巨川電氣城市路燈自適應(yīng)故障報(bào)警方案設(shè)計(jì)      來源：http://www.cc10085.com/

摘  要：本文基于南通市路燈綜合管理平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)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(shí)時(shí)報(bào)警的需要，設(shè)計(jì)了路燈自適應(yīng)故障報(bào)警方案。重點(diǎn)闡述了方案的設(shè)計(jì)思路、關(guān)鍵技術(shù)和具體實(shí)施。經(jīng)過一段時(shí)間上線運(yùn)行，結(jié)果表明該方案可較好滿足路燈故障報(bào)警需要，減少路燈故障巡查人員工作量，提高報(bào)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(guó)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(shí)，隨著無(wú)線通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(duì)遠(yuǎn)端的研究對(duì)象和目標(biāo)進(jìn)行控制，系統(tǒng)按照控制中心主控機(jī)上的各項(xiàng)參數(shù)和控制目標(biāo)來對(duì)遠(yuǎn)端執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。

(2) 遙測(cè)：對(duì)被測(cè)對(duì)象的參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的間接測(cè)量，也就是系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)獲取遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)模擬量參數(shù)的功能。

(3) 遙信：把被控對(duì)象的動(dòng)作結(jié)果和故障信息送回到控制端，也就是系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)獲取遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)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?cái)?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(duì)超出范圍的異常值進(jìn)行報(bào)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(duì)環(huán)境保護(hù)的要求日益提高，路燈控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)升級(jí)，采用了分時(shí)段開關(guān)路燈、根據(jù)照度調(diào)整降低照明亮度進(jìn)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(bào)警機(jī)制不能及時(shí)、準(zhǔn)確反饋路燈監(jiān)測(cè)值的異常，提供故障報(bào)警，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

1、由于不能分時(shí)段對(duì)電流值設(shè)定閾值，路燈維護(hù)人員只能設(shè)定某一時(shí)段的電流閾值，各時(shí)段均以此為參考進(jìn)行報(bào)警，導(dǎo)致大量錯(cuò)報(bào)、誤報(bào)。

2、路燈線路調(diào)整以后，需要人工測(cè)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(yùn)行電流范圍，故而多次測(cè)量，浪費(fèi)人力。

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

2.  方案設(shè)計(jì)

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）。“全夜”路燈會(huì)在傍晚亮起，清晨熄滅?！鞍胍埂甭窡魰?huì)在半夜根據(jù)設(shè)定的時(shí)間熄滅。另外對(duì)于“全夜”路燈和“半夜”路燈還存在通電亮燈后的4個(gè)小時(shí)和7個(gè)小時(shí)進(jìn)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(shí)間范圍的電流值是不同的。

現(xiàn)有無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)每處控制箱的24路分支電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并通過TCP/IP協(xié)議對(duì)外發(fā)布監(jiān)測(cè)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(gè)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(wàn)條。

每天路燈的通電開燈時(shí)間、半夜熄滅時(shí)間、早晨斷電熄滅時(shí)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(gè)時(shí)刻實(shí)時(shí)對(duì)外發(fā)布。

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

現(xiàn)有路燈監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)路燈控制箱各分支電壓、電流均有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并采用TCP/IP協(xié)議對(duì)外發(fā)布監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)^[3]。本方案設(shè)計(jì)采用Windows系統(tǒng)服務(wù)的方式將監(jiān)測(cè)電流數(shù)據(jù)接收、解析、存儲(chǔ)到SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中，為后續(xù)提供數(shù)據(jù)計(jì)算依據(jù)。

根據(jù)后續(xù)故障報(bào)警要求，方案對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，選取每個(gè)控制箱各支路電流白天12時(shí)到12時(shí)15分、傍晚開燈后1小時(shí)到1小時(shí)15分、開燈后4小時(shí)到4小時(shí)15分、開燈后7小時(shí)到7小時(shí)15分四個(gè)時(shí)間段的監(jiān)測(cè)數(shù)值記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中。結(jié)合電流標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算要求以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(shí)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(cè)報(bào)警

根據(jù)接收到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)確定控制箱、所屬時(shí)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(cè)數(shù)據(jù)是否異常，決定是否報(bào)警提示。

如果接收到的數(shù)據(jù)屬于采樣時(shí)間范圍內(nèi)接收到的，并且該數(shù)據(jù)屬于故障報(bào)警數(shù)據(jù)，則該數(shù)據(jù)不再記錄進(jìn)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(cè)量數(shù)據(jù)為正態(tài)分布、且測(cè)量次數(shù)足夠多時(shí)，如果某個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)的剩余誤差的絕對(duì)值滿足條件（大于三倍標(biāo)準(zhǔn)差），就可以認(rèn)為該測(cè)量值是可疑數(shù)據(jù)，應(yīng)該剔除。

上述檢驗(yàn)方法簡(jiǎn)單、使用方便。當(dāng)測(cè)量次數(shù)N 較大時(shí)，是比較好的方法。一般適用于N>10 的情況，N<10 時(shí)，萊特準(zhǔn)則失去判別能力。本方案中設(shè)計(jì)的樣本表15天每個(gè)支路同一時(shí)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(shí)現(xiàn)

4.1  數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

表名：Sample（采樣表）

表名：Tolerance（閾值表）

4.2  運(yùn)行截圖

監(jiān)測(cè)值采樣

路燈標(biāo)準(zhǔn)值

路燈異常報(bào)警

5.  結(jié)論

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

參考文獻(xiàn)：

[1] 梁云, 賀新軍, 孔美鳳. 新一代無(wú)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(bào), 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(jì)[J]. 照明工程學(xué)報(bào), 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(cè)數(shù)據(jù)無(wú)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(shí)用測(cè)試技術(shù), 2002, 28(2):33-34. DOI:10.3969/j.issn.1674-5124.2002.02.015.