智慧路灯远程管控系统关键技术的研究及实现

智慧城市路灯远程管控系统既是智慧城市建设的重要内容,又是国家智慧城市建设考核的重要指标。常规城市路灯远程管控系统存在控制不合理导致电能浪费、运维困难、触电事故频发的问题。因此,结合城市路灯数量巨大、地理分布散、位置固定、人员易接近的特点,研究了智慧城市路灯远程管控系统的三个关键技术,即路灯智能远程管理技术、路灯节能控制技术和防触电保护技术,以实现城市路灯高效、节能、安全、稳定运营之目的。主要研究内容和工作如下所述。研究了智慧城市路灯远程管控系统的总体方案。分析了智慧城市路灯远程管控的需求,研究、设计了智慧城市路灯远程管控系统,包括物联网化远程管控平台层、路灯柔性管控智能终端层、通讯网络层等。研究了路灯智能远程管理技术的相关理论。根据4G移动通信技术和LoRa无线近距离通信技术的特点,分析了适用于单灯远程管控的“4G+LoRa”通信方案的可行性。对路灯用电量灰色预测方法GM(1,1)和路灯历史用电量数据异常处理方法进行了分析、推导,并应用实际采集的历史用电量验证了预测的准确性。根据智慧城市信息化管控平台的框架,分析了智慧城市路灯远程管控平台建设的可行性。研究了路灯节能控制技术的相关理论。在分析现有路灯控制策略的基础上,研究了以时控和光控为基础的路灯综合控制方法,以时间为基础的分时段调光控制方法,以时间为基础的智能调光算法,并验证了节能控制方法的节能效果。研究了路灯防触电保护技术的相关理论。分析了现有的防触电保护方法产生误报、漏报问题的原因,研究了剩余电流变化量的提取方法和自适应保护阈值浮动的方法,并通过实验验证了防触电保护方法的有效性。研究了智慧城市路灯远程管控系统关键技术的技术实现。采用组态软件进行二次开发,设计完成了物联网化远程管控云平台的软件功能和管控界面,完成地理信息(GIS)管理、路灯配电台区的电力潮流信息全景感知与在线分析、单个路灯的运行状态和电参数的全景感知与远程管控。使用模块化设计的思想完成了路灯管理智能终端、路灯控制智能终端的硬件和软件设计,实现了路灯的智慧综合管控、电能的安全高效配送与供应。设计完成了全隔离串口-无线转换器的硬件与软件设计,融合4G移动通信、LoRa无线通信、RS485和以太网等通信方式,实现整个系统信息的双向传送。经实验室实验和河南第十五加油站照明智能化改造工程现场运行结果表明:本文所设计的智慧城市路灯远程管控系统功能完善,满足智慧城市建设的要求;物联网化路灯远程管控云平台实现了路灯远程管控系统的综合管控,提高了管理部门的管理水平;基于“4G+LoRa”的通讯网络可行性高;路灯的控制策略合理、节能效果明显;系统安全稳定,具有实际的工程应用价值。