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奥体中心区照明应用IPV6智能控制(组图)


摘要:奥体中心区照明应用IPV6智能控制。为了响应科技奥运、绿色奥运的主题,奥林匹克中心区的照明系统采用了地址空间巨大、路由速度更快的IPV6地址网络平台及分布式控制与集中式管理相结合的控制系统,也为奥运增添了一道光彩。

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奥体中心区照明应用IPV6智能控制(组图)

  1. 引 言

  我们都知道岁月的流失并不会使一些美好的事物消失,但不幸的是一些我们看来并不错的事物并不意味着能够永远使用下去,无论它现在是多么的辉煌,它或者将会过时,或者将会开发殆尽,总会有新鲜的事物遮盖它原有的光芒,就象一次又一次的奥运纪录被刷新一样,给予人是新的惊喜、新的振奋。为了响应科技奥运、绿色奥运的主题,奥林匹克中心区的照明系统采用了地址空间巨大、路由速度更快的IPV6地址网络平台及分布式控制与集中式管理相结合的控制系统,也为奥运增添了一道光彩。

  2. 部 署

  2.1传统总线型系统的局限

  传统的总线型照明控制系统发展的时间很长、应用较为广泛,但面对奥林匹克公园中心区这样的大规模照明时,传统的总线型照明暴露了一定的局限性:

  1、总线型照明控制系统的地址空间有限,比如RS485,最多连接31个终端;

  2、奥林匹克公园中心区的照明要求按照平时、节假日、大型比赛以及每天的不同时段设置不同的照明场景,总线型照明控制系统缺乏灵活的场景定制能力;

  3、总线型照明控制系统主要采用RS485作物理层传输,控制信令的传输速率相对较低,容易成为系统的瓶颈;

  4、由于现场级设备信息不全,在线故障诊断、报警、记录功能不强,总线型照明控制系统更多的关注对照明设备的控制,往往在运营分析上的处理能力相对较弱,无法给出准确的运营优化建议。

  可以看出,为了适应奥林匹克公园中心区对照明控制和管理的要求,必须实现照明控制回路的IP化,充分利用网络技术,提高控制和管理水平、有效改善运营分析能力、节约运营成本。

  2.2  IPV6基础网络平台

  考虑到网络中的设备要求的技术标准及奥运项目的特殊要求了,选取了国产华为3com 网络产品组建网络平台,采用IPV6地址方式来满足奥运场馆网络应用的发展需要。其具体网络拓扑如下:

奥体中心区照明应用IPV6智能控制(组图)

  网络拓扑说明:

  1、全网使用OSPF做为路由协议,包括两台服务器接入交换机及两台核心交换机构成,作为OSPFv3的Backbone区域的核心区域,即AREA 0。接入到核心区域的服务器,通过将控制、维护和管理三者集成一体的的软件平台来实现集中式管理。

  2、汇聚层设备使用19台5510交换机设备,汇聚层设备与核心层设备均为双链路上连。将两条链路放入OSPFv3的普通区域,区域ID分别为AREA 1到AREA 19。

  3、接入层设备为119台3110二层交换机,接入层设备与汇聚层设备之间均为TRUNK链路,无三层连接,可通过交换机的管理地址互相访问。所有的接入层设备置于特制的配电箱中,与松下电工的照明终端控制设备(区域管理系统)相结合,实现分布式控制功能。

  2.3控制与管理平台结构

  整个控制与管理平台结构从下到上分为设备层、设备代理层、数据传输层、核心模块层、工作流引擎层和用户接口层。(如图2.2)

  设备层为软件管理与控制的基本设备,完成对灯具、 旱喷、LED灯干触点的直接控制。

  设备代理层用于屏蔽底层物理设备的细节,对上层提供统一的访问接口。

  数据传输层完成系统各类数据的传输控制,包括各种控制信令和普通数据。

  核心模块层为各种用于管理和控制的基本功能。

  工作流引擎层完成对核心模块的调度并由核心模块层的各类基本功能组合构成复杂功能,供用户使用。

  用户接口层提供用户最终使用的各种功能。

奥体中心区照明应用IPV6智能控制(组图)

图2.2照明控制管理系统层次结构

  中心服务器运行于工业级服务器上的一套控制与管理软件,通过对下层核心模块的调用来实现照明控制,同时为用户提供了友好的人机界面。保证系统的稳定运行,中心服务器采用6台Redhat enterprise linux 5.0,主要分工参照(表2.1)。

  区域单元、管理单元担负核心模块层和数据传输层的工作;照明控制单元、计量管理单元则有专用接口与现场设备连接,完成对现场设备的控制和数据收集等工作,并通过IP网为区域单元和管理单元提供照明监视、控制,电量监视等服务。

  上述四个单元都是在嵌入式设备IIU(Internet Interface Unit, 互联网接口单元)的基础上实现的,它们是区域管理系统的核心。

  区域管理系统底层控制和管理设备采用技术成熟的Full-2Way照明管理系统和多回路电力计。Full-2Way照明管理系统采用专有的通信协议与照明控制单元连接,根据上层的制定最终完成对照明回路的控制。多回路电力计则通过RS485总线与计量管理单元连接,向计量管理单元提供收集到的电压、电流、功率、用电量等数据。

奥体中心区照明应用IPV6智能控制(组图)

  2.4 区域管理系统

  区域管理系统将要实施照明控制与管理的范围划分为若干个子区域。在每个子区域设立包含区域单元、管理单元、照明控制单元、计量管理单元在内的区域子系统。各区域子系统由中心服务器统一管理。系统各组成部分间通过IPv6网络进行通信。另外,还专门设置了NTP时间服务器设备进行时间同步。系统结构如图2.1所示,各组成部分的主要功能如下。

  中心服务器:负责管理整个系统,并与区域单元、管理单元进行通信。通过区域单元可以实施照明控制系统的状态监视、设备控制以及计量管理系统的电力量数据收集;通过管理单元可以对设备报警等实施管理。

  区域单元:通过BACnet将照明控制单元和计量管理单元组合起来,实施区域内的综合管理和控制。

  管理单元:对区域子系统内的设备报警记录实施管理,并保存设定数据。

  照明控制单元:通过传送单元与全2线控制系统相连,对设备的状态实施监控。

  计量管理单元:通过RS485与多回路电力计相连,收集并储存电量、电压、电流等数据。

  NTP时间服务器:在奥林匹克公园中心区的照明控制中,为保证照明日程控制的精确,保证时间的准确性,。专门设置了NTP时间服务器来对网络设备进行时间同步。

奥体中心区照明应用IPV6智能控制(组图)

图2.1 区域管理系统

  3. 工作过程

  本节以地区场景的控制过程和信息的收集过程为例说明本系统的工作过程。

  3.1 场景控制过程

  用户在中心服务器的画面上可以手动控制全景场景及地区场景。具体流程是(图2.8):

奥体中心区照明应用IPV6智能控制(组图)

图2.8 场景控制过程

  1、用户在中心服务器的Web画面选择执行某一区域的地区场景。

  2、中心服务器通过专有的B-Bus向相应的区域单元发送控制命令。

  3、区域单元根据存储的场景设定,通过BACnet向照明控制单元发送控制命令,由照明控制单元监视下层继电器设备是否作了控制照明回路打开/关闭的相应动作。通过中心服务器的Web画面进行控制时,从区域单元接收到控制命令,到发送到底层全2线控制设备(传送单元)为止的通信时间,在无负载时为3秒左右。

  3.2 信息收集过程

  区域管理系统每个区域内各部分的计量及报警信息由管理单元实施统一管理,大致流程如下(图2.9):

奥体中心区照明应用IPV6智能控制(组图)

图2.9信息收集过程

  1、当照明控制单元或计量管理单元发生异常或有电量信息时,通过BACnet协议的形式发送给所属区域单元;

  2、区域单元将收集到的下层信息以及它自身的异常信息通过其操作系统的syslog-ng功能发送给相应的管理单元;

  3、管理单元再将收集到的报警信息或设定文件信息通过专有的B-Bus协议发送给中心服务器,在中心服务器的Web画面上显示。

  4. 控制特点

  结合奥林匹克公园中心区照明控制与管理的要求,采用了分布式控制与集中式管理相结合的智能控制的方法。

  1、集中式管理:照明系统采用集中式统一管理,建立以计算机数据库技术为核心的信息管理系统,保证了数据的及时共享,使各个照明节点能够协同工作。中心服务器对其下面控制的区域单元以及区域单元中的照明控制单元和计量管理单元进行统一的管理。用户可通过中心服务器Web界面控制与管理整个系统,对照明的数据进行实时采集、分析、记录、监视、操作控制,可进行系统结构、组态回路的在线修改、局部故障的在线维修。

  2、分布式控制:利用开放式网络技术,各个照明节点有其自己的控制管理系统,使得在任一个单元失效的情况下,仍然保持系统的完整性,照明控制单元通过传送单元和继电器对回路的ON/OFF动作进行控制,计量管理单元通过多回路电力计获得回路计量检测值,即使全局性通信或管理失效,局部站仍能维持工作。

  集中式管理和分布式控制的模式有效的解决了大范围内的照明控制及奥运项目要求高可靠性问题,每个节点间能够相互通信和确认,但又不互相影响,当某节点发生异常状态时,不会影响其它节点的正常运行;在照明管理单元、区域单元和中心服务器界面还可以多途径对系统的运营进行全面的分析。

  此外集中式管理和分布式控制的智能控制还体现了开放性方面的优势:

  (1)可连接:打破了传统的总线型照明控制系统地址空间有限的限制,在中心服务器软件和硬件承受能力范围内能够连接更多的终端。

  (2)可扩展:可以通过增加区域单元,扩展为更庞大的系统。管理和监控更广大的区域。

  (3)可组合:可通过专用模块与其他厂家旱喷、音乐子系统实现连动,实现多种功能的组合。

  5. 总结

  总之,奥林匹克中心区IPV6智能照明控制系统在IPV6网络平台上利用分布式人工智能原理,建立了一种没有中心控制器的智能控制环境,控制系统中的各功能子系统通过B-BUS通讯连接到智能控制网络上,通过消息机制进行交流,使得信息、知识、控制设备以及人的智能都成为网络上的共享资源。这种新网络平台环境的结构符合了分布系统的智能化和集中系统控制的协同化两大趋势,在照明领域是前所未有的,它不仅仅借着奥运的机会,使自动化控制照明控制领域上了新的台阶,为节约能源与延长光源使用寿命,提升我国照明控制的信息化水平将起到积极作用,也将引导智能照明控制系统新的革命。

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发布者:bjyutong   2009-4-15   文章出处:    访问统计(2043)     评论(0)    收藏此页到博采

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