智能照明控制系统原理【智能监测与辅助控制系统的数据处理设计】

摘 要：本文以变电站智能监测为背景，探讨数据处理系统的设计和开发。主要介绍了智能监测与辅助控制系统的开发平台和关键技术，及其数据处理的流程和处理过程。并对以后数据处理的发展进行了展望。
关键词：智能监测与辅助控制；数据处理;通信网关
引言
智能监测与辅助控制系统主机系统包括三部分：通讯网关、客户端、Java主机应用平台。通讯网关724小时运行，用于采集各子系统数据和转发主机控制命令；客户端用于系统初始化时配置图像信息并提供视频、实时数据、告警数据及手动处理功能；Java主机应用平台724小时运行Web服务器，负责加工处理通讯网关采集的数据并提供控制命令，能通过IE查看实时数据、告警数据，同时提供实时数据、告警数据给客户端。
数据处理是Java应用平台的核心内容，是客户端、IE展示实时数据和告警数据的基础，是主机系统实现智能联动转发控制命令给子系统的处理核心。数据处理根据知识库配置信息，串联数据访问服务，从而达到加工处理通讯网关采集上送数据，提供处理后实时数据、告警数据、控制数据的功能流程。
1智能监测与辅助控制系统
11智能监测和辅助控制系统子系统
变电站配置的图像监视、安全警卫、火灾报警、消防、给排水、采暖通风等系统，它是由特定的软硬件组成的，能够完成监视和一些辅助控制功能的系统。
智能监测子系统英文命名Intelligent SubSystem，简称ISS。
12智能监测和辅助控制系统主机系统
部署于变电站和集控站，基于物联网技术的变电站智能监测及辅助控制系统的管理系统，由数据服务器、应用服务器、通讯网关以及运行于这些硬件平台上的软件系统组成。通过传感网测控平台接收各子系统的数据，存储并实时展现出来；评估变电站的运行状态，自动判出各类异常情况，执行判断结果，实现辅助系统间的协调联动，消除异常情况造成的影响；监测辅助系统的运行状态，执行远方集控中心的各项命令。
13通讯网关
属于主机系统的一部分，本身是嵌入式计算机；部署在变电站或者集控站，能以标准通讯方式连接本地的各个子系统，接收各子系统的数据，并能对子系统进行控制。
通讯网关英文命名：Communication Gateway，简称CGW。
2数据处理的内容和流程
21数据处理的内容
数据处理包括三部分内容：知识库、数据访问服务、数据处理专家。知识库用于提供监测类型、监测类型参数等基础信息的配置，数据访问服务是数据处理的数据来源和最终去处，数据处理专家是数据处理的核心。
22数据处理的原则
数据处理设计遵循标准性、独立性、扩展性、实用性设计原则。
221标准性
规范和标准是信息化建设的重中之重，是信息化成熟和发达程度的集中体现。知识库是智能监测与辅助系统标准化和规范化得集中体现。
222独立性
将知识库、数据访问服务、数据处理专家从数据处理中分离开，解耦设计实现各部分的独立性。
223扩展性
随着物联网在线监测技术的不断发展可以进行相应扩充，满足智能监测与辅助控制系统持续发展的要求。
224适应性
面向实际应用，降低复杂度，考虑与综自动化等相关信息系统的接口。
23数据处理流程图
数据处理主要有以下几部分组成：数据访问服务、知识库和数据处理专家。
数据处理流程如下图所示：
图1数据处理流程
Fig 1 Flow of Data
图 2 数据处理流程图
Fig 2 Flow of data processing
3数据处理过程
31知识库
实现监测类型、监控类型参数、监测类型版本、模型参数、监测模型版本、告警规则、控制规则、控制命令等的灵活配置。保证系统的良好扩展性、灵活性。
主要有以下功能模块:变电站、变电站监测类型、监测类型、监测类型参数 监测类型参数版本、告警规则配置(根据参数配置)、告警点规则配置、命令配置 控制规则配置。
32数据访问服务
数据访问服务Java主机应用平台开发给客户端和通讯网关的一个数据访问接口，为客户端和通讯网关提供数据访问的服务。服务内容主要包括下面几个大类：通讯网关采集监测数据的存储、通讯网关采集状态量数据存储、通讯网关检索控制数据、通讯网关回执控制执行；客户端读缓冲区实时监测数据、客户端读缓冲区实时状态量数据、客户端检索告警数据、客户端写手动控制数据等。
33数据处理专家
数据处理专家将知识库和数据访问服务串起来，加入处理逻辑实现数据处理核心。
331数据解析
数据解析包括两部分解析：通讯网关交互数据串解析，客户端交互数据串解析。
需要解析的数据串包括root节点和data节点两部分。
解析root节点数据信息获取公共部分信息，如站、子系统、数据类型等。
解析data节点数据信息获取实时监测和变位事件数据信息。
332告警处理
根据告警规则配置及接收的实时监测数据，处理后获取告警信息。
告警处理：一、针对监测数据根据点告警规则或参数告警规则进行告警处理得到告警信息(需要结合综合点表找到告警数据点号)；二、子系统上送的告警事件(需要结合综合点表找到告警数据点号)。
333控制处理
根据控制规则配置、控制命令及接收的实时监测数据等，处理后获取控制信息。
控制处理：一、针对监测数据根据控制规则进行控制处理得到控制信息(需要结合综合点表找到控制数据点号)；二、子系统上送的告警事件根据控制规则进行控制处理得到控制信息(需要结合综合点表找到控制数据点号)。
334数据访问
通过数据访问功能，可以将告警、控制、状态量等信息存入数据库及数据缓存区，并进行相应的日志记录 *** 作。
4 展望
进入2010年,电力通信行业的数据处理信息化步伐加快,步子更加坚实。在充分调研的基础上，电力制定了集团公司企业的信息化建设规划和实施计划。总体看信息化建设规划，有别行业的各企业于过去的期间制定的信息化规划。应当说，电力企业的数据处理的科学性、安全性上表现突出，在项目建设上又很具体，具有可 *** 作性和有效性。数据处理的设计与发展对电力企业的信息化发展发挥重要作用。它的实现，将会为数字化电网和信息化企业的形成起到巨大的推动作用。
参考文献
[1]孙军平,盛万兴,王孙安新一代变电站自动化网络通信系统研究中国电机工程学报,2003,23(3):16-19

1)、高性能载波模块根据电力线载波的特点，采用高性能的扩频载波通讯控制模块。
2)、路由与中继技术为了提高电力载波通讯的可靠性，通过采用相应的路由和中继技术实现电力载波通讯在道路照明单灯控制上的可靠应用。
3)、可靠性、稳定性处理由于路灯中补偿电容的使用，电路阻抗变得很小，可以通过采用阻波技术以减小载波衰减，通过路由、中继技术增加通讯距离及可靠性；同时，采用合适的通讯协议及数据校验方式提高系统可靠性；控制器元件均使用工业级器件。更多细节还可以联系一家叫巨擘科‎‎技的公‎‎司，他们公‎‎司的智慧灯杆系统做的很专业。

Internet of Lamp (IOL), “灯联网”顾名思义，就是将所有灯具进行联网，简单讲就是单灯联网。艾贝斯灯联网是物联网在照明行业的一个具体应用，是物联网的一个子集，它是物联网技术和市场高速发展的必然结果和趋势！艾贝斯灯联网 (Internet of Lamps)指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备(智能灯具)，通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通（M2M)、应用灯联网平台的大集成（Grand Integration)，在内网（Intranet）、专网（Extranet）、和/或互联网（Internet）环境下，经过处理后，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、远程控制、远程单灯调光节能、故障定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面远程调度、监视等管理和服务功能，实现对管辖区域内的照明系统实现“单灯”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化。来自艾贝斯。

新基建作为当下数字经济发展与实体经济的重要黏合剂，也是当下云计算基础设施产业的重要推动力之一。特别是2020年伊始的突发疫情，各行各业对于智能化的需求日益剧增，对于数字转型给予了前所未有的重视，同时也相对地增加了智能控制系统的设计要求难度，商业化智能控制系统的发展也将促使人们对于如何将物联网设备更好利用的反思，而智能控制系统要升级，背后离不开云计算服务力的支撑。
云计算按服务模式可分为基础设施即服务、平台即服务、软件即服务，其中软件即服务对于大部分用户而言是最为便捷的，按照云供应商提供现成的云应用，即可参与服务后台的软件、硬件、数据安全等。但在过去，传统厂商与云服务商之间并没达成明确的共识，中小传统企业仍未达到大规模上云服务的状态。
一般来说，目前存在几个问题，例如接上云端后，设备能不能做到互通互联的标准哪些智能应用产品具体落地方案与此同时，基于对数据安全性、可扩展、可管理、性能、存储空间和成本效益等需求的综合考量，混合云正在逐步成为中国企业用云的主流模式。
晶讯软件云端解决方案架构
以晶讯云为例，晶讯软件云端解决方案涉及许多要素的相互配合，共同为智能化提供完整的云平台。该方案的关键是晶讯云平台，是传统厂商与云服务商之间友好的桥梁。晶讯软件云端解决方案包含以下内容：
1消费者端可通过晶讯云智能控制产品并作用于各大知名云平台；2企业端可通过晶讯云设计语音植入、APP定制/创新、传感器以及模块定制等。
让每位用户对不同品牌的产品进行智能控制，做到数据交互、云端交互的同时，真正实现多平台的发展模式。
场景照明设备管理
云时代的智慧生活，不仅推动了制造业朝精细化方向发展，还能让照明行业朝智能化方向大步迈进，丰富多功能的产品可持续满足用户需求的同时，亦能全方位的增加各领域用户的粘性。例如教育部、学校、家长以及学生之间的关系密不可分，但同时又是相互各自独立。从保护学生视力健康角度出发，由于实际情况不相同、管理范围广等因素，不能做到面面俱到。而云服务的理念就是要覆盖到社会方方面面，智能教室也不例外。
通过晶讯云平台提供教室场景照明以及执行多项管理任务，同时检测环境变化以控制其 *** 作，让教室中每一台照明以及相关的设备都发挥出数据分析和远程监管的作用，从而以学生学习时间、用眼健康情况等数据分析，将家长沟通群、学校健康平台、教育部平台紧密联系起来。
另外，照明设备皆由晶讯平台化管理，包括了平时的日常维护、设备应用的配置、智能照明设备的安装、便捷省时的物流运输以及售后仓库调货配送服务。具体详情可参考下图显示内容。
晶讯云平台可提供丰富的解决方案、曾与阿里巴巴合作开发专属sig-mesh自主应用协议，并在2020年里打造多功能Combo蓝牙协议及其应用，对于低成本驱动方案的优化，有非常好的经验，并可以快速满足客户个性化需求，不管是模块定制、平台化管理、云端接入的情况，都能做到一应俱全。
值得一提的是，晶讯云同样适用于酒店管理平台，国内外著名照明企业大多数都采用了晶讯的智能照明方案。

智慧路灯是一种“前台”单独的“站点”形式，物联网是在“前台”所有“站点”通过5G技术输送到“后台”，再进行“数据计算”的“智慧形式”。这里的物联网路灯是指多个智慧路灯形成的一个客观的网络。

简单的来说智慧路灯是前端的收集资料的站点，物联网路灯是多个智慧站点形成的系统。

景区智慧路灯

　基于模块化、柔性设计的多功能LED灯具，改变传统路灯从模具投入开始的高成本，化整为零，通过几个单元模组，组成一个六边形或圆形的路灯，同时单个模组之间通过个数或类别可以重新组成十余种新的款式的路灯，根据不同的路形采用不同数量或类型的模组，同时除了作为路灯和庭院灯的用途外，单个模组还可以作为壁灯、投光灯、草坪灯进行使用。具有开发成本低，造型变幻多端，同时采用路灯感应及声控光控技术，根据周围人群的活动，决定在多远距离内开启某盏路灯以及控制单盏灯具的亮度的强弱，模块中的LED辅助光源还附加一定的寓意，例如赤橙黄绿青蓝紫，代表周一到周日等主题寓意。
主要技术参数：
本项目实现LED单元模块组合灯具+物联网+智慧照明系统：主光源与辅光源模块组成一个单元，分别可以进行三个单元的主辅光源的多种形式共计12种形式的组合，侧装连接件配合主辅光源，则可以进行2种形式以及配合灯杆组合的更多变化的道路路灯形式的组合。草坪灯、壁灯、投光灯、以及辅光源模块拼组图案可作为楼体亮化的装饰性光源。
　本项目同时将物联网技术与智慧照明系统融入到LED模块化灯具的设计之中，使得本项目产品拥有了比常规LED产品更多的技术优势和时尚情节，除了灯具本身的多功能、多组合及LED辅光的寓意色彩外，配合物联网技术与智能照明系统，引领了LED灯具设计潮流，是当前LED照明灯具发展的必然趋势。这种创新技术使得模具开发成本降低，是“可持续发展”的重要体现。多组合的多功率的变化形式，能满足更多路型及不同照度路段的需求，又将“可循环经济”发挥到极致。
本项目的多模块间的反复组合，又适应当前人性化选择的理念。在提升产品本身性能、特色的同时，又使每个细节完美，是节能环保、良性循环的又一重要体现。同时，以物联网为纽带，以智慧照明管理终端为管理节点，体现现代化、智能化的集检测、管理、控制为一体的城市照明管控体系，使路灯的管理摆脱传统管理模式，用智能手段降低路灯管理成本，减少路灯运行费用。
本项目LED单元模块组合灯具与物联网及智慧照明系统相结合填补LED灯具低成本多变化方面的空白，将“智能”、“环保”、“多能”的理念，应用到LED灯具之中，大大推动LED照明技术的广泛应用。
>目前来看，智能照明的应用还是极为广泛的，可以说，越大的场景、越复杂的场景就越是需要上智能照明系统。
回想一下，火车站的候车大厅、机场的航站楼、大型的商业综合体，抬头看一看，灯光可谓是无处不在。还有影剧院、音乐厅那美轮美奂的穹顶，那可都是灯光营造出来的效果。
这样就带出了几个问题：
1、灯光照明回路动辄数以百计数以千计，如何管理？安排个大爷在配电房拉闸肯定不现实。那么多灯，啪的一下全开，那瞬时电流我估计一下子就把断路器给冲跳闸了。为了避免冲击，最好的办法还是时序开启，在一定的时间段内逐个回路的开启照明。
2、灯光也是有各种用途的，有的负责日常照明，有的负责营造气氛，有的负责拗造型，各司其职。什么样的场景下（演出、集会、放映），什么样的时段里（上班、下班、节假日），开哪些灯，也是有讲究的，大爷他能记得住吗？就是记得住手脚也没那么快呀。
3、灯光是建筑里面的耗能大户，仅次于空调，出于节省电费的考虑，管理者只要维持一定的照度，在阳光强烈的时候少开灯，阴天的时候多开灯；或者走廊里有人的时候就开灯，人一走灯就灭，省点电费。大爷……大爷你醒醒！
所以，智能照明系统就是为了解决以上三个痛点的：批量控制、分组控制、感应控制。
智能照明的功能：
智能照明的实现手段：
1、灯光开闭
2、亮度调节
3、窗帘控制
4、风机盘管控制
控制模式包括：
当前，智能照明主要可分为三大派系：
1、传统派，用PLC、RTU实现灯光控制。
控制实现：通过终端控制模块的DO继电器模块控制照明回路，组网采用ModBus协议或者Lonworks协议，控制策略存储在主控计算机里，也可通过模块里的计时器实现定时控制，这种控制系统在路灯和高杆灯等简单的照明回路里还有应用，其他精细化场景下基本已被淘汰。
缺点：
极度依赖通信管理机和主控计算机，控制终端的单兵能力差，万一计算机和网发生故障瘫痪，整个系统全歇菜；功能单一，只能做简单的开闭，很难实现多种组合控制；所有 *** 作都要在计算机上完成，本地控制只有简单的按钮，手段单一；铺设大量电缆，接线不便；系统偏硬，功能实现全靠接线，不能通过软件编程来改变灯具和开关的对应关系，基本没办法变更；没有调光功能；联动性太差，对于复杂场景基本没有解决办法。
2、现代派，基于KNX总线的智能照明系统，这是当前市场的主流。
优点就不多说了，KNX系列的智能照明就专门针对传统派里的缺点，可能缺点就是要贵一些吧，但是物有所值，谁用谁知道，另外就是核心芯片掌握在老外手里，国内厂家只能当个搬运工。
3、万物互联派，灯具自带智能照明控制模块。
很多LED灯具大厂已经开始做了，灯具里搭载了物联网芯片，可以精确的实现单灯控制，但是受限于当前的技术水平，还没有大规模推广。
优点：集成度高，智能化程度高，人性化程度高，精细化程度高，将来全部通过无线控制，是5G物联网时代的行业风口，是下一阶段的发展趋势。
缺点：贵，太贵！现在还是有线的多，无线的少，而且大部分场合不需要单灯控制。

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