智能亮灯监控系统解决方案

1．产品概述

路灯监控一体机能实现路灯终端的数据采集、监控、控制和路灯线缆的防盗、报警，单灯的控制，是亮灯系统与电缆防盗结合体。路灯监控一体机把采集的信息和监控到的路灯数据（如电压、电流等）及时可靠地传送到监控中心，并实时对防盗电缆的电压电流检测，是线缆防盗监测技术和通讯技术，单灯技术的完美结合，同时从监控中心接收控制、设置命令，保证监控中心对路灯进行实时的控制。

1.1特点

●热插拔板卡设计。可以根据系统复杂度选择板卡，板卡之间采用高速的LnxAll总线相连，电气上相互，一个板卡损坏不影响系统运行。

●采用32位主流ARM单片机和嵌入式操作系统，具有很强的可扩充性。

●完善的数据采集。采集的数据可分为智能量和非智能量。智能量例如采集监控一体机旁的电表度数等，非智能量例如开关灯状态、电流、电压等。

●自检。本设备具有完善的自检能力，在发生故障时，能自动向监控中心报告以便及时维护，遇到严重故障则自动重新启动。

●远程维护。可以采用便携机经过通讯网络远程连接到监控一体机，实现故障诊断、复杂参数配置和调整，可以远程复位整个系统或复位某个板卡。

●三相供电。电源板从3相取电，只要其中任何一相有电即可正常工作。

●带外接通讯口RS232×1，RS485×1。

●完善的蓄电池充电电路，具有过充、过放电保护。

●通讯断电复位。监控一体机给选配的通讯设备供电，在3小时内如果没有收到来自监控中心的命令则自动给通讯电源断电以确保通讯设备不死机（例如GSM模块常需要断电复位）。

●可级联。这至少有两个优点，一个是相邻的监控一体机级联后可以共享一个通讯介质，节省通讯成本；另外一个是处于通讯盲区的监控一体机可以通过相邻的监控一体机实现与监控中心通讯，这大大地提高了通讯的可靠性。

●中文的控制面板，可以查询、设置、控制、诊断监控一体机。

●具有良好的电磁兼容性和抗干扰能力。

●具有控制、查询单灯功能。

●具有电缆的通电、断电防盗功能。

●对防盗线路的电压、电流检测。

1.2技术指标

电    源：额定电压220V，允许±20％波动

环境温度：-20℃－55℃

电流测量范围：0~5A，可以通过外接CT扩展

电流精度：1％

电压测量范围：0-260VAC

电压精度：1％

额定功率：不大于15W

时钟精度：优于2分/月

液晶显示：4×8汉字

通讯接口：RS232×1，RS485×1

体    积：40×32×14cm

防盗防区数量：6区

可接单灯数量：200个

1.3支持的通讯方式

本设备提供两个外接通讯口，1个RS232和1个RS485。通过串口可以实现如下通讯方式：

1）有线方式

支持RS232透明传输方式，支持RS485总线编址方式；

可选用LAN方式工作配置，支持TCP/IP协议。

2）无线方式

支持RS-232透明传输方式，可进行RTS延时设置；

支持编址无线传输方式；

支持无线中继工作方式；

单点频方式下，采用竞争应答进行处理。

2．外形和结构原理

监控一体机外形如下图所示。其两侧有4个固定螺丝孔，面板上有液晶显示和操作按键。

图2-1  监控一体机外形图

为了方便现场维护，保证路灯监控的实时性和防盗的功能，我们设计的监控一体机由多个可热插拔的板卡组成，分别为1块通讯板、1块电源板、1块模拟量采集板、1块开关量输出入板、1块载波适配器板、1块防盗断电板、1块防盗CPU板、1块防盗通电板和控制面板。每个板卡都有自己的CPU，它们之间通过我公司研发的高性能LnxAll串行总线连接，互相之间的通讯电气隔离，因此支持热插拔，如果某个板卡有故障，可在监控一体机不断电的情况下，热插拔更换板卡，保证了路灯监控的实时性。另外，单个板卡的故障不会影响整机的工作，例如，模拟量测量板有故障并不影响开关灯的功能，这大大地提高了本机的可靠性和现场的可维护性。下图是监控一体机的结构原理。

本设备的板卡可以选配，最小的路灯控制系统包括主板、一块电源板和一块开关量输出入板，此时不能远程通讯功能，不能电缆防盗监控功能，不能控制单灯，也不能测量电流和电压。一台监控一体机只要这几个板卡工作正常，即可正常开关灯。

机箱内部装有大容量的蓄电池，保证在断电的情况下仍能正常工作至少5个小时，延长了监控一体机的监控时间和历史数据的保存时间，方便断电后的远程故障诊断。

图2-2  监控一体机内部结构图

3．主板和板卡

设备正常工作时，所有板卡上的“运行”指示灯闪烁，如果某一块板卡缺失，“运行”指示灯同步闪烁20次后自动检测该板卡，因而闪烁会有停顿（本设备支持热插拔，因此通讯板要间歇检测板卡是否插上）。

3.1主板

监控一体机主板连接了各个插板模块，下图的主板可以插8个模块。图中上半部用于插插板，每个插槽都有编号，下面的接线端子有与插板对应的编号。左下边的接线端子分别是RS232通讯口、显示板接口。右下角是与强电的接口板。

各端子、插槽说明如下图所示。

图2-3  监控一体机主板

3.2接口板

位于监控一体机主板的右下角，它具有可靠的浪涌抑制功能，为监控一体机提供稳定、安全的工作电源和采样电压。它共有8个接线端子，可以接入两路三相四线输入。左边的4个接线端子接的三相电压给监控一体机的电源板提供交流电源、给模拟量采集板⑥提供测量电压，右边的4个接线端子给通电板⑤提供测量电压。

接线图如下图所示。

图2-4  监控一体机 接口板

3.3电源板

位于主板的⑧号插槽，它为监控一体机的各模块提供正常的工作电压、电流。它有三个指示灯“充电”、“电源”和“市电”。有电时，“市电”灯亮；此时如果蓄电池在充电，则“充电”灯亮；停电后，监控一体机从备用蓄电池取电，电源板上的“充电”、“市电”灯熄灭，“电源”灯亮。

本电源板从三相取电，只要有一相电压即可正常工作。

3.4开关量输出入板

具有8路干节点输入和4路继电器输出。它位于主板上的⑦号插槽，并对应⑦号接线端子，板卡具有8路输入和4路输出。板卡上的指示灯意义如下：

●“电源”指示灯亮表示该板卡得电，如果内部时间丢失（断电一个月以上造成），则其“电源”指示灯不断闪烁；

●“运行”指示灯在该板卡有总线通讯时亮起，其闪烁应该与通讯板上的“运行”指示灯同步。

●“输入1-8”指示8路输入状态，当输入短接时，对应的指示灯亮起；

●“输出1-4”，指示4路输出状态，当输出继电器闭合时，对应的指示灯亮起。

第8路输入为自动控制允许端，必须连接到G2端子后，监控一体机才能自动控制路灯，此时“输入8”指示灯常亮；

接线端子的意义如下：

输入部分，参见下图的“输入”部分，1-8、G1、G2分别对应下面的接线端子。G1是输入1-4的公共端，G2是输入5-8的公共端。注意G1和G2在内部是隔离的。如果有某个继电器的输出要连接到本板卡，则一端连接到G1，另外一端连接到1-4输入，或者一端连接到G2，另外一端连接到5-8输入。

图2-5  监控一体机开关量输出入板端子图

输出部分，参见下图的“输出”部分。1对应着其正下方的两个接线端子，它们连接到该路继电器的公共端和常开触点；2，3，4以此类推。5，6，7空着暂未接到继电器。4个输出继电器的输出端子互相，没有共享一个地线端子，因此可以控制不同相位的交流设备。

图2-6  监控一体机开关量输出入板端子图

3.5模拟量采集板

可以采集路灯监控的3路电压和6路电流。它位于主板上的⑥号插槽，并对应⑥接线端子。

指示灯意义如下：“采样”指示灯，如果A相有电压，则该指示灯以25Hz的频率快速闪烁，如果没有A相电压，则该指示灯以1Hz的频率闪烁。由于本机测量的是交流真有效值，其计算需要与交流周期同步，如果检测不到交流周期，计算会不精确，因此使用该指示灯提示维护人员检查故障。

“运行”指示灯在该板卡有总线通讯时亮起，其闪烁应该与通讯板上的“运行”指示灯同步。

每个采样板可以采集3相电压和6路电流。其中3相电压来自接口板上的电源端子，而6路电流来自下面的接线端子。这6路电流分别是两组3相电流，记为A1,A2,B1,B2,C1,C2。下图中A1标记正下方就是两个电流的输入、输出端子，一般接到CT的输出；其它端子以此类推。注意，这个6对电流端子没有公共端，两两不相连，外接的多个CT输出也不要连接到一个公共端，这是防止不同通道的电流互相串扰。

图2-7  监控一体机 RTU模拟量采集板端子图

3.6防盗通电板

它用来监控对设置防盗线路通电时的电流和电压的采集。位于主板的⑤号插槽。

指示灯意义如下：

●“电源”指示灯，当通电板得电时，则该指示灯就发亮。

●“运行”指示灯，在正常运行时，则该指示灯以1Hz的频率闪烁。

●“通讯”指示灯在该板卡有总线通讯时，通讯成功，则灯状态翻转。

通电板可以采集对设置防盗线路的3相电压和6路电流。其中3相电压来自接口板上的电源端子。而6路电流来自下面的接线端子，这6路电流分别记为I1，I2，I3，I4，I5，I6。下图中I1标记正下方就是两个电流的输入、输出端子，一般接到CT的输出，其它端子以此类推。注意，这个6对电流端子没有公共端，两两不相连，外接的多个CT输出也不要连接到一个公共端，这是防止不同通道的电流互相串扰。

接线端子参见下图：

图2-8  监控一体机防盗通电板端子图

3.7防盗CPU板

它是实现对防盗线路的通电和断电时的实时检测，与末端进行连接。该板子位于主板的④号插槽。

指示灯意义如下：

●“电源”指示灯，当CPU板得电时，则该指示灯就发亮。

●“运行”指示灯，以1秒/次在闪烁，表示工作正常。

●“通讯”指示灯，在与①号通讯板通讯时常亮。

●“报警灯”指示灯，在通电状态下工作正常时，相应的报警指示灯以0.1S亮/1S灭。在断电状态下工作正常时，相应的报警指示灯以断电：1S亮/1S灭。当输入短路时，指示灯以0.2S亮/0.2S灭的频率在快闪。

3.8防盗断电板

它是实现对六路通道交流电压测试和六路通道短路电流检测。该板子位于主板的③号插槽。

指示灯意义如下：

●“电源”指示灯，当断电板得电时，则该指示灯就发亮。

●“交流”指示灯，相应的通道通入交流电150V以上时，相应的交流指示灯常亮。

接线端子参见下图：

图2-9  监控一体机防盗断电板端子图

3.9载波适配器板

该板子位于主板的②号插槽。它是实现于对单灯的查询、配置、控制的功能。它分为A、B、C三相，可单独对其中一相单灯控制器进行控制。

主要功能如下：单灯数量查询、查灯杆时间配置、查灯杆其余配置、单灯状态查询、查相位地址叉数、控制单灯。

接线端子参见下图：

图2-10  监控一体机载波适配器板端子图

3.10通讯板

位于主板上的①号插槽。它实现监控一体机与监控中心的通讯、监控一体机与本地电表或者其它智能设备的通讯。通讯板具有1个RS232接口、1个RS485接口。

 “运行”指示灯的闪烁表示与其它板卡通讯，所有监控一体机板卡的“运行”指示灯同步闪烁则运行正常。

3.11显示板模块

用来现场设置路灯的开关灯时间、电缆防盗、查询RTU、查询单灯信息和控制单灯等功能。

4．显示板操作说明

监控一体机上电，正常工作，显示板上蜂鸣器发出“嘀”的一声，同时液晶屏上显示监控一体机版本号、年月日、监控一体机地址（就是ID）、当前时间、电缆状态、单灯数量。如图：

4.1查询

按下“确定”键进入主菜单，选择“查询”，再按“增”，“减”键选择要查询的项目，按“确定”键进行查询。

1．查电压电流

可以查询到模拟量采集板⑥的3路采样电压、6路电流值。

2．查DI及DO状态

开关量输出入板⑦的8路输入状态和4路输出状态，其中“K”表示开，“G”表示关。

3．查开关灯时间

查询4路的开关灯时间和有效天数，如果有1路或几路开光灯时间没设置或是设置有误，显示屏上会提示，“X路时间设置有误请重新设置”，然后再显示开关灯时间，“K”表示开，“G”表示关。

4．查监控一体机的ID

“查RTUID”：即为开机的ID号。

5．查询单灯数量

6. 查灯杆时间配置

i、查灯杆号为100的时间配置查询步骤：

ii、查灯杆号为101的时间配置查询步骤：

iii、查灯杆号为102的时间配置查询步骤：

7. 查灯杆其余配置

i、查灯杆号为100的其余配置查询步骤：

ii、查灯杆号为101的其余配置查询步骤：

iii、查灯杆号为102的其余配置查询步骤：

8、查灯杆状态

i、查灯杆号为100的状态查询步骤：

如果通讯成功则对应的载波适配器的通讯1指示灯将会翻转（常亮变常灭、常灭变常亮）。

ii、查灯杆号为101的状态查询步骤：

如果通讯成功则对应的载波适配器的通讯2指示灯将会翻转（常亮变常灭、常灭变常亮）。

iii、查灯杆号为102的状态查询步骤：

如果通讯成功则对应的载波适配器的的通讯3指示灯将会翻转（常亮变常灭、常灭变常亮）。

9．查相位地址叉数

i、查灯杆号为100的相位地址叉数查询步骤：

ii、查灯杆号为101的相位地址叉数查询步骤：

iii、查灯杆号为102的相位地址叉数查询步骤：

10．查漏电检测器电压

11．查漏电检测器相位地址灯杆

12．查电表使能信息

13．查单只电表

减

14．查高级设置

4.2设置

按下“确定”键，再选择“减”键，输入密码即可设置，再按“增”，“减”键选择要设置的项目，设定好后，“确定”即可。

注1：“设RTU地址”：对RTU的ID进行重新设置，“增”、“减”键输入数字，“确定”键确定输入； 注意RTU的地址必须大于256，而且不能是256的倍数。

注2：“设RTU时间”：设置系统的当前年月日及时间，同样，“增”、“减”键输入数字，“确定”键确定输入。

注3：“设开关灯时间”：对监控一体机的4路开关灯时间进行重新设置。

注4：“设有效天数”：即设置当前设置的有效天数是多少天，“增”、“减”键输入数字，“确定”键确定输入。有效天数的意义是：如果不是255，那么每天开灯后都会递减，直到0以后就不再自动开灯。这是为了适应某些控制点临时开灯的需求。

4.3控制

按下“确定”，选择“减”键，选择“控制”后“确定”， 输入密码，可进入控制菜单，再按“增”，“减”键选择要控制的项目，“确定”键来实现控制。如图：

1．控制RTU开灯

“开灯”：对每路开关灯的开灯控制，对应的开关量输出入板卡上的输出灯点亮，液晶屏上提示“操作成功”，“增”“减”键输入第几路灯，“确定”键执行操作。

“关灯”：对每路开关灯的关灯控制，对应的开关量输出入板卡上的输出灯熄灭，液晶屏上提示“操作成功”，“增”“减”键输入第几路灯，“确定”键执行操作。

2．控制RTU关灯

3．复位RTU

“复位RTU”：对监控一体机各块板卡的复位操作，除去电源板以外的所有板卡同时处于复位状态，包括显示板，复位成功后所有板卡的所有指示灯闪烁，并“嘀”地一声长叫，显示板显示最初状态。

4．控制单灯

i、控制灯杆号为100的单灯：

ii、控制灯杆号为101的单灯：

iii、控制灯杆号为102的单灯：

4.4诊断

即对监控一体机各块板子的工作状态是否正常的报告说明，可以直观的看出各个板子的状态是否正常。按下“确定”键，再按下“减”键，选择“诊断”，再按“增”，“减”键，即可查询相应板子的工作状态。

1．通讯板的诊断

2．采集板1的诊断

3．控制板1的诊断

4.5关于

对本产品的简单介绍。按下“确定”键，再按下“减”键，选择“ 关于”，“确定”即可,按“减”键向下查看。

4.6注意事项

1.控制面板的时间来自DIO板，监控一体机如果没有通讯不上，则控制面板的时间前面会有一个星号(*)。

2.监控一体机地址必须设置成为300以上，而且不能是256的倍数。这些地址是特殊的，用于无线网络的广播，从而提高控制速度。