共照明监控通信终端研究第1章绪论1.1课题的研究背景及意义当前中国的城市化过程正在加速前进，城市基础建设越来越完善，城市亮化工程和道路照明工程规模越来越庞大，全社会用电量有相当大部分来自于公共照明设备。据能源局发布的近期社会耗电量数据显示，2013年1至11月累计用电量合计48310亿度，同时期增幅7.5%，其中13%是照明用电量，而公共照明设备耗电量又占照明耗电量的1/3左右，年用电约850亿千瓦时，折合标准煤6600万吨，累计资金消耗为城市市政开支带来了相当大的压力。同时在我国电能供应上火电和核

2、电所占比重达到23.5%，这对资源的消耗是巨大的，不利于可持续发展，同时也会对生态环境造成非常恶劣的影响。在我国公共照明管理手段和策略在大部分城市都是较为落后的，很大程度上仍然要依赖人工管理，公共照明设备的电能利用率整体偏低，在浪费了大量的电能源同时增大了人力、物力开支，大量煤炭用于发电而带来的空气污染和固体废弃物污染也给我们的生活环境带来了压力。随着可持续发展观念逐渐成为大众意识，节能减排、科学的利用能源也在我们生活多个方面得以体现，对于城市公共照明设备这个耗能大户的电能利用率低的问题，得到了市民和政府的一致重视。然而，由于缺

3、少先进的技术支持和科学的管理手段，许多地方尽管采取了一定的节能措施，但其节能和管理效果并不理想，除了浪费了大量电能外，还耗费了大量的物力和财力。目前普遍认为要降低公共照明设备的能量消耗主要存在两种方法：一是从设备本身出发，研究能耗更低的照明设备，将当前大量使用的高压钠灯用更节能的照明设备取代，如节能LED照明设备等。二是从公共照明设备监控系统的管理方法和照明理念出发，设计出更完善和更易于使用的公共照明监控系统。1.2国内外研究现状自上世纪八十年代末至今总结国内外对公共照明设备管理方式和控制系统的研究大致可分为三个阶段：手工控制系

4、统、定时器光敏控制系统、计算机控制系统。若按照公共照明系统通信技术的发展来看，大致分为如表1-1所示的四个阶段。在其他国家，如新加坡、法国、瑞士等国家已普遍采用计算机技术和无线通信技术来实现对公共照明设备的监控，美化城市的同时节约了能源。比较典型的如使用GSM，具备超短波两种信道自由切换能力，实现了对公共照明设备的远程遥测、遥控的耶路撒冷公共照明设备监控系统[5]。近年来，国外的学者在基于多传感器阵列和智能控制技术的基础上，对公共照明设备的控制方式展开了新一轮的研究，旨在使照明设备的开光灯操作具备智能化能力，即照明设备的幵关灯时

5、间，灯泡的明亮程度能根据周围的环境自动调整，这将在很大程度上降低公共照明设备的能源消耗。总之，在国外部分国家，公共照明设备的监控和使用，已基本达到自动化、智能化的水平，对照明设备的控制能精确到单个设备，电能节约率能达到60%左右。在我国，对公共照明设备监控系统的研究较之国外起步较晚，在控制策略和监控终端的功能实现上都较国外先进国家有一定差距。但自上世纪末期开始，我国对公共照明设备监控系统的研究取得了长足的发展，部分城市已进行了工程化应用，如20世纪80年代，常州公共照明设备经过技术改造，基本满足了当时城市发展对公共照明设备的管理

6、要求。.第2章公共照明监控通信终端总体方案设计2.1监控通信终端功能需求分析及设计原则功能需求分析是指根据监控通信终端的实际使用环境和服务对象，从易用性和实用性的角度出发，将功能的实现具体化，细致化，以便提高系统设计的模块化程度和硬件资源利用率，降低系统的开发成本。设计原则是系统设计的指挥棒，遵循设计原则能保证系统设计工作顺利开展，提高系统的使用体验，减少设计过程中的盲目性。本课题的研发和设计旨在到达两个目的：一是实现对公共照明设备的系统化、便捷化的管理，提高相关部门处理照明设备故障的效率，方便居民出行，降低设备维护成本；二是实

7、现节能降耗，提高电能的利用率，减少由于火力发电对坏境造成的污染，保持环境的可持续发展。为了便于相关部门对公共照明设备的管理和监控，本课题研究的基于GPRS和多传感器阵列的公共照明监控通信终端需具备如图2-1所示功能：遥控：主要包括两个部分功能的实现，区域监控子站接受监控中心发送的控制指令和接受责任人通过移动设备发出的控制指令，具体包括：接收监控中心下传的预设亮灯方案；接收监控中心发出定时开关照明设备指令；接收监控中心对一系列照明设备或单个照明设备的控制指令。2.2监控通信终端总体方案设计针对目前国内中小城市在公共照明管理方面的落

8、后，在己有研究的基础上，充分考虑它们的优势和不足，以节能和高效管理为基本指导思想，本课题提出三层模式如图2-2所示：第一层即后台控制中心，第二层区域监控子站即电力线网络监控器，第三层为单照明设备监控终端节点，旨在将城市的公共照明设备进行统一监控管理，使照明设备的