智慧路燈照明管理系統(tǒng)方案

1、- -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TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark20一、概論2 HYPERLINK l bookmark10二、智慧照明管理系統(tǒng)的特點3 HYPERLINK l bookmark12三、系統(tǒng)功能與指標4 HYPERLINK l bookmark14四、系統(tǒng)構(gòu)成6 HYPERLINK l bookmark16五、應用案例9 HYPERLINK l bookmark18六、系統(tǒng)報價11一、概論目的利用智慧系統(tǒng)，對路燈實現(xiàn)照明智能化管理，以達到按需照明、提高管理效率、降低能耗的目的。項目背景分析必要性：由于傳統(tǒng)的路燈管護方式

2、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，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(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。有了智慧的照明管理系統(tǒng)，此類難題便迎刃而解?？尚行裕褐腔壅彰鞴芾硐到y(tǒng)(LMS，LightingManagementSystem)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)智能化管理

3、，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(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)燈具的預維護，使得路燈時刻工作在最佳狀態(tài)。與傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)相結(jié)合，遠程實現(xiàn)對燈具的開關(guān)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，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C02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，使控制終端成為一個功能和經(jīng)濟效能的完美結(jié)合體。控制終端使用嵌入式應用軟

4、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，達到最理想的效果。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(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厚的優(yōu)勢；電力線載波技術(shù)日臻成熟，和其他網(wǎng)

5、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)智能化的照明管理系統(tǒng)的首選智慧照明管理系統(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：1、遠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程任何地點的燈具實現(xiàn)X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)則實時報警，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佳狀態(tài)。2真正實現(xiàn)按需照明可預制任意時段的開關(guān)燈計劃，遠程實現(xiàn)對任意一盞

6、燈具的開關(guān)燈時間、亮度進行控制，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、移動探測等傳感器相結(jié)合，使功率密度與區(qū)域需求達到最佳匹配；，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)燈計劃，實現(xiàn)按需照明，降低能耗3、精細化維護管理自動預警、報警功能，準確故障報修，系統(tǒng)及導航指引，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的排放，實現(xiàn)對故障燈具的快速處理。完善的資產(chǎn)管理功能本系統(tǒng)內(nèi)含一個完整的管理信息系統(tǒng)（）子模塊，可以對與路燈相關(guān)的資產(chǎn)進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)資產(chǎn)管理的合理性

7、與先進性，輕松實現(xiàn)大規(guī)模公共資產(chǎn)的管理。照明管理系統(tǒng)是一個功能非常完善的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，其主要功能如下表所示：序號功能名稱功能說明路燈監(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(shù)據(jù)（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(guān)燈，以及調(diào)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。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)常等區(qū)域管理將城市劃分為若干區(qū)域，實現(xiàn)區(qū)域的增

8、、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。開關(guān)燈計劃制定各類開關(guān)燈計劃。為單燈控制器設(shè)定各種開關(guān)燈計劃，使單燈控制器按照開關(guān)燈計劃實現(xiàn)定時開關(guān)燈和定時亮度變化。用戶管理管理用戶的帳號、角色、權(quán)限功能，達到不同的用戶進入系統(tǒng)后使用不同的功能。運行維護商管理提供對運維部門的增、刪、改操作能耗報表提供按區(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)可自動導出到中，便于進行后續(xù)統(tǒng)計。運維報

9、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。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(shù)據(jù)與實時的功率電壓等進行比對，以做出正確的警報。設(shè)備供應商管理管理各類設(shè)置供應商的基本信息。提供增、刪、改功能系統(tǒng)管理分為故障報警設(shè)置與系統(tǒng)日志兩部分，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。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

10、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。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)備管理、米購管理、庫存管理、人力資源管理以及財務管理集成在一個數(shù)據(jù)充分共享的應用系統(tǒng)中。實現(xiàn)設(shè)備動態(tài)管理，讓設(shè)備檢維修能夠達到自動化預警和提示，大大提高設(shè)備管理效率。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(guān)處理人員及時排查解除故障，并記錄處理結(jié)果等信息。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)控管護質(zhì)量分析根據(jù)工單處理

11、結(jié)果，處理效率，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，生成對應表格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。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)燈計劃。系統(tǒng)具有強大的擴展功能，可以通過、以太網(wǎng)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(shè)計，防水等級6利用電力線載波技術(shù)，載波頻段：。采用的調(diào)制方式傳輸信號。芯片內(nèi)置控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。5.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以上。通信數(shù)據(jù)自動糾錯。自動計量電量、有功功率、電流、電壓

12、等電力參數(shù)，精度0.，1線性度土1D自動探測環(huán)境光照度、溫度、車輛人員情況，根據(jù)環(huán)境自動控制燈具亮度。開關(guān)燈計劃時間精度：1分鐘，計劃以7*2小4時循環(huán)執(zhí)行。智能段控器可通過、以太網(wǎng)口、等接口外擴輔助功能模塊。TOC o 1-5 h z具有載波所在頻段信號隔離功能，衰減量為。工作環(huán)境溫度范圍：-。智能服務器工作環(huán)境濕度范圍：到C。管理軟件采用架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。通信速率：。一個智能服務器最多可以管理個單燈路燈控制器。17可.比傳統(tǒng)照明管理方案節(jié)約能耗3050。%燈頭亮度調(diào)整范圍：。高壓鈉燈亮度調(diào)整范圍：關(guān)、0三檔。系統(tǒng)靜態(tài)功耗。單燈控制器單路輸出帶負載能力：（也可根據(jù)客戶需求定做更高功率產(chǎn)品）系統(tǒng)構(gòu)成系

13、統(tǒng)由三大部分構(gòu)成：監(jiān)控中心（含網(wǎng)絡(luò)服務器和監(jiān)控終端）、智能服務器和單燈控制器，見圖4.。1明管理系統(tǒng)組成圖pFFf宀要完監(jiān)控中心其中監(jiān)控中心終端用戶遠程監(jiān)控明管理系統(tǒng)組成圖pFFf宀要完監(jiān)控中心其中監(jiān)控中心終端用戶遠程監(jiān)控預警、報警實時管理自動報表生成（全諫唯-的電子施州一41壯誠辭脳關(guān)網(wǎng)絡(luò)服務器安裝與維護中央數(shù)據(jù)庫及其控制組織與存儲數(shù)據(jù)為用戶管理系統(tǒng)提供服務智能服務器智能服務器主要完成以下工作收集照明數(shù)據(jù)與服務器及節(jié)點通信對所屬節(jié)點實時調(diào)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(shù)據(jù)根據(jù)監(jiān)控中心所發(fā)指令，控制單燈狀態(tài)。環(huán)境參數(shù)測量系統(tǒng)監(jiān)控主

14、界面如圖4.：2舸,F每舸,F每耳旅市雕匏貓卻竝E.B讓、農(nóng)STffipfUFHTCRffiE】即吧gr5TE(歪衽樓祗豹-:紅期飛，的聯(lián)圧:瀝冊，觀蕪4.2,瀝冊，觀蕪4.2,瀏管理:出務器可駅燈T-:!品宇.X諒臓.庭謹庫:出務器可駅燈T-:!品宇.X諒臓.庭謹庫1底謹瞎1；（.31鹹瞬HS能服器特讒弼：墉:二砸遂戦血曲詩敘曲寤mr：理、照明管理和高附能夠應用到任何基能能源管理設(shè)備，它加值遠程資產(chǎn)管理等。智能服務器不僅允許訪問、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)，從而實現(xiàn)節(jié)約能耗、提高運營效率并降低維護成本。智能服務器的部署和管理非常簡單方便，可本地或遠程控制，并

15、可自動組成更龐大的網(wǎng)絡(luò)，提供無可比擬的靈活性。同時該智能服務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、氣和水脈沖表外部擴展通信口外部擴展通信口以太網(wǎng)接口直流電源輸出功能單燈控制器，實物圖如圖所示:J-：.的智能化神經(jīng)元控中制芯片，可同時9的智能化神經(jīng)元控中制芯片，可同時9控制三相電信號可遠程在線通過電力線進行功能升級（功能）;與單燈驅(qū)動器結(jié)合，可控制多種、鈉燈燈頭;可實現(xiàn)燈頭的全亮、全關(guān)和任意亮度控制；可實現(xiàn)高壓鈉燈的全亮和半亮控制；具有級自動中繼功能，信號傳輸距離可達；具有通信自動糾錯功能；可以自動

16、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。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.是1我們在成都示范段路燈管理局的監(jiān)控大廳：路該區(qū)域半年時間的節(jié)能圖對比圖能（千瓦時）往路該區(qū)域半年時間的節(jié)能圖對比圖能（千瓦時）往年同期耗使用本系支，一般5年內(nèi)可收回成本，具體計算數(shù)據(jù)如下總投入成本（盞路燈）單燈控制器：80個0，共計800,元000智能控制器：4個，共計40,0元00全部費用總計：840,元0002：節(jié)約電費（附表有半年節(jié)約的電量）節(jié)約千瓦時每年，按照現(xiàn)在家用最低電價每元計算，每年大約省電元。智能管理系統(tǒng)，節(jié)約了管理成本，盞路燈巡回成本每天節(jié)約油費是10元，一年為360元；巡回人員工資一年節(jié)約為400元；共計：760元兩者總計一年節(jié)省：1648元3盞分析：根據(jù)以上數(shù)據(jù)，節(jié)約的電費以及人工成本等，五年多能收回成本。由于這次只有8盞盞盞，如果數(shù)量大的話，比如上萬盞的話，節(jié)約的人工以及油費成本的比例還會升高，估計年以內(nèi)能收回成本。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