巨川電氣城市路燈自適應(yīng)故障報警方案設(shè)計      來源：http://www.sghventures.com/

摘  要：本文基于南通市路燈綜合管理平臺建設(shè)項目，以路燈監(jiān)控數(shù)據(jù)接收、分析為基礎(chǔ)，兼顧路燈故障準(zhǔn)實時報警的需要，設(shè)計了路燈自適應(yīng)故障報警方案。重點闡述了方案的設(shè)計思路、關(guān)鍵技術(shù)和具體實施。經(jīng)過一段時間上線運行，結(jié)果表明該方案可較好滿足路燈故障報警需要，減少路燈故障巡查人員工作量，提高報警準(zhǔn)確率。

關(guān)鍵詞：路燈故障；自適應(yīng)；數(shù)據(jù)分析

1.  引  言 

隨著我國城市現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，城市路燈照明得到快速發(fā)展。與此同時，隨著無線通信技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，目前大多城市都建立了城市照明監(jiān)控系統(tǒng)，俗稱“三遙”系統(tǒng)^[1]。該系統(tǒng)主要功能有：

(1) 遙控：對遠端的研究對象和目標(biāo)進行控制，系統(tǒng)按照控制中心主控機上的各項參數(shù)和控制目標(biāo)來對遠端執(zhí)行機構(gòu)進行控制。

(2) 遙測：對被測對象的參數(shù)進行遠距離的間接測量，也就是系統(tǒng)具有實時獲取遠程現(xiàn)場的各項模擬量參數(shù)的功能。

(3) 遙信：把被控對象的動作結(jié)果和故障信息送回到控制端，也就是系統(tǒng)具有實時獲取遠程現(xiàn)場的各項開關(guān)量參數(shù)的功能 。

通過以上系統(tǒng)可以較好獲取到路燈的監(jiān)控數(shù)據(jù)，近年也有部分較新的系統(tǒng)能夠設(shè)定電流的范圍，對超出范圍的異常值進行報警，為路燈檢修提供便利^[2]。

南通市城市照明管理中心也在其路燈照明網(wǎng)絡(luò)采用了以上系統(tǒng)，為其工作帶來了較多便利。但是近年來，隨著對環(huán)境保護的要求日益提高，路燈控制系統(tǒng)進行了改進升級，采用了分時段開關(guān)路燈、根據(jù)照度調(diào)整降低照明亮度進行控制，以提高城市照明的質(zhì)量和節(jié)能水平。采用這些手段降低能耗后，發(fā)現(xiàn)路燈原有故障報警機制不能及時、準(zhǔn)確反饋路燈監(jiān)測值的異常，提供故障報警，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

1、由于不能分時段對電流值設(shè)定閾值，路燈維護人員只能設(shè)定某一時段的電流閾值，各時段均以此為參考進行報警，導(dǎo)致大量錯報、誤報。

2、路燈線路調(diào)整以后，需要人工測量電流值后錄入到監(jiān)控系統(tǒng)中，單次采集不能較好反映路燈運行電流范圍，故而多次測量，浪費人力。

為解決以上問題，本文設(shè)計了一套基于現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自適應(yīng)路燈故障報警方案。

2.  方案設(shè)計

2.1  現(xiàn)狀描述

目前南通市路燈管理中心的路燈主要分為三大類，“全夜”路燈、“半夜”路燈和“常亮”路燈（隧道）?！叭埂甭窡魰诎砹疗穑宄肯?。“半夜”路燈會在半夜根據(jù)設(shè)定的時間熄滅。另外對于“全夜”路燈和“半夜”路燈還存在通電亮燈后的4個小時和7個小時進行降低亮度和提升亮度的設(shè)定，這就導(dǎo)致了路燈所處不同時間范圍的電流值是不同的。

現(xiàn)有無線監(jiān)控系統(tǒng)對每處控制箱的24路分支電流進行實時監(jiān)測并通過TCP/IP協(xié)議對外發(fā)布監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)布的頻率約為一次每分鐘。目前南通市路燈管理中心管轄范圍內(nèi)擁有五百多個控制箱，后續(xù)還有增加，每天發(fā)布的數(shù)據(jù)量約為1700多萬條。

每天路燈的通電開燈時間、半夜熄滅時間、早晨斷電熄滅時間是根據(jù)當(dāng)日的光照、亮度等因素確定的，通過現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)將這三個時刻實時對外發(fā)布。

2.2  數(shù)據(jù)接收、采樣、標(biāo)準(zhǔn)值計算

現(xiàn)有路燈監(jiān)控系統(tǒng)對路燈控制箱各分支電壓、電流均有監(jiān)測數(shù)據(jù)，并采用TCP/IP協(xié)議對外發(fā)布監(jiān)測數(shù)據(jù)^[3]。本方案設(shè)計采用Windows系統(tǒng)服務(wù)的方式將監(jiān)測電流數(shù)據(jù)接收、解析、存儲到SQL Server數(shù)據(jù)庫中，為后續(xù)提供數(shù)據(jù)計算依據(jù)。

根據(jù)后續(xù)故障報警要求，方案對接收的數(shù)據(jù)進行采樣，選取每個控制箱各支路電流白天12時到12時15分、傍晚開燈后1小時到1小時15分、開燈后4小時到4小時15分、開燈后7小時到7小時15分四個時間段的監(jiān)測數(shù)值記錄到數(shù)據(jù)庫中。結(jié)合電流標(biāo)準(zhǔn)值計算要求以及數(shù)據(jù)存儲等方面的考慮，數(shù)據(jù)樣表中保留最近15天的采樣數(shù)據(jù)。

每天中午根據(jù)最近15天的采樣數(shù)據(jù)，選取控制箱同一時間段該支路電流的所有樣本值，根據(jù)萊特準(zhǔn)則^[4]剔除粗差后取平均值作為該支路標(biāo)準(zhǔn)值。

2.3  監(jiān)測報警

根據(jù)接收到的監(jiān)測數(shù)據(jù)確定控制箱、所屬時間范圍、電流支路，從電流標(biāo)準(zhǔn)值表中取出電流標(biāo)準(zhǔn)值，并判斷該監(jiān)測數(shù)據(jù)是否異常，決定是否報警提示。

如果接收到的數(shù)據(jù)屬于采樣時間范圍內(nèi)接收到的，并且該數(shù)據(jù)屬于故障報警數(shù)據(jù)，則該數(shù)據(jù)不再記錄進采樣表中，以確保后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)值的準(zhǔn)確性。

2.4  流程圖

預(yù)警數(shù)據(jù)處理流程圖

3.  關(guān)鍵技術(shù)

3.1  采樣數(shù)據(jù)粗差剔除——萊特準(zhǔn)則

萊特準(zhǔn)則又稱為三倍標(biāo)準(zhǔn)差法，在測量數(shù)據(jù)為正態(tài)分布、且測量次數(shù)足夠多時，如果某個測量數(shù)據(jù)的剩余誤差的絕對值滿足條件（大于三倍標(biāo)準(zhǔn)差），就可以認為該測量值是可疑數(shù)據(jù)，應(yīng)該剔除。

上述檢驗方法簡單、使用方便。當(dāng)測量次數(shù)N 較大時，是比較好的方法。一般適用于N>10 的情況，N<10 時，萊特準(zhǔn)則失去判別能力。本方案中設(shè)計的樣本表15天每個支路同一時間段接收到的采樣數(shù)據(jù)約為200條，能很好滿足萊特準(zhǔn)則的使用條件。

4.  方案實現(xiàn)

4.1  數(shù)據(jù)庫設(shè)計

表名：Sample（采樣表）

表名：Tolerance（閾值表）

4.2  運行截圖

監(jiān)測值采樣

路燈標(biāo)準(zhǔn)值

路燈異常報警

5.  結(jié)論

根據(jù)上述方案，筆者編寫了一個用于監(jiān)測路燈故障的Windows系統(tǒng)服務(wù)，部署到故障監(jiān)測電腦上。經(jīng)過一段時間上線運行，目前該服務(wù)能夠準(zhǔn)確將路燈電流波動異常情況及時反饋到南通市路燈綜合管理平臺（路燈管理中心業(yè)務(wù)平臺），并結(jié)合業(yè)務(wù)系統(tǒng)短信平臺及時發(fā)送短信到相關(guān)責(zé)任人，為路燈故障報警提供了便利，達到了預(yù)期效果。

參考文獻：

[1] 梁云, 賀新軍, 孔美鳳. 新一代無線通信技術(shù)在城市照明智能監(jiān)控網(wǎng)中的介紹[J]. 照明工程學(xué)報, 2009, 20(2):63-69. DOI:10.3969/j.issn.1004-440X.2009.02.013.

[2] 劉暾東, 郭敏, 陳力. 基于GIS的智能路燈監(jiān)控網(wǎng)站設(shè)計[J]. 照明工程學(xué)報, 2007, 18(4):70-74. DOI:10.3969/j.issn.1004-440X.2007.04.016.

         [3] 康建, 馬小蘭. 基于GPRS及TCP／IP的前兆觀測數(shù)據(jù)無線接收系統(tǒng)的開發(fā)[J]. 高原地震, 2013, 25(2):47-49. DOI:10.3969/j.issn.1005-586X.2013.02.010.

      [4] 夏卓君. 分布圖法在疏失誤差處理中的應(yīng)用[J]. 實用測試技術(shù), 2002, 28(2):33-34. DOI:10.3969/j.issn.1674-5124.2002.02.015.