智慧路燈照明管理系統(tǒng)方案

智慧照明管理系統(tǒng)方案成都信息工程學院二O一二年十月目錄一、概論3二、智慧照明管理系統(tǒng)的特點4三、系統(tǒng)功能與指標4四、系統(tǒng)構成7五、應用案例10六、系統(tǒng)報價11一、概論目的利用智慧LMS系統(tǒng)，對路燈實現(xiàn)照明智能化管理，以到達按需照明、提高管理效率、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，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；如果要臨時調整開關燈時間，也只有到現(xiàn)場去手動調整，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。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，LightingManagementSystem〕有效地將電力線網絡、GPRS網絡、互聯(lián)網、傳感器網絡、Zigbee技術融合到一起，是物聯(lián)網在電力、能源行業(yè)的典型應用，其核心是利用電力線載波通信技術〔PLC〕用來管理城市照明系統(tǒng)，實現(xiàn)智能化管理，對整個城市的路燈進行遠程集中管理、監(jiān)視和控制，通過LMS管理平臺，可以在網絡上的任意工作站對任何路段燈具實現(xiàn)7×24小時實時監(jiān)控，隨時掌握任何路段燈具的各項實時數據及狀態(tài)，實現(xiàn)燈具的預維護，使得路燈時刻工作在最正確狀態(tài)。與傳感器網絡數據相結合，遠程實現(xiàn)對燈具的開關燈時間、亮度進行控制，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融合，使控制終端成為一個功能和經濟效能的完美結合體。控制終端使用嵌入式應用軟件，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,結構復雜，體積大，價格高，數據傳輸易受外界噪聲影響的缺點。根據中國電力網絡復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合，到達最理想的效果。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控制其狀態(tài)、讀取其數據相對于其他通信方式具有得天獨厚的優(yōu)勢；電力線載波技術日臻成熟，和其他網絡間的接口日益完善，使得多網合一、優(yōu)勢互補的格局越來越明顯，是建設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)的特點智慧照明管理系統(tǒng)充分考慮到了用戶現(xiàn)實工作中需要解決的問題，使得照明管理真正實現(xiàn)高效、可靠、易于操作，該系統(tǒng)主要由以下4方面的特點：遠程集中管理通過管理平臺，可以在網絡上的任意工作站對遠程任何地點的燈具實現(xiàn)7×24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據及狀態(tài)，如電壓、電流、功率、能耗、功率因數、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)燈具的預維護，使得路燈時刻工作在最正確狀態(tài)。真正實現(xiàn)按需照明可預制任意時段的開關燈方案，遠程實現(xiàn)對任意一盞燈具的開關燈時間、亮度進行控制，可在根據時間需要，在任何時段用手動方式對某一路段的燈具亮度進行調整；還可以使用地圖對任何一盞燈進行維護，與溫度、照度、移動探測等傳感器相結合，使功率密度與區(qū)域需求到達最正確匹配；，系統(tǒng)還可以根據當地經緯度，跟蹤每天的日出日落時間，自動調整開關燈方案，實現(xiàn)按需照明，降低能耗。精細化維護管理自動預警、報警功能，準確故障報修，GIS系統(tǒng)及導航指引，設備狀態(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。完善的資產管理功能本系統(tǒng)內含一個完整的管理信息系統(tǒng)〔MIS〕子模塊，可以對與路燈相關的資產進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)資產管理的合理性與先進性，輕松實現(xiàn)大規(guī)模公共資產的管理。三、系統(tǒng)功能與指標照明管理系統(tǒng)是一個功能非常完善的物聯(lián)網系統(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，實時獲取路燈的運行數據〔包括亮度，功率，電壓，耗能等〕。遠程向單燈控制器發(fā)送開燈，關燈，以及調光指令?？蛇M行亮燈率的統(tǒng)計。一個單燈控制器可以同時分別控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)域管理將城市劃分為假設干區(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、經度、西南緯度、西南經度、東北緯度、東北經度、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開關燈方案制定各類開關燈方案。為單燈控制器設定各種開關燈方案，使單燈控制器按照開關燈方案實現(xiàn)定時開關燈和定時亮度變化。6用戶管理管理用戶的帳號、角色、權限功能，到達不同的用戶進入系統(tǒng)后使用不同的功能。7運行維護商管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。數據可自動導出到Excel中，便于進行后續(xù)統(tǒng)計。9運維報表根據用戶實際需要，二次開發(fā)運行維護中需要的各類報表。10路燈類型管理路燈信息，包括額定功率，電壓等信息，故障報警中的將這些標準數據與實時的功率電壓等進行比對，以做出正確的警報。11設備供給商管理管理各類設置供給商的根本信息。提供增、刪、改功能12系統(tǒng)管理分為故障報警設置與系統(tǒng)日志兩局部，故障報警設置是對各級故障的報警方式進行設置，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緯度坐標點，或者坐標區(qū)段〔細化到某個燈桿，某個檢查井，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資產管理子系統(tǒng)以企業(yè)資產和設備臺賬為中心，工單為主線，將設備管理、采購管理、庫存管理、人力資源管理以及財務管理集成在一個數據充分共享的應用系統(tǒng)中。實現(xiàn)設備動態(tài)管理，讓設備檢維修能夠到達自動化預警和提示，大大提高設備管理效率。15工單管理通過故障及對應管理人員，生成工單信息，并發(fā)送郵件和短信，提示相關處理人員及時排查解除故障，并記錄處理結果等信息。16照度、溫度監(jiān)控通過照度傳感器、溫度傳感器等設備，收集現(xiàn)場環(huán)境信息，對現(xiàn)場工作環(huán)境的相關信息進行監(jiān)測、監(jiān)控17管護質量分析根據工單處理結果，處理效率，處理結果等數據，統(tǒng)計管護人員的工作質量，及故障的排查比率等信息，生成對應表格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根據環(huán)境照度自動開關燈系統(tǒng)可根據環(huán)境照度情況自動進行開關燈方案。系統(tǒng)具有強大的擴展功能，可以通過RS485、UART、RJ45以太網口等多種標準控制接口擴展所需要的擴展模塊。本系統(tǒng)的指標如下：單燈控制器采用全密封設計，防水等級IP67。利用電力線載波技術，載波頻段：PL-20C。采用BPSK的調制方式傳輸信號。芯片內置ISO14908控制網絡協(xié)議。單燈控制器具有自動中繼功能，最多支持8級中繼代理，電力線載波傳輸距離可達8km以上。通信數據自動糾錯。自動計量電量、有功功率、電流、電壓等電力參數，精度0.1，線性度±0.1%，24bitsΣ-ΔADC。自動探測環(huán)境光照度、溫度、車輛人員情況，根據環(huán)境自動控制燈具亮度。開關燈方案時間精度：1分鐘，方案以7*24小時循環(huán)執(zhí)行。智能段控器可通過ModBus、以太網口、UART等接口外擴輔助功能模塊。具有載波所在頻段信號隔離功能，衰減量為-63dB。工作環(huán)境溫度范圍：-40-85°智能效勞器工作環(huán)境濕度范圍：10到90%RH@60℃管理軟件采用B/S架構網絡。PLC通信速率：5.4kbps。一個智能效勞器最多可以管理200個單燈路燈控制器?？杀葌鹘y(tǒng)照明管理方案節(jié)約能耗30—50%。LED燈頭亮度調整范圍：0-100%。高壓鈉燈亮度調整范圍：關、50%、100%三檔。系統(tǒng)靜態(tài)功耗<15W。單燈控制器單路輸出帶負載能力：1.2kW〔也可根據客戶需求定做更高功率產品〕四、系統(tǒng)構成系統(tǒng)由三大局部構成：監(jiān)控中心〔含網絡效勞器和監(jiān)控終端〕、智能效勞器和單燈控制器，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:遠程監(jiān)控預警、報警實時管理自動報表生成網絡效勞器:安裝與維護中央數據庫及其控制組織與存儲數據為用戶管理系統(tǒng)提供效勞智能效勞器智能效勞器主要完成以下工作：收集照明數據與效勞器及節(jié)點通信對所屬節(jié)點實時調控單燈控制器單燈控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、有無漏電等數據根據監(jiān)控中心所發(fā)指令，控制單燈狀態(tài)。環(huán)境參數測量系統(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智能效勞器〔HuatiSmartServer〕在本系統(tǒng)中起到關鍵作用，一個智能效勞器可以同時控制200個單燈控制器的狀態(tài)，實物如圖4.3：圖4.3HSS智能效勞器HSS智能效勞器特點：HuatiSmartServer智能效勞器是一個多功能的、智能能源管理設備，它能夠應用到任何基于IP的應用中，例如企業(yè)能源管理、照明管理和高附加值遠程資產管理等。HuatiSmartServer智能效勞器不僅允許訪問、控制和監(jiān)視電子設備，還能夠聰明地使用從這些電子設備獲取的數據，從而實現(xiàn)節(jié)約能耗、提高運營效率并降低維護本錢。HuatiSmartServer智能效勞器的部署和管理非常簡單方便，可本地或遠程控制，并可自動組成更龐大的網絡，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、氣和水脈沖表RS232外部擴展通信口RS485外部擴展通信口以太網接口直流電源輸出功能單燈控制器SLC(SmartLightingControllor)，實物圖如圖4.4所示：圖4.4單燈控制器單燈控制器SLC的主要特點：鋁合金外殼，全密封防塵、防水設計，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元控制芯片，可同時控制三相電信號；可遠程在線通過電力線進行功能升級〔ISP功能〕；與DC-DC單燈驅動器結合，可控制多種LED、鈉燈燈頭；可實現(xiàn)LED燈頭的全亮、全關和任意亮度控制；可實現(xiàn)高壓鈉燈的全亮和半亮控制；具有8級自動中繼功能，信號傳輸距離可達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；可以自動探測環(huán)境光照度、溫度等參數；具有漏電檢測功能。五、應用案例本系統(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：按照本區(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年內可收回本錢，具體計算數據如下：1:總投入本錢(800盞路燈)單燈控制器：800個，共計800,000元智能控制器：4個，共計40,000元全部費用總計：840,000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，按照現(xiàn)在家用最低電價每0.5元計算，每年大約省電88830元。B:智能管理系統(tǒng)，節(jié)約了管理本錢，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：根據以上數據，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，如果數量大的話，比方上萬盞的話，節(jié)約的人工以及油費本錢的比例還會升高，估計5年以內能收回本錢。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)序號名稱數量單價備注1后臺數據效勞器1臺6000也可