智慧路燈照明管理系統(tǒng)方案

1、智慧照明治理系統(tǒng)方案成都信息工程學(xué)院二O 一二年十月目錄一、概論2二、智慧照明治理系統(tǒng)的特點 3三、系統(tǒng)功能與指標4四、系統(tǒng)構(gòu)成6五、應(yīng)用案例9六、系統(tǒng)報價10一、概論目的利用智慧LMS系統(tǒng),對路燈實現(xiàn)照明智能化治理,以到達按需照明、提升管 理效率、降低能耗的目的.工程背景分析必要性：由于傳統(tǒng)的路燈管護方式存在諸多弊端,在一定程度上導(dǎo)致管護效率低下, 人力、物力、財力投入多,夜間現(xiàn)場巡邏投入大、危險性高,CO朗卜放多,即使這樣,現(xiàn)場問題也不一定能夠即使發(fā)現(xiàn)與解決；如果要臨時調(diào)整開關(guān)燈時間,也 只有到現(xiàn)場去手動調(diào)整,這樣效率低,而且容易出錯；如果電纜被盜,靠傳統(tǒng)的 方式也不能夠及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù).有

2、了智慧的照明治理系統(tǒng),此類難題便迎刃而解. 可行性：智慧照明治理系統(tǒng)(LMS, Lighting Management System)有效地將電力線 網(wǎng)絡(luò)、GPRS網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、Zigbee技術(shù)融合到一起,是物聯(lián)網(wǎng)在 電力、能源行業(yè)的典型應(yīng)用,其核心是利用電力線載波通信技術(shù)( PLC)用來管 理城市照明系統(tǒng),實現(xiàn)智能化治理,對整個城市的路燈進行遠程集中治理、 監(jiān)視 和限制,通過LMS治理平臺,可以在網(wǎng)絡(luò)上的任意工作站對任何路段燈具實現(xiàn) 7X24小時實時監(jiān)控,隨時掌握任何路段燈具的各項實時數(shù)據(jù)及狀態(tài),實現(xiàn)燈具 的預(yù)維護,使得路燈時刻工作在最正確狀態(tài).與傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)相結(jié)合,遠程實現(xiàn)對

3、燈具的開關(guān)燈時間、亮度進行限制, 并可以使用地圖對任何一盞燈進行維護,實現(xiàn)按需照明,降低能耗.自動預(yù)警、 報警功能,防止了因現(xiàn)場巡檢的效率低下和由此帶來的能源消耗與CO2的排放,實現(xiàn)對故障燈具的快速處理,時刻保持重點區(qū)域的照明功率密度.該系統(tǒng)將通信,監(jiān)控和擁有專利的計量技術(shù)融合,使限制終端成為一個功能 和經(jīng)濟效能的完美結(jié)合體.限制終端使用嵌入式應(yīng)用軟件,將傳統(tǒng)終端的功能融 入到一片智能收發(fā)器之中.成功地克服了傳統(tǒng)使用三個以上芯片 ,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體 積大,價格高,數(shù)據(jù)傳輸易受外界噪聲影響的缺點.根據(jù)中國電力網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度高噪音源多的現(xiàn)狀, 成功將低功耗的無線通信和電 力線載波通信無縫結(jié)合,到達最理想的

4、效果.電力線載波的優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾點：電力線載波是利用高壓輸電線路作為高頻信號傳輸通道的一種通信方 式,是電力系統(tǒng)特有的一種通信形式.由于輸電線路機械強度高,可靠 性好,不需要線路的基建投資和日常的維護費用,具有一定的經(jīng)濟可靠 性；由于燈具直接與電力線相連,利用電力線載波遠程限制其狀態(tài)、讀取其 數(shù)據(jù)相對于其他通信方式具有得天獨厚的優(yōu)勢；電力線載波技術(shù)日臻成熟,和其他網(wǎng)絡(luò)間的接口日益完善,使得多網(wǎng)合 一、優(yōu)勢互補的格局越來越明顯,是建設(shè)智能化的照明治理系統(tǒng)的首選、- ? AZu 0二、智慧照明治理系統(tǒng)的特點智慧照明治理系統(tǒng)充分考慮到了用戶現(xiàn)實工作中需要解決的問題,使得照明治理真正實現(xiàn)高效、可靠、

5、易于操作,該系統(tǒng)主要由以下4方面的特點：1、 遠程集中治理通過治理平臺,可以在網(wǎng)絡(luò)上的任意工作站對遠程任何地點的燈 具實現(xiàn)7X24小時實時監(jiān)控,隨時掌握任何路段燈具以及電纜的各 項實時數(shù)據(jù)及狀態(tài),如電壓、電流、功率、能耗、功率因數(shù)、電纜 是否被盜等,有問題系統(tǒng)那么實時報警,并且自動給出維修方案,不 需要安排人員每天早晚巡燈.實現(xiàn)燈具的預(yù)維護,使得路燈時刻工 作在最正確狀態(tài).2、 真正實現(xiàn)按需照明可預(yù)制任意時段的開關(guān)燈方案,遠程實現(xiàn)對任意一盞燈具的開關(guān) 燈時間、亮度進行限制,可在根據(jù)時間需要,在任何時段用手動方 式對某一路段的燈具亮度進行調(diào)整；還可以使用地圖對任何一盞燈 進行維護,與溫度、照度、

6、移動探測等傳感器相結(jié)合,使功率密度 與區(qū)域需求到達最正確匹配；,系統(tǒng)還可以根據(jù)當?shù)亟?jīng)緯度,跟蹤每天 的日出日落時間,自動調(diào)整開關(guān)燈方案,實現(xiàn)按需照明,降低能耗.3、 精細化維護治理自動預(yù)警、報警功能,準確故障報修,GIS系統(tǒng)及導(dǎo)航指引,設(shè) 備狀態(tài)的監(jiān)測和智能診斷,從而防止了因現(xiàn)場巡檢的效率低下和由此帶來的能源消耗與CO2的排放,實現(xiàn)對故障燈具的快速處理.4、 完善的資產(chǎn)治理功能本系統(tǒng)內(nèi)含一個完整的治理信息系統(tǒng)MIS子模塊,可以對與 路燈相關(guān)的資產(chǎn)進行統(tǒng)一治理,實現(xiàn)資產(chǎn)治理的合理性與先進性, 輕松實現(xiàn)大規(guī)模公共資產(chǎn)的治理.三、系統(tǒng)功能與指標照明治理系統(tǒng)是一個功能非常完善的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),其主要功能如

7、下表所示:序號功能名稱功能說明1路燈監(jiān)控通過分路段監(jiān)控段限制器下的各單燈限制器,實時獲取路燈的運行數(shù)據(jù)包括亮度,功率,電壓,耗能等.遠程向單燈限制器發(fā)送開燈,關(guān)燈,以及調(diào)光指令.可進行亮燈率的統(tǒng)計.一個單燈限制器可以同時分別限制三相電上的三個獨立燈頭.2故障報警按各種條件查詢當前及歷史的所有故障信息,查詢條件包含故障發(fā)生時間,故障處理時間,故障類型,故障等級,故障狀態(tài),控制器類型,區(qū)域等條件.故障類型：漏電,線路中斷、功率異常、溫度異常、照度異、燈具狀態(tài)常等3區(qū)域治理將城市劃分為假設(shè)干區(qū)域,實現(xiàn)區(qū)域的增、刪、改、查操作.區(qū)域在系統(tǒng)中的屬性如下：名稱、緯度、經(jīng)度、西南緯度、西南經(jīng)度、東北緯度、東

8、北經(jīng)度、區(qū)域描述4限制器治理在劃分的區(qū)域中提供段限制器的增、刪、改功能,并提供在段控 制器下對單燈限制器的增、刪、改功能.5開關(guān)燈方案制定各類開關(guān)燈方案.為單燈限制器設(shè)定各種開關(guān)燈方案,使單燈限制器根據(jù)開關(guān)燈方案實現(xiàn)定時開關(guān)燈和定時亮度變化.6用戶治理治理用戶的帳號、角色、權(quán)限功能,到達不同的用戶進入系統(tǒng)后 使用不同的功能.7運行維護商治理提供對運維部門的增、刪、改操作8能耗報表提供按區(qū)域、明細、自定義區(qū)域等方式,統(tǒng)計區(qū)域或單燈的能耗； 并能按柱狀、餅狀、表格等方式進行顯示.數(shù)據(jù)可自動導(dǎo)出到 Excel中,便于進行后續(xù)統(tǒng)計.9運維報表根據(jù)用戶實際需要,二次開發(fā)運行維護中需要的各類報表.10路燈

9、類型治理路燈信息,包括額定功率,電壓等信息,故障報警中的將這 些標準數(shù)據(jù)與實時的功率電壓等進行比對,以做出正確的警報.11設(shè)備供給商治理治理各類設(shè)置供給商的根本信息.提供增、刪、改功能12系統(tǒng)治理分為故障報警設(shè)置與系統(tǒng)日志兩局部, 故障報警設(shè)置是對各級故 障的報警方式進行設(shè)置,方式包括短信、郵件報警和系統(tǒng)記錄方 式.系統(tǒng)日志是對系統(tǒng)的操作記行日志記錄.13專家系統(tǒng)故障原因智能分析,故障排查智能建議的專家系統(tǒng).可擴展的專 家系統(tǒng)框架,包含故障分析和排查的專家策略.對故障定位的功能進行增強.通過專家系統(tǒng)中的故障排除智能建議模塊,為管維車隊生成詳細的故障點經(jīng)緯度坐標點,或者坐標區(qū)段細化到某個燈桿,某

10、個檢查井,或者兩個檢查井之間的范 圍.輸出包含故障位置標示的地圖,方便車隊快速定位目的地.14資產(chǎn)治理子系統(tǒng)以企業(yè)資產(chǎn)和設(shè)備臺賬為中央,工單為主線,將設(shè)備治理、米購 治理、庫存治理、人力資源治理以及財務(wù)治理集成在一個數(shù)據(jù)充 分共享的應(yīng)用系統(tǒng)中. 實現(xiàn)設(shè)備動態(tài)治理, 讓設(shè)備檢維修能夠達 到自動化預(yù)警和提示,大大提升設(shè)備治理效率.15工單治理通過故障及對應(yīng)治理人員,生成工單信息,并發(fā)送郵件和短信, 提示相關(guān)處理人員及時排查解除故障,并記錄處理結(jié)果等信息.16照度、溫度監(jiān)控通過照度傳感器、溫度傳感器等設(shè)備,收集現(xiàn)場環(huán)境信息,對現(xiàn) 場工作環(huán)境的相關(guān)信息進行監(jiān)測、監(jiān)控17管護質(zhì)量分析根據(jù)工單處理結(jié)果,處

11、理效率,處理結(jié)果等數(shù)據(jù),統(tǒng)計管護人員 的工作質(zhì)量,及故障的排查比率等信息,生成對應(yīng)表格18燈源壽命對燈源使用時間進行統(tǒng)計,及是反映各燈源的使用情況和剩余壽 命,便于及時更換和統(tǒng)計燈源信息.19根據(jù)環(huán)境照度自動開關(guān)燈系統(tǒng)可根據(jù)環(huán)境照度情況自動進行開關(guān)燈方案.系統(tǒng)具有強大的擴展功能,可以通過RS485 UART RJ45以太網(wǎng)口等多種標準限制接口擴展所需要的擴展模塊.本系統(tǒng)的指標如下：1 .單燈限制器采用全密封設(shè)計,防水等級IP67.2 .利用電力線載波技術(shù),載波頻段：PL-20C.3 .采用BPSK勺調(diào)制方式傳輸信號.4 .芯片內(nèi)置ISO 14908限制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議.5 .單燈限制器具有自動中繼功能

12、,最多支持8級中繼代理,電力線載波傳輸距離可達8km以上.6 .通信數(shù)據(jù)自動糾錯.7 .自動計量電量、有功功率、電流、電壓等電力參數(shù),精度 0.1 ,線性度 0.1%, 24bits 2-A ADC8 .自動探測環(huán)境光照度、溫度、車輛人員情況,根據(jù)環(huán)境自動限制燈具亮 度.9 .開關(guān)燈方案時間精度：1分鐘,方案以7*24小時循環(huán)執(zhí)行.10 .智能段控器可通過ModBus以太網(wǎng)口、UAR瑤接口外擴輔助功能模塊.11 .具有載波所在頻段信號隔離功能,衰減量為-63dB.12 .工作環(huán)境溫度范圍：-40-85 0 Co13 .智能效勞器工作環(huán)境濕度范圍：10到90% RH 6匝.14 .治理軟件采用B

13、/S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò).15 . PLC通信速率：5.4kbps.16 . 一個智能效勞器最多可以治理200個單燈路燈限制器.17 .可比傳統(tǒng)照明治理方案節(jié)約能耗 30-50%18 . LED丁頭亮度調(diào)整范圍：0-100%19 .高壓鈉燈亮度調(diào)整范圍：關(guān)、50% 100%E檔.20 .系統(tǒng)靜態(tài)功耗15W21 .單燈限制器單路輸出帶負載水平：1.2kW也可根據(jù)客戶需求定做更高功 率產(chǎn)品四、系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)由三大局部構(gòu)成：監(jiān)控中央含網(wǎng)絡(luò)效勞器和監(jiān)控終端、智能效勞器和單燈限制器,見圖4.1.圖4.1照明治理系統(tǒng)組成監(jiān)控中央其中監(jiān)控中央主要完成如下工作：終端用戶：遠程監(jiān)控預(yù)警、報警實時治理自動報表生成網(wǎng)絡(luò)效勞器：安

14、裝與維護中央數(shù)據(jù)庫及其限制組織與存儲數(shù)據(jù)為用戶治理系統(tǒng)提供效勞智能效勞器智能效勞器主要完成以下工作：收集照明數(shù)據(jù)與效勞器及節(jié)點通信對所屬節(jié)點實時調(diào)控單燈限制器單燈限制器主要完成以下工作：收集光亮度,燈泡的狀態(tài),燈泡壽命,能源損耗、有無漏電等數(shù)據(jù) 根據(jù)監(jiān)控中央所發(fā)指令,限制單燈狀態(tài).環(huán)境參數(shù)測量系統(tǒng)監(jiān)控主界面如圖4.2 :圖4.2照明治理系統(tǒng)主界面HSS1?能效勞器(Huati Smart Server )在本系統(tǒng)中起到關(guān)鍵作用,一個智 能效勞器可以同時限制200個單燈限制器的狀態(tài),實物如圖 4.3:圖4.3 HSS智能效勞器HSS能效勞器特點：? Huati SmartServer智能效勞器是

15、一個多功能的、智能能源治理設(shè)備,它 能夠應(yīng)用到任何基于IP的應(yīng)用中,例如企業(yè)能源治理、照明治理和高附 加值遠程資產(chǎn)治理等.? Huati SmartServer智能效勞器不僅允許訪問、限制和監(jiān)視電子設(shè)備,還 能夠聰明地使用從這些電子設(shè)備獲取的數(shù)據(jù),從而實現(xiàn)節(jié)約能耗、提升運 營效率并降低維護本錢.? Huati SmartServer智能效勞器的部署和治理非常簡單方便,可本地或遠 程限制,并可自動組成更龐大的網(wǎng)絡(luò),提供無可比較的靈活性.同時該智能效勞器還具有很多通用接口,方便外擴擴展功能模塊,這些端口如下：?光耦隔離的數(shù)字輸出端口?高電壓、強電流SPST繼電器輸出端口?脈沖表輸入端口,可以監(jiān)測電

16、、氣和水脈沖表? RS232外部擴展通信口? RS48矽卜部擴展通信口?以太網(wǎng)接口?直流電源輸出功能單燈限制器SLC(Smart Lighting Controllor) ,實物圖如圖4.4所示：圖4.4單燈限制器單燈限制器SLC的主要特點：?鋁合金外殼,全密封防塵、防水設(shè)計,等級：IP67 ;?與智能效勞器之間通過電力線進行通信；?高集成度的智能化神經(jīng)元限制芯片,可同時限制三相電信號;?可遠程在線通過電力線進行功能升級ISP功能；?與DC-DCI燈驅(qū)動器結(jié)合,可限制多種 LED鈉燈燈頭；?可實現(xiàn)LED燈頭的全亮、全關(guān)和任意亮度限制；?可實現(xiàn)高壓鈉燈的全亮和半亮限制；?具有8級自動中繼功能,信

17、號傳輸距離可達 8km；?具有通信自動糾錯功能；?可以自動計量電量、有功功率、電流、電壓等參數(shù)；?可以自動探測環(huán)境光照度、溫度等參數(shù)；?具有漏電檢測功能.五、應(yīng)用案例本系統(tǒng)在成都成功實現(xiàn)了千套試點, 得到用戶的肯定.圖5.1是我們在成都 示范段路燈治理局的監(jiān)控大廳：圖5.1監(jiān)控大廳圖5.2是該區(qū)域半年時間的節(jié)能比照圖：圖5.2該區(qū)域半年時間的節(jié)能比照圖：根據(jù)本區(qū)域中已安裝的時間較長的 800盞路燈為例,來計算投入和節(jié)約開 支,一般5年內(nèi)可收回本錢,具體計算數(shù)據(jù)如下：1：總投入本錢800盞路燈單燈限制器：800個,共計800,000元智能限制器：4個, 共計40,000元全部費用總計：840,0

18、00元2:節(jié)約電費附表有半年節(jié)約的電量A:節(jié)約177660千瓦時每年,根據(jù)現(xiàn)在家用最低電價每 0.5元計算,每年大 約省電88830元.B:智能治理系統(tǒng),節(jié)約了治理本錢,800盞路燈巡回本錢每天節(jié)約油費是 100元,一年為36000元；巡回人員工資一年節(jié)約為 40000元；共計：76000元兩者總計一年節(jié)?。?64830元分析：根據(jù)以上數(shù)據(jù),節(jié)約的電費以及人工本錢等,五年多能收回本錢.由 于這次只有800盞,如果數(shù)量大的話,比方上萬盞的話,節(jié)約的人工以及油費成 本的比例還會升高,估計5年以內(nèi)能收回本錢.在成都另外一個區(qū)域中,我們的系統(tǒng)專門用來進行河流堤壩光榮工程電纜的 防盜,效果明顯,得到用戶的充分肯定.六、系統(tǒng)報價參考廳P名稱數(shù)量單價備注1后臺數(shù)據(jù)效勞器1臺6000也