王凯军¹ 周逊盛²
1．杭州市电力局 浙江 杭州 310009 2．杭州东冠信息技术有限公司 浙江 杭州 310007     城市公用照明系统不仅是方便人民生活的重要设施，也是城市不可缺少的风景，城市灯光的功能日益突出，对城市公用照明管理的责任也越来越重。传统的手控、钟控、光控等各种控制方法存在着不能及时发现故障、检修维护工作量巨大、管理资源消耗大等问题，已不能适应高可靠性、高质量地保证城市公用照明系统的运行的要求。
　　由于监控技术、多媒体技术、通讯技术以及网络技术的日趋成熟，已可以充分利用现代化手段实现对灯光信号的采集、存储、加工和灯光控制的远程传输，适应于不同地方对灯光照明的不同要求，相应的灯光网络自动化监控管理系统也就应运而生了。
1 系统组成
    杭州城市公用照明网络监控管理系统主要由以下4个部分组成：（1）系统通讯结构及实现；（2）各个前端开关柜的数据采集；（3）监控中心的数据处理、表现和接口；（4）系统软件（包括灯光监控系统、GIS和MIS系统）。
　　城市公用照明监控系统结构如图1所示。控制中心可以根据用户不同的要求进行配置及功能的增减。路灯控制箱与控制中心的传输媒介采用无线通讯方式。

　　在设计中，监控中心通常采用冗余的通信方式，当检测到主通信故障或异常时，计算机自动切换成副通信电台进行通信，另一方面，计算机平时保持数据（令牌数据和检测到的数据）同步，这样就保证了通信数据的完整。
　　控制中心由数据服务器、中心服务器、管理工作站、GIS工作站及监控工作站组成。
　　（1）数据服务器：主要负责通信网络管理，数据采集、发送、信号转译，实时数据服务，控制切换、数据热备等功能。
　　（2）中心服务器：负责数据存储，历史数据服务，远端数据查询服务，各种管理数据的服务以及监控中心的网络管理，提供中心数据库服务。
　　（3）管理工作站：提供用户数据管理服务，提供用户管理人机界面，定制各种报表等功能。
　　（4）GIS工作站：提供用户GIS平台，用户可以进行地理基础信息的建立和管理。
　　（5）监控工作站：提供用户实时数据查询服务，提供用户人机界面，发出报警信息，为操作员提供监控管理灯光网的手段，具体应用于路灯网及相关地区亮灯工程的监控管理的人机接口。
　　监控工作站的图形可以直接投影到监控中心的大屏幕上。
2 系统功能
2.1 本地监控能力
   前端采集设备应具备以下功能：
　　（1）快速的采集能力和计算统计能力。在两次轮巡间隔（500点计算）内，可以完成多次采集。在中心轮巡到每个前端采集设备时，每个前端采集设备可以将在此段时间内的平均值上送到监控中心（对于模拟量 ）。
　　（2）报警判断和反应。前端采集设备能自动根据相关配置判断报警的发生并及时上送到监控中心。
　　（3）自检能力。在前端采集设备发生意外以至不能正常工作时，能自动重新启动。
　　（4）远程维护能力。具体方式可以采用远程拨号方式拨入到前端采集设备。
2.2 监控中心的功能
　　（1）通信处理功能。无线通信的热备方式应用、点到多点的通信透明传输和通信网络的通信令牌处理 。
　　（2）数据采集汇总和处理功能。监控中心汇集和处理包括分控中心的所有信息，检测每路路灯线路的电压、电流等工作参数；检测各路灯站点（开关箱）的开关状态及故障信息；控制各路灯站点（开关箱）按照一定逻辑进行开关动作；及时检测并报告整条路灯线路的灯亮率，并作出相应处理。　　
    （3）系统操作和维护功能。路灯数据记录的管理、友好的人机界面、数据存储及用户报表打印；维护人员信息管理及派工单调度、路灯数据的统计、多种报警信号不同形式（光、声、BP机报警）的表现；能实现监控系统的相关联动、可进行报警优先级设定。
　　（4）数字地图处理功能。与地理信息相结合的数据库系统；建立基于GIS系统基础上的地理图与示意图相结合的完整准确的线路资料；系统采用GIS技术，一种能够描述图纸类空间数据信息的信息化管理手段，首先使用空间数据信息管理工具将传统的电信图纸资料管理起来，将其以电子图形的方式存放于计算机中，即建立基于合适比例尺电子地图的“电子化”电信图纸资料库，将图纸上的图形设备“数字化”，建立以图形为索引的设备参数数据库。考虑到现有大量的主干图和配线图，因此采用扩展的GIS技术，支持基于地理背景的图纸，同时也支持基于无地理背景的逻辑图；系统建立在先进的GIS技术之上，在一体化的软件控制下使图纸及其属性数据的录入、修改能方便地实现，在友好的窗口界面上，用户可选择变更、查询、统计和打印输出等。
　　（5）辅助管理功能。建立统一的线路规划、设计、工种和维护的管理系统，实现在线路上的“无纸化 ”管理；建立基于计算机网络系统的计算机辅助管理，共享资料，提高服务响应时间，提高线路与设备的使用率；通过建立该系统，在计算机内建立线路维护工作中所需要的必备原始资料；将图上有关设备、线路信息输入相应的表格或数据库；知道线路、设备的部分信息时，可以以此为特征（如配变号），迅速查找到相应的线路和设备，显示或输出使用，并可以从图纸上关联查找其它相应的信息，可迅速准确地确定故障地点 、用户地点、线路、设备、管道等详细信息；实现从规划、设计、施工到维护的工程管理，实现数据共享。
3 系统特点
     从系统的实用性、灵活性、开放性、安全性、先进性、可扩展性等方面来看，系统具备以下特点：
　　（1）多样的网络接入方式。可将系统软件安装在便携式计算机中，通过网络接口使用户在大楼的任何地点均可进行系统监控和信息交互；在本地局域网及广域网中，任何合法地址用户均可以通过用户及口令的验证，登录到本系统中；系统通过WEB服务，可以在各个其他地方通过拨号上网，登录到本系统中，验证用户及口令正确后，访问系统资源。
　　（2）健全的应用结构。充分考虑系统的职责划分和相互关系，使系统用户相互协调工作，最大限度地发挥系统的效率。同时，还考虑到今后与其他网管系统的互操作能力；基于TCP／IP的网络系统可以提供接入用户进行监测、控制和管理的服务；
采用基于客户机／服务器模式的分层管理方式和面向对象的设计方法，同时在多媒体系统实现过程中还广泛应用了分布处理及多线程等先进的计算机技术，确保系统的高效率运行。
　　（3）方便的系统扩展。系统的各个用户终端与中心结成一个完整的网络应用结构，数据依照标准网络协议进行传输与交换，系统易于扩展；各用户之间通过TCP／IP协议进行数据交流，便于同其他系统的数据交换，确保系统有良好的开放性；系统提供用于扩展的接口。
　　（4）良好的体系结构。客户机／服务器的体系结构：即用户作为客户，监控中心的服务器提供服务，客户通过自动访问服务器获取各种信息：递阶式结构：即可在不同地点，多人同时按照一定的优先级进行信息交流。访问权限按照一定的级别排列，级别越高访问资源也越多；令牌工作方式：确保系统有效地利用通信资源，同时利于建立良好的通道处理机制。
　　（5）简易的多媒体数据库维护。系统可以将数据以及图文信息自动或手动记入多媒体数据库中；本系统采用国际通用数据库来存取数据，安全性好，管理维护非常方便，并且系统不断对数据库进行备份，当数据库出现损坏时，系统可以随时对数据进行恢复；提供对本系统使用的数据库进行维护的接口，任何合法用户通过该接口可以对数据库实连续运转；系统提供五级安全口令，供系统管理员设定各有关人员的安全级别 。使用低等级的口令对不同区域、设备具有不同的操作权限；采用实时性系统设计，具有对事件的快速响应能力；安全管理选项构成了类的属性集，有效的安全授权和鉴权构成了类的行为集。同时对安全管理的实施都有必要的日志跟踪。
　　（7）开放的数据接口。具有良好的网络互连性，可与多种异种计算机和操作系统互连，构成更大规模的监控管理一体化系统；采用标准的通信协议，可采用多种通讯介质，实现大范围的系统服务；支持标准的网络协议，采用TCP／IP网络传输协议，并可根据用户的要求提供通信规约，充分为用户发展考虑，可利用用户原有基于客户机／服务器的体系资源，如OA办公自动化系统，提高了工作效率。
4 运行效果
    一期工程控制范围涉及杭州市湖滨路、西湖大道等10个主要道路和苏堤、白堤等20多个环西湖园林景点 ，系统试运行半年来，无论是节假日还是举行大型活动，亮灯都实行遥控指挥，集中管理，做到多种亮灯策略的配合，适应城市亮灯的不同需求，同时系统实行运行监控，任何一个地方发生故障，路灯管理所的大型显示屏上马上显示出故障的时间、情况、线路名称，并自动打印工作票，指导技术人员在最短时间到现场抢修 ，不需人工巡视和市民反映。
　　目前，该系统通过了浙江省电力公司、浙江大学和市电力、城建等部门的专家验收，认为这一系统是浙江省首家城市公用照明监控管理系统，也是国内首次将景区泛光灯和城区路灯照明系统集中联网监控，具有采用地理信息系统（GTS）支持大屏幕显示与负荷控制联系等特点的城市公用照明实时监控系统。该系统的启用有利于确保交通安全、社会秩序的稳定和方便人民生活，以及减人增效和节约能源，将带来良好的社会效益和经济效益。