智慧路燈照明管理系統(tǒng)方案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上智慧照明管理系統(tǒng)方案成都信息工程學(xué)院二O一二年十月目 錄 一、概論目的利用智慧LMS系統(tǒng)，對路燈實(shí)現(xiàn)照明智能化管理，以達(dá)到按需照明、提高管理效率、降低能耗的目的。項(xiàng)目背景分析必要性：由于傳統(tǒng)的路燈管護(hù)方式存在諸多弊端，在一定程度上導(dǎo)致管護(hù)效率低下，人力、物力、財(cái)力投入多，夜間現(xiàn)場巡邏投入大、危險(xiǎn)性高，CO2排放多，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(shí)調(diào)整開關(guān)燈時(shí)間，也只有到現(xiàn)場去手動(dòng)調(diào)整，這樣效率低，而且容易出錯(cuò)；如果電纜被盜，靠傳統(tǒng)的方式也不能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)。有了智慧的照明管理系統(tǒng)，此類難題便迎刃而解。可行性：智慧照明管理系統(tǒng)（LMS，Ligh

2、ting 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(shí)現(xiàn)智能化管理，對整個(gè)城市的路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程集中管理、監(jiān)視和控制，通過LMS管理平臺，可以在網(wǎng)絡(luò)上的任意工作站對任何路段燈具實(shí)現(xiàn)7×24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控，隨時(shí)掌握任何路段燈具的各項(xiàng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)燈具的預(yù)維護(hù)，使得路燈時(shí)刻工作在最佳狀態(tài)。與傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)相結(jié)合，遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對燈具的開關(guān)燈時(shí)間、亮度進(jìn)行控制，并可以使用地圖對任何一盞燈進(jìn)行維護(hù)，實(shí)現(xiàn)按需照明，降低能耗。自動(dòng)

3、預(yù)警、報(bào)警功能，避免了因現(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(shí)現(xiàn)對故障燈具的快速處理，時(shí)刻保持重點(diǎn)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(jì)量技術(shù)融合，使控制終端成為一個(gè)功能和經(jīng)濟(jì)效能的完美結(jié)合體?？刂平K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(gè)以上芯片, 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，價(jià)格高，數(shù)據(jù)傳輸易受外界噪聲影響的缺點(diǎn)。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，達(dá)到最理想的效果。電力線載波的優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：l 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

4、力系統(tǒng)特有的一種通信形式。由于輸電線路機(jī)械強(qiáng)度高，可靠性好，不需要線路的基建投資和日常的維護(hù)費(fèi)用，具有一定的經(jīng)濟(jì)可靠性;l 由于燈具直接與電力線相連，利用電力線載波遠(yuǎn)程控制其狀態(tài)、讀取其數(shù)據(jù)相對于其他通信方式具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢；l 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(bǔ)的格局越來越明顯，是建設(shè)智能化的照明管理系統(tǒng)的首選方案。二、智慧照明管理系統(tǒng)的特點(diǎn)智慧照明管理系統(tǒng)充分考慮到了用戶現(xiàn)實(shí)工作中需要解決的問題，使得照明管理真正實(shí)現(xiàn)高效、可靠、易于操作，該系統(tǒng)主要由以下4方面的特點(diǎn)：1、 遠(yuǎn)程集中管理通過管理平臺，可以在網(wǎng)絡(luò)上的任意工作站對遠(yuǎn)程任何地點(diǎn)的燈具實(shí)現(xiàn)7

5、×24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控，隨時(shí)掌握任何路段燈具以及電纜的各項(xiàng)實(shí)時(shí)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)則實(shí)時(shí)報(bào)警，并且自動(dòng)給出維修方案，不需要安排人員每天早晚巡燈。實(shí)現(xiàn)燈具的預(yù)維護(hù)，使得路燈時(shí)刻工作在最佳狀態(tài)。2、 真正實(shí)現(xiàn)按需照明可預(yù)制任意時(shí)段的開關(guān)燈計(jì)劃，遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對任意一盞燈具的開關(guān)燈時(shí)間、亮度進(jìn)行控制，可在根據(jù)時(shí)間需要，在任何時(shí)段用手動(dòng)方式對某一路段的燈具亮度進(jìn)行調(diào)整；還可以使用地圖對任何一盞燈進(jìn)行維護(hù)，與溫度、照度、移動(dòng)探測等傳感器相結(jié)合，使功率密度與區(qū)域需求達(dá)到最佳匹配；，系統(tǒng)還可以根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度，跟蹤每天的日出日落時(shí)間，自動(dòng)調(diào)整開關(guān)燈計(jì)劃，實(shí)

6、現(xiàn)按需照明，降低能耗。3、 精細(xì)化維護(hù)管理自動(dòng)預(yù)警、報(bào)警功能，準(zhǔn)確故障報(bào)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，從而避免了因現(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(shí)現(xiàn)對故障燈具的快速處理。4、 完善的資產(chǎn)管理功能本系統(tǒng)內(nèi)含一個(gè)完整的管理信息系統(tǒng)（MIS）子模塊，可以對與路燈相關(guān)的資產(chǎn)進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)管理的合理性與先進(jìn)性，輕松實(shí)現(xiàn)大規(guī)模公共資產(chǎn)的管理。三、系統(tǒng)功能與指標(biāo)照明管理系統(tǒng)是一個(gè)功能非常完善的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其主要功能如下表所示：序號功能名稱功能說明1路燈監(jiān)控通過分路段監(jiān)控段控制器下的各單燈控制器，實(shí)時(shí)獲取路燈的運(yùn)行數(shù)據(jù)（包括亮度，功率，電壓，耗能等）。遠(yuǎn)程

7、向單燈控制器發(fā)送開燈，關(guān)燈，以及調(diào)光指令?？蛇M(jìn)行亮燈率的統(tǒng)計(jì)。一個(gè)單燈控制器可以同時(shí)分別控制三相電上的三個(gè)獨(dú)立燈頭。2故障報(bào)警按各種條件查詢當(dāng)前及歷史的所有故障信息，查詢條件包含故障發(fā)生時(shí)間，故障處理時(shí)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)域管理將城市劃分為若干區(qū)域，實(shí)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、東北經(jīng)度、區(qū)域描述4控制器管理在劃分的區(qū)域中提供段控制器的增、刪、改功能，并提供在段控制器下對單燈控制器的增、刪、改功能。5開關(guān)燈計(jì)劃制定各

8、類開關(guān)燈計(jì)劃。為單燈控制器設(shè)定各種開關(guān)燈計(jì)劃，使單燈控制器按照開關(guān)燈計(jì)劃實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)燈和定時(shí)亮度變化。6用戶管理管理用戶的帳號、角色、權(quán)限功能，達(dá)到不同的用戶進(jìn)入系統(tǒng)后使用不同的功能。7運(yùn)行維護(hù)商管理提供對運(yùn)維部門的增、刪、改操作8能耗報(bào)表提供按區(qū)域、明細(xì)、自定義區(qū)域等方式，統(tǒng)計(jì)區(qū)域或單燈的能耗；并能按柱狀、餅狀、表格等方式進(jìn)行顯示。數(shù)據(jù)可自動(dòng)導(dǎo)出到Excel中，便于進(jìn)行后續(xù)統(tǒng)計(jì)。9運(yùn)維報(bào)表根據(jù)用戶實(shí)際需要，二次開發(fā)運(yùn)行維護(hù)中需要的各類報(bào)表。10路燈類型管理路燈信息，包括額定功率，電壓等信息，故障報(bào)警中的將這些標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)的功率電壓等進(jìn)行比對，以做出正確的警報(bào)。11設(shè)備供應(yīng)商管理管理各類設(shè)置

9、供應(yīng)商的基本信息。提供增、刪、改功能12系統(tǒng)管理分為故障報(bào)警設(shè)置與系統(tǒng)日志兩部分，故障報(bào)警設(shè)置是對各級故障的報(bào)警方式進(jìn)行設(shè)置，方式包括短信、郵件報(bào)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)?？蓴U(kuò)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(jìn)行增強(qiáng)。通過專家系統(tǒng)中的故障排除智能建議模塊，為管維車隊(duì)生成詳細(xì)的故障點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)點(diǎn)，或者坐標(biāo)區(qū)段（細(xì)化到某個(gè)燈桿，某個(gè)檢查井，或者兩個(gè)檢查井之間的范圍）。輸出包含故障位置標(biāo)示的地圖，方便車隊(duì)快速定位目的地。14資產(chǎn)管理子系統(tǒng)以企業(yè)資產(chǎn)和設(shè)備臺賬為中心，工單為主線，將設(shè)備

10、管理、采購管理、庫存管理、人力資源管理以及財(cái)務(wù)管理集成在一個(gè)數(shù)據(jù)充分共享的應(yīng)用系統(tǒng)中。實(shí)現(xiàn)設(shè)備動(dòng)態(tài)管理，讓設(shè)備檢維修能夠達(dá)到自動(dòng)化預(yù)警和提示，大大提高設(shè)備管理效率。15工單管理通過故障及對應(yīng)管理人員，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(shí)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(jìn)行監(jiān)測、監(jiān)控17管護(hù)質(zhì)量分析根據(jù)工單處理結(jié)果，處理效率，處理結(jié)果等數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)管護(hù)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(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，及是反映各燈源的使用情況和剩余壽命，便于及時(shí)更換

11、和統(tǒng)計(jì)燈源信息。19根據(jù)環(huán)境照度自動(dòng)開關(guān)燈系統(tǒng)可根據(jù)環(huán)境照度情況自動(dòng)進(jìn)行開關(guān)燈計(jì)劃。系統(tǒng)具有強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，可以通過RS485、UART、RJ45以太網(wǎng)口等多種標(biāo)準(zhǔn)控制接口擴(kuò)展所需要的擴(kuò)展模塊。本系統(tǒng)的指標(biāo)如下：1. 單燈控制器采用全密封設(shè)計(jì)，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的調(diào)制方式傳輸信號。4. 芯片內(nèi)置ISO 14908控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。5. 單燈控制器具有自動(dòng)中繼功能，最多支持8級中繼代理，電力線載波傳輸距離可達(dá)8km以上。6. 通信數(shù)據(jù)自動(dòng)糾錯(cuò)。7. 自動(dòng)計(jì)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%

12、，24bits-ADC。8. 自動(dòng)探測環(huán)境光照度、溫度、車輛人員情況，根據(jù)環(huán)境自動(dòng)控制燈具亮度。9. 開關(guān)燈計(jì)劃時(shí)間精度：1分鐘，計(jì)劃以7*24小時(shí)循環(huán)執(zhí)行。10. 智能段控器可通過ModBus、以太網(wǎng)口、UART等接口外擴(kuò)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°C。13. 智能服務(wù)器工作環(huán)境濕度范圍：10到90% RH 60。14. 管理軟件采用B/S架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。15. PLC通信速率：5.4kbps。16. 一個(gè)智能服務(wù)器最多可以管理200個(gè)單燈路燈控制器。17. 可比傳統(tǒng)照明管理方案節(jié)約能耗3050%。18.

13、 LED燈頭亮度調(diào)整范圍：0-100%。19. 高壓鈉燈亮度調(diào)整范圍：關(guān)、50%、100%三檔。20. 系統(tǒng)靜態(tài)功耗<15W。21. 單燈控制器單路輸出帶負(fù)載能力：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)由三大部分構(gòu)成：監(jiān)控中心（含網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和監(jiān)控終端）、智能服務(wù)器和單燈控制器，見圖4.1。圖4.1照明管理系統(tǒng)組成監(jiān)控中心其中監(jiān)控中心主要完成如下工作：終端用戶:l 遠(yuǎn)程監(jiān)控l 預(yù)警、報(bào)警l 實(shí)時(shí)管理l 自動(dòng)報(bào)表生成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器:l 安裝與維護(hù)l 中央數(shù)據(jù)庫及其控制l 組織與存儲數(shù)據(jù)l 為用戶管理系統(tǒng)提供服務(wù)智能服務(wù)器智能服務(wù)器主要完成以下工作：l 收集照明數(shù)據(jù)l 與

14、服務(wù)器及節(jié)點(diǎn)通信l 對所屬節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)調(diào)控單燈控制器單燈控制器主要完成以下工作：l 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)l 根據(jù)監(jiān)控中心所發(fā)指令，控制單燈狀態(tài)。l 環(huán)境參數(shù)測量系統(tǒng)監(jiān)控主界面如圖4.2：圖4.2 照明管理系統(tǒng)主界面HSS智能服務(wù)器（Huati Smart Server）在本系統(tǒng)中起到關(guān)鍵作用，一個(gè)智能服務(wù)器可以同時(shí)控制200個(gè)單燈控制器的狀態(tài)，實(shí)物如圖4.3：圖4.3 HSS智能服務(wù)器HSS智能服務(wù)器特點(diǎn)：Ø Huati SmartServer智能服務(wù)器是一個(gè)多功能的、智能能源管理設(shè)備，它能夠應(yīng)用到任何基于IP的應(yīng)用中，例如企業(yè)能源管理、照明管理和高

15、附加值遠(yuǎn)程資產(chǎn)管理等。Ø Huati SmartServer智能服務(wù)器不僅允許訪問、控制和監(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(shí)現(xiàn)節(jié)約能耗、提高運(yùn)營效率并降低維護(hù)成本。Ø Huati SmartServer智能服務(wù)器的部署和管理非常簡單方便，可本地或遠(yuǎn)程控制，并可自動(dòng)組成更龐大的網(wǎng)絡(luò)，提供無可比擬的靈活性。同時(shí)該智能服務(wù)器還具有很多通用接口，方便外擴(kuò)擴(kuò)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(qiáng)電流SPST繼電器輸出端口 脈沖表輸入端口，可以監(jiān)測電、氣和水脈沖表 RS232外部擴(kuò)展通信口 RS485外部擴(kuò)展通信口 以太網(wǎng)接口 直流電

16、源輸出功能單燈控制器SLC(Smart Lighting Controllor)，實(shí)物圖如圖4.4所示：圖4.4 單燈控制器單燈控制器SLC的主要特點(diǎn)： 鋁合金外殼，全密封防塵、防水設(shè)計(jì)，等級：IP67 ； 與智能服務(wù)器之間通過電力線進(jìn)行通信； 高集成度的智能化神經(jīng)元控制芯片，可同時(shí)控制三相電信號； 可遠(yuǎn)程在線通過電力線進(jìn)行功能升級（ISP功能）； 與DC-DC單燈驅(qū)動(dòng)器結(jié)合，可控制多種LED、鈉燈燈頭； 可實(shí)現(xiàn)LED燈頭的全亮、全關(guān)和任意亮度控制； 可實(shí)現(xiàn)高壓鈉燈的全亮和半亮控制； 具有8級自動(dòng)中繼功能，信號傳輸距離可達(dá)8km； 具有通信自動(dòng)糾錯(cuò)功能； 可以自動(dòng)計(jì)量電量、有功功率、電流、電壓

17、等參數(shù)； 可以自動(dòng)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(shí)現(xiàn)了千套試點(diǎn)，得到用戶的肯定。圖5.1是我們在成都示范段路燈管理局的監(jiān)控大廳：圖5.1 監(jiān)控大廳圖5.2是該區(qū)域半年時(shí)間的節(jié)能對比圖：圖5.2 該區(qū)域半年時(shí)間的節(jié)能對比圖：按照本區(qū)域中已安裝的時(shí)間較長的800盞路燈為例，來計(jì)算投入和節(jié)約開支，一般5年內(nèi)可收回成本，具體計(jì)算數(shù)據(jù)如下：1:總投入成本(800盞路燈)單燈控制器：800個(gè)，共計(jì)800,000元智能控制器：4個(gè)， 共計(jì)40,000元 全部費(fèi)用總計(jì)：840,000元2：節(jié)約電費(fèi)（附表有半年節(jié)約的電量）A:節(jié)約千瓦時(shí)每年，按照現(xiàn)在家用最低電價(jià)每0.5元計(jì)算，每年大約省電88830元。B: 智能管理系統(tǒng)，節(jié)約了管理成本，800盞路燈巡回成本每天節(jié)約油費(fèi)是100元，一年為36000元；巡回人員工資一年節(jié)約為40000元；共計(jì)：76000元兩者總計(jì)一年節(jié)省：元分析：根據(jù)以上數(shù)據(jù)，節(jié)約的電費(fèi)以及人工成本等，五年多能收回成本。由于這次只有800盞，如果數(shù)量大的話，比如上萬盞的話，節(jié)約的人工以及油費(fèi)成本的比例還會(huì)升高，估計(jì)5年以內(nèi)能收回成本。在成都另外一個(gè)區(qū)域中，我們的系統(tǒng)專門用來進(jìn)行河流堤壩光彩工程電纜的防盜，效果明顯，得到用戶的充分肯定。六、系統(tǒng)報(bào)價(jià)(參考)序號名稱數(shù)量單價(jià)備注1后臺數(shù)據(jù)服務(wù)器1臺6000也可租用