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IO-8016开关量采集模块应用于城市路灯信号控制系统

2018-03-14 11:27:00      点击:

城市路灯指的是在城区提供给道路照明的灯具,城市路灯具有光亮强度大,功率高,分布范围广,数量众多的特点,从而使得路灯的能耗在整个城市用电中占有一定的比例。如何合理有效即时的控制路灯的开关,使得既能够保证城市照明的需要,又能够最大程度的节省能耗是对于路灯管理的最大挑战。针对路灯的管理,人们想出了各种办法,比如带时间控制控制模块,在设定的时间点上开关路灯,还有就是声控光控路灯在光线充足,无人行走的时候自动关闭路灯。但是上述各种办法存在各种各样的缺陷,不能完全适应多变的情况,人们需要更加方便的控制管理办法。


基于城市对于路灯的各种需要,城市路灯管理系统需要遵循“分散控制,集中管理”的原则实施管控,即路灯控制器分散配置在各个路灯箱里面,控制器再通过通信线路与监控中心的计算机连接,监控中心的服务器对路灯控制器实行远程监控。 但是由于路灯的数量众多且分布在城市的各条道路以及各个角落里面,完全采用有线方式连接工程量浩大且实现基本上不可能,只能采用无线传输方式通信,但是由于路灯数量众多,每个路灯配置一个无线通信节点也不现实,成本高昂以及后期费用巨大,只能采取无线+有线相结合的传输方式进行数据通信。



某城市路灯监控系统,最开始采用定时自动开关以及声控光控方式对路灯进行控制,但是在实际使用过程中发现,定时自动开关控制方式不能适应冬夏季节的光照时间变化,在夏天出现光照情况良好的时候路灯就自行打开,而冬天在夜幕降临的时候,路灯则没有及时打开。还有就是阴天情况下,光照不足但是路灯按照时间设定依然处于关闭状况。而采用光控方式,由于道路灰尘大,经常会将光敏元器件给损坏,导致路灯控制不正常。还有就是路灯出现损坏的情况,只能依靠工人巡查或者出现投诉才能发现,系统的维护非常麻烦。管理者决定采用在线式路灯监控系统对整个城市的路灯实施监管。


在线式路灯监控系统就是监控中心能够实时在线的对全城的路灯进行监控管理,由于路灯是遍及全城的所有道路以及各个角落,采用光纤或者铜线作为传输线路基本上不可行。3G网络具有全覆盖无死角,通信稳定的特点,随着手机3G网络的普及,利用GPRS网络传输数据越来越方便,流量费用也越来越低,利用GPRS网络传输数据成为趋势。管理者决定采用GPRS网络作为传输线路,但是单纯采用GPRS网络则由于路灯数量众多,全部用GPRS DTU模块实施控制的话,不但前期成本高昂(每个路灯要配置一台GPRS DTU模块,所需数量巨大),后期的维护成本(主要是由SIM卡产生的月租费用以及流量费用)也是个不小的负担。


通过多方面的综合评估,施工方决定采用有线+无线相结合的传输方式进行数据通信,即在本地组建小型控制网络控制多个路灯的开关,再通过GPRS网络与远程监控中心连接通信。在此采用的是RS-485总线作为控制网络通信线路。施工方采用公司的NG-316 GPRS DTU模块以及IO-8016开关量采集模块型开关量输出模块作为路灯监控系统的主要设备。在此我们详细描述一下现场的小型控制网络的构成,关于GPRS网络传输部分我们在其他案例中做详细阐述。


IO-8016开关量采集模块模块提供开关量转485功能,向下提供八路开关输出接口以及四路开关量输入接口,开关量输出接口用于控制路灯的开关,开关量输入接口用于采集路灯以及相应设备的运行状态。向上提供一个RS-485接口,该模块支持Modbus RTU协议,可以自行设置地址码,可以多个模块级联在同一个RS-485总线网络中通信。IO-8016开关量采集模块模块则向下提供一个RS-485通信接口,其与多个IO-8016开关量采集模块型模块通过RS-485总线相连,向上与GPRS网络连接,并通过其与远程监控中心的主机相连。


相对于工业现场控制要求精确至毫秒级别的时效性,路灯控制只要在数分钟之内得到响应就不会影响系统的运行。由于本地的控制网络采用RS-485总线通信,一般都是采用轮询方式对各个开关量输出模块实施控制。即监控中心服务器开启一个线程与某个GPRS DTU模块进行TCP连接,基于Modbus RTU协议向与该DTU模块连接的某个地址码的IO-8016开关量采集模块模块下发指令,控制其开关使得与之连接的路灯开关,当确认路灯按照指令动作之后,再向下一个地址码的模块下发指令控制其做相应的动作。依次循环将该控制网络中的路灯全部打开,由于服务器计算能力强,可以同时开启多个线程同时与多个DTU模块通信,基本上可以在几分钟之内将所有路灯按照指令做相应的动作。


采用无线+有线相组合的方式,既方便了现场布线(只需要建设一定数量的小型RS-485总线网络),又节省了后期费用(GPRS DTU模块数量减少了几个数量级,由此需要的手机卡也少了几个数量级,从而系统支付的流量费以及月租费也就成倍的降低)。