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       FH-XGK-JG景观照明智能配电方案

     

    一、概述

    为满足城市道路、园林广场、堤岸景观等户外区域对照明配电及控制的可靠性与灵活性,同时兼顾美化环境与安全可靠的要求,长沙丰禾智能科技有限公司根据多年自动化控制系统集成的经验,结合新一代“互联网+”技术,专门设计了基于FH-XGK-JG** 系列景观配电亭的远程控制系统。

    二、(户外)景观配电亭介绍

     

    FH-XGK-JG 系列(户外)景观配电亭,适用于频率50~60Hz、额定电压380V的配电网络中,为多路户外景观灯源提供电源接口。

    我公司生产的FH-XGK-JG 系列户外景观配电亭是本着安全、合理、可靠的原则而设计生产的,本产品具有可通信(可扩展网络通信功能)、智能化、分断能力高、可靠性好、结构新颖合理、电气方案切实实际,适用性强等特点。并配用防护等级高、可靠性能好的工业级可编程控制模块作为远程控制的核心元件,并具有过载、短路和漏电保护等功能。外壳防护等级高,可在户内、户外使用。FH-XGK-JG 系列景观配电亭符合GB7251.1-2015《低压成套开关设备》等标准。

    2.1、用途

    该产品适用于公园、草坪、湿地、庭院、堤岸、道路路灯等户外电力用户作为交流频率50~60Hz额定电压低于1000V以下的低压配电系统中作为动力、景观照明、控制或检修设备的电源接口。

    2.2、使用环境

    海拔高度不超过2000m

    使用环境温度为-25℃~+40℃。

    范围空气相对湿度在最高温度+40℃时不超过50%,最湿月的月平均最低温度不超过+25℃。

    在较低温度时允许有较大的相对湿度(如+20℃时为90%)但应考虑到由于温度变化可能会偶然产生的凝露。

    安装倾斜度不超过5°。

    安装场所应没有火灾爆炸危险、严重污染、化学腐蚀及剧烈振动。

    2.3、结构特征

    本产品为封闭型、落地式室外箱体,正反面开门操作(可选),门上配有门锁,当电源设备插头插在输出插座时仍能将门关上,不影响使用。

    柜体采用不锈钢板或优质冷轧钢板压弯,采用先进工艺焊接而成,结构牢固,造型美观并具有良好的接地措施。

    本产品为满足远程监控的功能需要,专门为光纤网络通信及现场控制模块预留了独立的安装空间,方便客户增加灯光控制、柜内电气参数监控等功能。

    本产品配有智能感温散热风扇,当柜内温度高于40℃±2℃时,散热风扇自动运行散热。

    电缆的进线与出线置于箱体的底部。

    柜体表面处理采用磷化酸洗和静电粉喷工艺(或不锈钢拉丝工艺),外观美观大方、防腐蚀能力强。

    柜前上方可配仪表窗和信号灯,能实现对电路进线控制保护和监测等功能。

    如主母线安装于绝缘框上,可根据用户需要加装母线防护罩,防止有异物坠落造成主母线短路和人身触电的恶性事故,中性母线置于柜下方绝缘子上。

    2.4、主要技术性能

    额定绝缘电压:交流1000V以下

    额定工作电压:交流380V   直流440V

    额定工作频率:50Hz

    额定工作电流:630A以下

    辅助电路额定工作电压交流220V、380V、直流110V、220V

    馈电电路最大额定电流:600A

    柜体防护等级:IP55

    2.5、功能选型

    FH-XGK-JG  系列景观配电亭选型

    序号

    配置及功能描述

    FH-XGK-

    JG01

    JG02

    JG03

    JG04

    JG05

    JG06

    JG07

    柜体参数

     

     

     

     

     

     

     

    1

    冷轧板箱体,酸洗磷化处理,喷塑,户外RAL7035;4块镀锌安装板;留有通信及控制模块的独立安装空间

     

     

     

    2

    不锈钢柜体,304不锈钢光亮拉丝,4块镀锌安装板。留有通信及控制模块的独立安装空间

     

     

     

    3

    700宽*1800高*500深,板厚1.5mm,前后单开门,带防雨棚,带底座

    4

    额外定制尺寸及箱型

     

     

     

     

     

     

    5

    防护等级IP55

    6

    带2套散热风扇,当柜内温度高于40℃时,散热风扇自动运行散热。

    7

    带文件盒,附继电器、保险管等应急维修件

    8

    前后带灯,在光线不足的情况下,开门即亮灯。

    电量参数

     

     

     

     

     

     

     

    1

    额定绝缘电压:交流1000V以下

    2

    额定工作电压:交流380V   直流440V

    3

    额定工作频率:50Hz

    4

    额定工作电流:630A以下

    5

    辅助电路额定工作电压交流220V、380V、直流110V、220V

    6

    馈电电路最大额定电流:400A

    扩展功能

     

     

     

     

     

     

     

    1

    带光纤远程通信接口,光纤通信防雷、防鼠、抗干扰、通信速度快

     

     

    2

    具有通信掉线状态检测功能,实时对每台景观照明配电亭的通信状态进行检测,一旦有通信不畅监控主机立刻感知并报警。

     

     

    3

    具有总电量检测功能(三相电压、电流、功率、频率、电度),便于业主对负荷进行调度、管理

     

     

     

     

    4

    具有开关分合闸状态检测功能,用户随时可知道开关分合闸状态,并可查询历史分合闸操作时间

     

     

     

     

    5

    具有各分支回路电流监测功能,管理人员随时知道每一回路用电工况以及该回路电流是否超限

     

     

     

     

    6

    具有柜内温湿度监控功能,用户随时可知道柜内温湿度是否正常

     

     

     

     

    7

    具有柜门开关状态检测功能,用户随时可以知道柜门是否非授权打开,保障安全

     

     

     

     

    8

    具有浸水检测功能,对恶劣天气等特殊原因积水进行检测,超过警戒线即刻报警,便于防灾管理。

     

     

     

     

    9

    带冷热空调功能,对极端气候地区,根据室外温度变化自动调节柜内温度。

     

     

     

     

     

     

    10

    具有电浪涌保护器状态指示功能,因每次打雷都会对浪涌保护器进行冲击,浪涌保护器一旦击穿,立刻有告警信息。带雷击次数记录功能,提醒更换浪涌保护器;带485接口,SPD损坏报警状态的数据可以上传至电脑,留存备查并作报警依据提醒更换,避免SPD起火。

     

     

     

     

    11

    配备景观照明控制系统,带继电器输入/输出模块,含交流接触器控制回路

     

     

     

     

     

    三、控制系统介绍

    3.1、系统组网

    结合传统总线通信和无线通信传输的优缺点,利用工业级的光电交换机,我们提出“光纤总线”的组网方式。光纤通信是现代通信的主要支柱之一,是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中主要传送工具。其特点有

    1、通信容量大、传输距离远一根光纤的潜在带宽可达20THz,并且光纤的损耗极低,单模光纤损耗可低于0.25dB/km,这比任何传输媒质的损耗都低。无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。

    2、信号干扰小、保密性能好抗电磁干扰、传输质量佳,电缆通信不能完全解决一些电磁干扰问题,唯有光纤通信不受任何电磁以及雷电干扰光纤通信传输的是光信号,不会携带任何电信号,更不会有谐波干扰、感应电流、冲击电流等影响,因此对两端的模块来说也是种保护。

    3、光纤尺寸小、重量轻,便于铺设和运输,其价格也比较低廉,相对某些特制的总线,(如EIB总线)价格甚至更便宜光纤材料来源丰富,环境保护好,有利于节约有色金属铜。

    4、光缆适应性强,寿命长,尤其是室外型铠装光纤,不但能应付恶劣的自然环境,还能防止鼠咬虫蛀。

    早期的光纤通信只能采用“点对点”的布线方式,需要从控制中心对每个分控设备都施放一条光纤,增加了施工难度的同时还极大的提高了工程造价,因此在工程使用中受到限制。但随着新一代光电转换技术的成熟,“光纤总线”或“光纤环网”的组网方式体现出了极大的优势,成为系统组网的不二之选。

    下图为某市河流风光带景观照明的控制系统网络拓扑图。该风光带共有18台景观配电亭,根据实际情况,将其分为东西两岸各9台,然后再采用交叉(“跳花”)控制的方式各分成2条光纤总线(如河东岸1~9号配电亭分成1、3、5、7、9号一条总线,2、4、6、8一条总线),总共4条光纤总线,光纤采用室外单模4芯光缆。

    采用交叉(“跳花”)的布线方式,能进一步保障控制的安全稳定,因为即算有其中一条光纤损坏,其控制的灯光也只是间隔着不亮,能至少保证基本的照度要求,不至于一片区域全黑而造成事故。此时工作人员再去现场手动开灯和维护也有时间裕度和照度保证。

     

    景观照明远程控制网络拓扑图

     

    3.2、系统配电

    考虑到配电亭和景观照明灯具是区域对应关系,而景观照明配电亭内有足够的空间和良好的动力环境,因此我们建议将一个区域内的景观照明的控制单元和通讯单元都集中至配电亭内,保证控制稳定的同时也方便工作人员的手动操作和维护,更是为系统功能的灵活组合提供了无限的可能性。

     

     

    配电系统图

     

     

    景观照明控制原理图

     

    3.3、主要硬件介绍

    为确保系统的稳定可靠,整套控制系统的核心部件全部采用工业级宽温、宽压设备,小到螺丝、线缆、接线端子、继电器,大至控制模块、交流接触器、网络配件、触摸屏,全部满足室外24×365小时全天候运行。下面就几个主要配件进行简介。

    3.3.1 触摸控制屏

    主要技术指标:

    TFT液晶屏、LED背光灯、65535真彩色

    分辨率800×480、200cd/m2显示亮度

    处理器:Cortex-A8,600MHz;内存:128M

    ? USB接口1主1从、2个串口,可扩展至4个,1个10/100M自适应网口,可扩展CAN口

    工作温度:0℃~45℃;工作湿度:5%~90%

    输入电压:24±20%V DC,额定功率:5W

    防护等级:IP65(前面板)、产品认证:CE/FCC、工业三级电磁兼容

    壁挂安装,任意按键均支持开关、场景

     

    3.3.2 光电交换机

    主要技术指标:

    支持IEEE802.3/u/x存储转发方式,支持最多5个10/100Base-TX电口、10/100M自适应功能。系统交换带宽:1.0G,缓存64Kbits

    输入电压:12~48VDC宽压输入,支持电源无极性

    工作温度:-40℃~75℃,存储温度:-40℃~80℃;工作湿度:5%~95%(无凝露)

    防护等级:IP40,波纹式高强度金属外壳

    行业标准:①EMI:FCC Part15,CISPR(EN55022)class A

              ②EMS:EN61000-4-2(ESD),Leve4;EN61000-4-3(RS),Leve3

                     EN61000-4-4(EFT),Leve4;EN61000-4-5(Surge),Leve4

                     EN61000-4-6(CS),Leve3;EN61000-4-8,Leve5

              ③冲击:IEC 60068-2-27

              ④自由落体:IEC 60068-2-32

              ⑤震动:IEC 60068-2-6

    产品认证: CE、FCC、RoHS、UL508

     

    3.3.3 控制器模块

    主要技术指标:

    ? RJ45网口10M/100M自适应,支持TCP/IP、UDP2RS232/485串口,波特率:9600,N,8,1

    支持IEC 61131-3标准编程环境

    支持 Modbus TCPRTU 协议、TCNET 协议、IEC870-5-104 协议

    支持作为 Modbus 从站与上位机连接,作为Modbus 主站与采集模块连接

    工作电压:220VAC,允许电压范围:90VAC~250VAC

    输出内阻:约20欧;额定电流0.2A

    工作温度:-40℃~85℃,工作湿度:5%~95%(无凝露)

    安装方式:标准35mm导轨安装或螺栓固定

    3.4、软件功能

    有了稳定的网络链路和控制元器件做保证,系统即可实现更多的功能来满足日益提高的用户需求。

    本系统软件提供丰富的功能复合组件,复合组件通过后台标准化接口能够实现多个组件间的内部对象化操作,来完成几个组件的协同工作,组件具备丰富的方法、属性,通过脚本可灵活的进行控制,也提供标准的趋势曲线模板方便快速实现工程制作。提供了“类excel”操作方式的报表工具,可灵活的制作各类复杂格式报表,完成对实时、历史和统计数据的查询、显示、打印和输出。与.net技术无缝集成,支持WPF和WCF技术构建3D图形对象组件;强大的ActiveX控件对象容器,定义了全新的容器接口集,通过“脚本”可直接操作容器,调用对象的方法、属性,方便系统的集成等等。

    系统主要功能功能如下:

     

    3.4.1 用户管理功能

    安全保护是现场应用系统不可忽视的问题,对于有多个用户共同使用的应用工程,必须解决好授权与安全性的问题,系统必须能够依据用户的使用权限允许或禁止其对系统进行操作。

    本软件提供的安全管理主要包括:用户级别管理、安全区管理、系统安全管理及工程加密管理。对界面上的对象设置访问权限,同时给操作者分配访问优先级和安全区,运行时当操作者的优先级小于对象的访问优先级或不在对象的访问安全区内时,该对象为不可访问,即要访问一个有权限设置的对象,要求先具有访问优先级,而且操作者的操作安全区须在对象的安全区内时,方能访问。

     

    高级管理员可以服务器软件中创建四个级别的用户:操作工级、班长级、工程师级和系统管理员级。其中操作工的级别最低而系统管理员的级别最高,高级别的用户可以修改低级别用户的属性

     

    3.4.2 定时/鼠标点控功能

    值班人员对于设备的控制主要采用定时启停和用鼠标点控,无论哪种控制方式,软件需要保证控制的灵活和简单易行。

    鼠标点控界面

    值班人员可以随时对任意回路进行单独的启停控制。除此之外,用户还可以对回路进行场景组合控制,如园区深夜的树林、湿地内部不需要照明,但人行道、车道以及标志等还是需要照明,此时可以把不需要的灯源关闭,把人行道等方向的灯源打开,这样不仅节能环保,也更体现人性化管理理念。

     

    定时设置界面

    值班人员可以对任意高杆灯的任意回路进行定时设置,可以完成多种灯光的的定时组合和场景设置。根据项目的实际工作需要,我们对每个回路增加了2组定时时间,如用户可以设置凌晨5点开灯,至上午8点关灯,然后傍晚16:30开灯,至凌晨12:30关灯。2组定时时间的设置方式同样也体现了人性化管理和节能环保的需求。

     

    3.4.3 电量参数监测与查询功能(可选)

    如果景观配电亭内安装了智能电量仪或其他电量监测设备,则可对各配电回路进行电量监测。电量监测不但能直观的查看各个配电回路的用电情况,还能第一时间反应是否有灯泡烧坏、负载是否运行正常、三相是否平衡等情况。

     

    配电亭电量参数监测

     

    各配电回路用电监测

     

    3.4.4 故障报警与记录查询功能

    为满足系统无人值守或少人值守的要求,需要更加稳定的报警触发机制以及多选择的报警输出,针对户外景观照明控制系统有以下几种触发报警。

    1、通讯报警。当系统任何一处网络中断超过30秒,即触发报警。当通讯恢复是,报警解除。

    2、配电亭入侵报警(可选)。将户外景观照明配电亭的门内安装门磁开关,当系统正常运行时,配电亭的门应该是正常关闭,如有人打开柜门即触发报警。

    3、水浸报警(可选)。由于景观照明配电亭安装于户外,随时可能面对恶劣的天气条件,加上配电亭的进出线由地下管道进入,因此有可能在暴雨季节出现箱内底部进水的情况,此时如果在箱内底部合适位置安装水浸感应绳,即可在第一时间报警通知工作人员,将事故处理在萌芽阶段,避免造成更大损失。

    4、电量参数越限报警(可选)。安装了智能电量仪的景观照明配电亭可以选择设置过压、过流以及浪涌保护器故障报警等,以便了解设备工作状态,避免设备损坏。

    系统同时拥有多种报警发送方式可选,如软件声光报警、手机短信报警等,管理人员可以根据需要选择一种或多种方式组合。

     

    报警记录界面

    3.4.5 操作日志功能

    一套完整的系统软件可以自动用户的每一步操作,其强大的数据库功能,可以支持用户操作的记录查询,记录保存时间超过1年。

     


    操作记录查询界面

                      

     

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