智慧城市照明方案

1项目背景

1.1当前形势

当前，我国许多城市纷纷把智慧城市及城市节能改造的建设提上日程，通过信息技术完善城市公共服务和改善城市生活环境，使城市变得更加“智慧”、更节能。作为节能型基础设施，绿色照明是智慧节能型城市建设中重要的组成部分。在能源日益短缺，温室效应越来越严重，国家和地方政府大力号召节能减排、绿色照明的形势下，有效控制道路照明能源消耗，提高路灯寿命，降低维护和管理成本，是现代效能型社会建设的目标之一，也是城市智慧化建设的必然趋势。

城市公共照明系统是与人们生活息息相关的重要公共基础设施，随着城市化进程的加快，城市公共照明设施的需求量和建设规模日益增大，但城市公共照明的过快发展增大了对能源的需求和消耗，同时在管理方面也存在诸多不足，以致城市公共照明系统普遍存在设备维护成本高，灯具、线缆盗窃现象严重，能源浪费等问题。

    当前城市公共照明系统面临的压力如下：①不断增加的人员及设施；②逐年上升的费用支出；③节能减排的压力；④越来越严格的服务保障要求。这其中，尤以“节能减排的压力”表现得最为突出明显，具体表现在：①十二五规划节能目标。到2015年，全国万元国内生产总值能耗比2010年下降16%，比2005年下降32%；并将节能减排目标合理分配到各地区；②照明能耗巨大。照明在我们国家用电量占到12%，而道路照明更是占到其中的30%；③缺电现象日益严重。每个城市都存在或多或少的电力缺口问题，在电力高峰期大面积拉闸限电成为常态。

2 智慧照明控制系统

2.1 平台建设方案

2.1.1照明智能监控系统

城市照明智能控制管理系统由监控中心、集中控制器、单灯控制器及电缆监测报警器组成。集中控制器安装在配电柜内，通过GPRS无线网路与监控中心进行通信，监控终端安装在照明终端。以电力载波通信方式与集中控制器进行通讯。集中控制器接受、执行、转发监控中心的命令，并通过监控终端对每盏灯进行开关控制和亮度调节，实现灵活的远程控制。同时，集中控制器可通过内置输出端口对各路灯回路的监控，并通过监控终端监控每盏灯的实时状态，还可以通过模拟量、数字量输入端口，将现场的光照、用电量等信息反馈至监控中心，以实现对城市照明设施的科学管理。

      系统工作原理图

城市智慧照明监控中心

 

城市智慧照明示意图

 

城市照明智能管理控制系统—电脑登录界面

 

城市智慧照明监控软件系统截图

 

2.1.2单灯节能管理系统

单灯控制器通过电力载波通信技术与智能监控终端进行通讯，实现对每一盏灯的监测和控制，无需布线，安装方便，同时实现：

1、数据采集：用电量、电压、电流、功率。

2、单灯控制：单灯定时开关，亮度调节。

3、时段控制：可按需进行时段控制。

4、故障检测：实时检测单灯运行状态。

 

单灯控制器安装在灯杆下端

 

2.1.2.1节能规划方案

我公司工作人员于9月份对各道路路灯进行照度检测，经统计分析发现大部分道路存在过度照明，针对此种情况，我公司对道路照明进行了节能规划。

改造后亮灯模式

 

  交叉亮灯开主灯关辅灯             隔一亮一

 

 

2.1.2.2单灯控制节能

系统以智能照明控制管理为基础，提供开关灯时间的精确控制方案，协助用户制定分时、分区、分季节、分路段的开关灯计划，以单灯控制器为终端管理手段，提供单灯节能控制方案，实现30%以上的节能，并且能有效的减少亮灯时间，延长灯具寿命。

²  单灯控制方案

借助于单灯控制器，系统可以对每盏灯进行监控，系统可以根据人流、车流、天气等环境条件设定合理的开关灯方案，在保证照明的前提下进行单灯节能控制。

²  手动单灯控制

手动控制可以实现对单个或一条道路上的多个路灯进行灵活、简便的控制。

2.1.2.3单灯管理节能

通过照明单灯节能管理系统的应用，使城市照明设施的管理具体到每一盏灯，城市照明的管理者足不出户即可对每一盏灯的工作状态、电流、电压、故障等信息实时“在线巡测”，改变了以前路灯养护主要依靠人工巡检，热线报修的发现故障的方式，大量节省办公、车辆、人员等费用和能耗，降低整体运维成本，达到节能降耗的目的。

²  单灯报警

通过单灯控制器，系统可以获取每个灯具的电压、电流、功率因数等运行参数，再结合系统设置的报警判断限值可以确定灯具是否存在异常，并可进一步确定异常的具体类型。常见报警类型有：灯具损坏、灯具闪灯、电容失效等。

²  单灯故障报表

对每天晚上单灯运行的情况进行分析、汇总，生成单灯故障报告，反馈给维护部门进行故障处理，系统可以按日、月、年或者即时需要查询、统计、打印。

流程示意图

单灯控制及运行状态查询界面截图

单灯状态统计界面截图

电能表数读取界面截图

电能表数统计界面截图

数据采集界面截图

 

电压电流线形图界面截图

 

2.1.3集中控制器

集中控制器通过电力线载波通信方式实现对所属控制节点的管理和控制，并通过GPRS无线通信方式，实现与监控中心的通信。

 集中控制器内置相关软件程序，在电力线上形成智能控制网络，实现对所属回路和路灯的管理和控制。

集中控制器可实现以下功能：

2.1.3.1 遥控功能

系统提供了多种控制手段，其中既有时控、光控、手控等独立控制方式，又有相互结合、特殊控制等复杂控制方式。

• 时控

根据当地的经纬度坐标计算计算出全年的日出日落时间，经过调整得出全年开关灯时间表下发到智能监控终端，实现自动开关灯控制。

• 光控

根据光照度实现按需开关灯控制。

• 手动控制

在特殊条件下，可通过系统手动控制功能实现任意回路的开关灯控制。

• 预案控制

为了满足某些特殊时期（节假日、国家重大活动）对亮灯时间的特殊要求，系统提供预案管理功能，可以为特殊时期专门设置一套开关灯时间，并且不会影响其他时间路灯的开关控制。

2.1.3.2遥测功能

系统通过遥测功能来获取路灯设施的运行参数信息。主要参数包括：三相电压、三相电流、功率因数、有功功率、无功功率、支路电流等。

监控中心有周期自动巡测机制，系统按设定的时间周期自动进行巡测，同时系统也允许监控人员随时进行手动巡测。

2.1.3.3遥信功能

系统通过遥信功能可以直接获取路灯设施的运行状态，一旦发现某个状态发生异常，会在第一时间将异常信息发送给监控中心。

2.1.3.4遥调功能

系统通过遥调功能可以实现对远程监控终端的管理，可以调整监控终端的工作状态和工作参数，以便对路灯设施进行更好的监控和管理。

2.1.3.5查询统计分析功能

系统数据分为两种：运行参数数据、统计分析数据，这两种数据的展示方式有所区别，其中运行参数数据一般用数据报表的方式展示，而统计分析数据则可使用报表、图形（曲线图、柱状图、饼图）等方式展示。

2.1.3.6卫星自动校时功能(GPS)

通过安装在监控中心的GPS设备采集卫星基准时间与服务器时间校对，保证监控中心所有服务器时钟的准确性和一致性。监控中心定时给智能监控终端发送校时指令，从而确保监控中心和智能监控终端时间的准确性和一致性。

2.1.3.7报警管理功能

系统报警数据有两种来源：遥测数据、遥信数据，通过分析遥测、遥信数据，可以检测设备运行状态异常并产生报警记录，产生的报警记录会永久保存，以供查询、统计、分析；同时，报警信息会通过多种方式（短信、声音、信息提示窗口）告知用户。

2.1.3.8系统安全管理

为了规范系统操作，增强系统的安全性，系统采用了严格的安全管理措施。

系统定义了多种用户角色，每种角色都有自己独立的操作权限和用户界面，用户登录系统后只能完成权限允许的各种操作。

用户登录系统后的所有操作都要记录日志，并永久保存，以便在发生异常操作时追溯问题，明确责任。

为了保证业务数据的完整性和安全性，在保存和传输业务数据时要对数据加密。

 

2.1.4城市照明移动监控系统

城市照明移动监控系统是基于手机操作系统集单灯控制、设备运行监控、线路检测、故障报警、人员定位等功能为一体的路灯移动管理平台。系统的使用不受时间、地点、空间限制，有效解决路灯管理人员不在监控中心的情况下实现应急调控、设备检修人员能够在现场检测故障路灯的修复情况等问题，有助于突发事件现场快速处置，实现“零距离”应急处理和指挥。系统的应用将会使城市照明管理工作变得更方便快捷，巡检服务队伍的工作效率得到显著提高。移动监控系统图

功能介绍

遥控功能: 通过移动终端可以在权限内控制任一或全部监控终端开关灯。

遥测功能: 通过移动终端能够对电流、电压、功率因素、用电量、接触器状态、短路、开路等数据进行检测，并将检测结果发回监控中心。

遥信功能: 通过移动终端可以查看监控终端的报警信息或接收故障参数

GIS地理信息: 移动终端可以查询位置信息、设施分布、回路布置、实时运行数据。

单灯控制节能: 移动终端可以对实施区域、道路或单独任意一盏灯进行控制，根据道路或景观人流量情况设定科学的亮灯方案，实现节能。

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