单灯控制运行和节能说明1.docx

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单灯控制运行和节能说明1

大桥照明智能控制系统特点介绍

一.大桥特点（需求）

㈠.距离长（36公里），跨海（90%以上在海上）;

㈡.高速（100公里/小时高速公路），车流量大（初期超过3.5万辆/日）;

㈢.气象环境复杂多变：

多雷雨、大风、雾等（且重盐雾）;

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㈣.照明特点：

1、全程照明、供电路长、无人值守、能耗高;

2、维护困难：

桥上维护需要占用高速车道作业（还需高空作业）;全年可作业天数不足1/3（气候环境影响），维护成本高（人、车辆、工具、材料）。

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二.系统特点：

依据大桥特点和需求，控制系统：

①远距离.②智能化.③高可靠性，长寿命.

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④节能降耗.⑤维护方便

三.主要特点：

优势介绍.

㈠.一个系统同时控制路灯和雾灯。

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优点：

1.路灯和雾灯安装在桥上同一桩标位置，用同一条电缆供电和同一个终端控制器分别控制，可节省近80公里雾灯电缆和施工费用（预计超过百万元）。

2.路灯和雾灯同是安全设施，在能见度不足、淡雾、暴雨、雪等时需同时工作，放在同一个控制系统中可以集中管理、联动工作（气象联动），提高安全系数。

㈡.单灯控制（终端控制）.

在每一个路灯（雾灯）处安装一个终端控制器：

全桥共安装36个路段控制器，分36个回路控制（其中包括南北航道桥、海中平台等）。

功能特点：

1、远距离控制到每一个路灯和雾灯;

2、定时、光控、任意组合灯的开关、降功率运行（调光）;

3、检测每一个路灯、雾灯及设备的工作状况，故障检测，报告和报警;

4、自稳压运行，过流、过压、故障保护及自恢复功能。

优点：

1、可以按需求控制到单灯（开关、降功耗、检测组合运行）;

2、节能（电）：

①节能模式，全程亮灯的情况下，可节电30～50%;

②单灯稳压运行可节电10～15%（电网波动影响）.

3、降低维护成本：

①降低维护管理费用50%以上：

系统自动对全线路灯、雾灯进行检测，不需要派专人、车上桥巡查路灯;设施故障时，系统会报警;故障部位，故障性质。

②照明器具寿命延长1.5～2倍，减少材料消耗和工耗：

每个终端控制器有自稳压保护，克服电网、电压、波动冲击及长距离供电，对照明器具寿命的影响，同时也减少了维护和更换次数，亮灯率可超过99%。

4、安全：

（1）、管理维护人员减少上桥检修，占用道路作业时间缩短，人员、机具和财产安全系数提高50%以上。

（2）、占用道路时间缩短，亮灯率率提高，提高了道路行车安全。

（3）、在以上二项的同时，也提高了桥梁的安全系数。

杭州湾跨海大桥

智能道路照明控制系统

宁波澳普网络通信设备有限公司

系统简介

杭州湾跨海大桥地处杭州湾，自然环境条件复杂、多变，大桥全长36Ｋｍ，是按双向六车道、时速100Ｋｍ／ｈ设计的高速公路特大桥；大桥路面照明采用二侧对称布灯、全桥共分（P0-P36）37个路灯段的全程照明方式。

杭州湾跨海大桥智能路灯照明监控系统是按高速公路路桥技术规范结合大桥运营功能需

求、自然条件而自主研发的路桥照明智能化管理和控制系统；系统设备按大桥跨海、长距离、高盐雾、多雷雨、台风等天气复杂多变的使用环境特点研制，具有：

⒈多用途：

智能监控路灯和雾灯，既满足大桥路灯控制同时智能监控雾灯；减少工程投入（可接省雾灯电缆80多公里和相应施工费）又将安全照明集中控制管理。

⒉远程实时智能单灯监控：

路灯监控管理中心，远程实时智能监控管理全桥区域的每一盏灯路灯、雾灯；其优点：

⑴中心直接智能监控到每一个路灯、雾灯；可实现路灯、雾灯按需要任意组合开启/关闭/调节。

⑵可对路灯、雾灯进行工作状态实时检测、故障准确定位，不需要安排专人上路巡查，故障时可及时维护；维护费用减少50％以上。

⑶单灯自稳压，可在电压165V～265V内安全使用，克服电网、长距离供电电压波动对道路照明及设施的影响，光源寿命延长约1.5倍。

⑷路段采用电力线载波通讯，对该路段各智能终端控制器进行远程控制，不需要敷设控制电缆。

⒊节约电能：

路灯可在中心控制，采用降功率节能运行模式运行，全程降功率开灯运行时，节电可达30%以上（最高可节电50％）。

⒋高可靠性：

系统设备具有多重防护，可抵御感应雷击和电网浪涌，防水汽侵入和盐雾腐蚀，高可靠性高；在个别设备出现故障的情况下系统仍能稳定运行，不影响或者少影响照明系统的按时开启和关闭。

⒌可扩展性：

硬件采用模块化设计，软件采用组态化设计，使得系统扩展、升级均不必改变现有设备的状态。

系统还可同时控制多种不同的对象：

如高压汞灯、节能灯、航空障碍灯、航道灯、景观灯等。

⒍易维修：

系统的设备智能化设计，并且各部件可远程故障定位，便于设备维修更换。

智能终端控制器具备电源开关，灯具和控制器等故障时，可以不停系统，直接更换。

本智能照明控制系统，可以有效地将提高跨海大桥道路照明管理效率、改善照明质量，保障行车安全，节约电能，降低消耗和保护环境。

一．智能路灯照明系统构成

二．智能路灯照明系统功能和特点

三．系统结构组件技术及功能

四．系统性能指标

五．智能路灯照明系统效益分析

六．系统功能扩展

一．智能路灯照明系统构成

智能照明控制系统由路灯控制中心（包括控制设备、服务器、大屏幕投影显示设备等）、智能路灯控制器、智能终端控制器及通讯系统等组成。

系统结构原理图：

二．系统功能

路灯和雾灯控制采用智能照明监控方式，每基路灯处安装一个智能终端控制器，分别控制路灯和雾灯；每个路灯段安装一台智能照明控制器，控制由监控中心通过通讯网络实现远程控制；智能照明监控系统具备如下功能：

（1）地理信息功能：

数字网络式监控，通过通讯系统传输，可在地图屏上动态显示全线的任一处路灯控制段及每个路灯和雾灯的工作状态、地理位置（公里标，方向）及灯组编号。

（2）降压启动/自动稳压功能：

通过降压启动降低冲击电流，保护线路，自动稳压克服电压波动对光通量影响，提高光源寿命，降低电能消耗。

（3）自动/人工调光功能：

在正常光通量运行工况下，后半夜通过智能系统的指令，光通量下调30%；也可根据环境需求，在控制中心人工无级调节（系统/区域/单灯）路灯的光通量。

（4）定时控制功能：

监控中心按一年日照的长短自动调整路灯的开启时间，以及每天前半夜和后半夜的不同运作状况编程并下载到各控制点，无特殊情况，各路灯段将按时间表运作。

（5）即时控制功能：

如出现恶劣气候或其他原因，中心可对全线或单一路灯监控段及每个灯实行指令操作；也可在路灯控制段（路灯控制器）对该控制区域路灯/单灯进行（开关/控制/调节）操作；每个智能终端控制器有路灯光控开关，恶劣气候现场光照度低于限值时，路灯自动开启，高于限值时自动关闭。

（6）系统也可共享交通工程监控系统的气象信息，预设气象控制参数，在出现恶劣气候（如大雾、暴雨雪能见度低时），自动开启/关闭控制区域内的路灯和雾灯，并同时报告给监控中心；

（7）雾灯可以依据能见度门限调节发光强弱，以免雾灯灯过强或过弱，给行车带来安全隐患；也可在道路异常（事故、维修）时，以（10-50次/分钟）闪亮，起警示灯作用。

（8）工况监测：

对每个灯开关状态、电源电压、线路电流和功率进行监测，可适时更换损坏的元器件。

（9）系统异常和故障报警：

当出现电源故障/通讯故障/线路故障/单灯控制器故障/灯泡故障时，能自动报警并作相应记录：

控制装置具有再启辉功能，在故障排除后，经自动程序指令再次点亮灯具。

（10）统计分析与查询功能：

灯组控制器故障统计分析；单灯控制器故障统计分析；灯具使用统计分析；

（11）系统维护与管理功能：

用户添加、修改用户权限的设定；系统时间设定；

数据库维护；数据备份与恢复；数据库的修复；历史数据维护；日志的查询与维护；系统操作日志管理。

三．系统结构组件技术及功能

智能照明控制系统由路灯控制中心（包括控制设备、服务器、大屏幕投影显示设备等）、智能路灯控制器、智能终端控制器及通讯传输系统等组成 。

（一）．智能照明控制系统监控中心

智能照明控制系统监控中心是大桥路灯及雾灯控制管理中心，中心通过通讯网络，对每个路灯段智能照明控制器实行远程监控。

1．系统组成和特点

照明制中心系统由中心控制管理计算机、数据服务器（可选择）、大屏幕投影显示设备、通讯网络设备、UPS电源及中心管理软件等组成 。

∙系统设计为客户/服务器结构，保证系统数据一致性，便于维护、管理；

∙硬件平台采用支持WINDOWS2000，WINDOWSNT，WINDOWSXP操作系统的任何机型，适用范围广；

∙系统充分利用多媒体，使界面、语言等功能丰富多彩，操作简单；

∙根据用户需要可以配置地理信息大屏幕电子地图显示；

2．路灯监控中心系统功能

路灯控制采用智能照明监控方式，由监控中心通过通讯网络，对每个路灯段智能照明控制器实行远程控制，智能照明监控系统具备如下功能：

（1）地理信息功能：

数字网络式监控，通过通讯系统传输，可在地图屏上动态显示全线的任一处路灯控制点及每个路灯和雾灯的工作状态、地理位置（公里标，方向）及灯组编号。

（2）降压启动/自动稳压功能：

通过降压启动降低冲击电流，保护线路，自动稳压克服电压波动对光通量影响，提高光源寿命，降低电能消耗。

（3）自动/人工调光功能：

在正常光通量运行工况下，后半夜通过智能系统的指令，光通量下调30%；也可根据环境需求，在控制中心人工无级调节（系统/区域/单灯）50-100％光通量。

（4）定时控制功能：

监控中心可按一年日照的长短自动调整路灯的开启时间，以及每天前半夜和后半夜的不同运作状况编程并下发到各路灯段控制点，无特殊情况，各路灯段将按时间表运作。

（5）即时控制功能：

如出现恶劣气候或其他原因，中心可对全线或单一路灯监控点及每个路灯和雾灯实行指令操作；也可在路灯控制点（路灯控制器）对该控制区域路灯/单灯进行（开关/控制/调节）操作。

（6）系统也可共享交通工程监控系统的气象信息，预设气象控制参数，在出现恶劣气候（如大雾、暴雨雪能见度低时），自动开启/关闭控制区域内的路灯和雾灯，并同时报告给监控中心；

（7）工况监测：

，系统每隔10-20分钟对各终端自动检查路灯、雾灯运行的各项电流、电压数据以及门控报警信号，当负载发生欠流、停电等异常情况时可发出报警声光提示值班人员注意，以便及时采取相应措施。

（8）系统异常和故障报警：

当出现电源故障/通讯故障/线路故障/单灯控制器故障/灯泡故障时，能自动报警并作相应记录：

控制装置具有再启辉功能，在故障排除后，经自动程序指令再次点亮灯具。

（9）统计分析与查询功能：

智能路灯控制器故障统计分析；智能终端控制器故障统计分析；路灯、雾灯使用统计分析；

（10）系统维护与管理功能：

用户添加、修改用户权限的设定；系统时间设定和校对；数据库维护；数据备份与恢复；数据库的修复；历史数据维护；日志的查询与维护；系统操作日志管理。

3．控制系统主界面

⒋路灯、雾灯监控应用软件功能模块概述

（1）一级功能模块:

1路灯控制

2雾灯控制

3地图控制屏

4系统检测

5系统报警

6查询报表

7系统维护

8操作手册

（2）二、三级功能模块功能:

1路灯控制

⑴自动程序时间控制开启/降功率/关闭

⑵手动控制开启/降功率/关闭

①全线路灯100％功率定时开启/关闭

②全线路灯80％功率定时开启/关闭

③全线路灯60％功率定时开启/关闭

④全线路灯50％功率定时开启/关闭

⑶手动选择单灯/组灯/区段功能

①手动选择单灯/组灯/区段运行

②手动选择单灯/组灯/区段斑马设置运行

③人工应急组灯模式

⑷气象路灯雾灯联动模式

⑸系统运行参数设置

2雾灯控制

⑴全线雾灯开启/关闭

⑵路段雾灯开启/关闭

⑶手动选择单灯/组灯开启/关闭/闪亮功能

⑷雾灯降功率运行

⑸雾灯气象信息联动

⑹雾灯控制参数设置

3地图控制屏

可在地图屏上点击直观的图形对象，可在地图屏上动态显示全线的任一处路灯控制段及每个路灯和雾灯的工作状态、地理位置（公里标，方向）及灯组编号；并可对控制对象实施控制。

4系统检测

⑴系统运行状态检测

⑵运行参数检测

⑶系统设备监测

⑷通讯监测

⑸监测、检测参数设置

5系统报警

⑴报警报警

⑵设备状态异常报警

⑶报警记录

⑷报警处置

⑸报警级别、门限设置

6查询报表

⑴系统数据报表

⑵报警记录报表

⑶系统运行报表

⑷系统设备故障处置表

⑸其它用户自定义报表

⑹系统数据查询

⑺运行参数查询

⑻报警故障查询

⑼操作日志查询

⑽其它用户自定义查询

7系统管理维护

⑴用户管理

①用户增加/减少

②用户权限管理

③用户密码管理

④用户操作事件记录

⑵数据库管理

⑶系统参数管理

⑷系统操作日志管理

⑸系统维护管理

⑹系统时钟设定和校对管理

8操作手册:

⑴在线帮助功能

⑵系统配置说明

⑶软件使用说明

（二）．智能路灯控制器

智能路灯控制器是智能路灯控制系统设在各路灯段的二级控制器，其通过（路灯）电力线载波通讯，对该路段各智能终端控制器进行远程控制，从而实现中心对每个路灯和雾灯的远程智能控制。

1．智能路灯控制器系统硬件结构　　本系统硬件结构主要包括电力线耦合部分、信号接收电路部分、信号发射电路部分、电力线信号调制/解调部分、单片机控制部分及数字信号接口部分（包括键控接口和串行通信接口）。

硬件结构框图：

电力载波通信控制终端硬件结构框图

2．智能路灯控制器基本功能

（1）自动报告

                         ①当采集到的交流电流、电压超过上下限时能自动报警。

                       ②当白天亮灯或晚上熄灯时能自动报警。

（2）独立运行

当发生中控室微机或通信线路发生故障时，终端会根据预先设定的程序定时自行开/关路灯和雾灯，以确保路灯照明雾灯的正常运行。

（3）断电数据保全：

具有断电数据保全功能，控制程序和数据不丢失；能在供电线路断电时及时告警，使有关部门在第一时间获知并抢修。

（4）现场自动设定功能

通过手持式键盘、显示器，可以现场中文显示，便于现场的安装调试和维护、维修，并可控制/调节该点控制路灯的全夜灯、半夜灯及无级调节（全部/单个）路灯功率和光通量等，其显示的内容如下：

                         时间（年、月、日、时、分、秒）

                          开、关灯的最后时限

                          采集的交流电流和电压值

                         输入的开关量状态

                    输出的开关量状态

                           在自检状态下，可以显示或修改本机的多种工作参数

（5）抗干扰能力

由于监控终端一般均安装在干扰较大的环境中，为了保证系统可靠工作，终端的软硬件设计中采用了下列多种抗干扰措施。

                  对现场采集的模拟量和开关量信号在硬件上采用隔离和限幅等防强干扰措施。

在软件上采用数据滤波处理，保证了数据的准确性。

对开关量输出采用软件连续循环置位输出的处理方法，保证了输出的可靠性。

                  对强干扰信号造成的运行出错采用软硬件自恢复电路处理。

保证在无人值守时也能可靠运行。

                     对采集到的高压交流信号实行多重防电脉冲冲击和防雷保护措施，已在实际应用中获得了极好的效果。

3．智能路灯控制器基本特点

智能路灯控制器采用通用化设计，所有工作参数都可在监控中心通过网络进行远程在线设定和修改；工作参数包括：

系统时钟、站号、通信参数、现场物理量参数、模拟量的计算方式、采集方式、矢量设置和组合报警等内容；也可用便携式维护终端在现场通过串口设定和修改。

用户可随时根据现场情况（如全夜灯、半夜灯等各种类型）自行组合各终端的工作参数，从而既保证了监控终端设备的通用性，又保证了系统具有极大的灵活性。

4．安装：

智能路灯控制器安装简单方便，一般不用配专柜，可直接装在低压配电柜或路灯开关柜（箱）中。

（三）．智能终端控制器：

智能终端控制器由电力载波智能控制器LCU模块和电子镇流器部分组成，它采用数子电力线载波和数子控制技术，集载波通信/控制/调节/执行/灯镇流为一体，是本控制系统的智能终端，控制路灯和雾灯。

1．智能终端控制器硬件结构原理图：

2．基本功能如下：

（1）分别程序控制（或光控）路灯、雾灯电源的开启/关闭；

（2）路灯降压启动和正常工作；

（3）自动稳压，可在160—260V范围内自稳压，正常工作，稳定光通量（光照度）；

（4）可在满足路面照度要求的前提下，可无级调节（50～100％）路灯光照度，以降功率方式运行，既可节能又可增加灯泡使用寿命；

（5）与智能路灯控制器通讯和执行控制/调节指令；

（6）检测电源/光源工作状况，故障时自动保护和上传故障信息；

（7）高压钠灯/金属卤素灯补偿无功损耗，提高功率因素（＞0.99）；

（8）设有手动电源开关，方便更换灯泡和检修灯具；

（9）电源及防雷保护；

（10）防水外壳：

不锈钢或工程塑料，防护等级：

IP66。

（11）防盗报警功能：

智能终端控制器门处装有门锁,外人打开加箱门时能自动向监控中心报警，保证照明设施的安全。

3．适用控制对象：

①高压钠灯系列和金属卤素灯系列；

②雾灯（LED）；

③白炽灯、节能灯。

4．安装：

单灯控制器安装简单方便，只有三组缆线（电源进线，2灯电源出线），一组防雷地线，安装位置可在灯具或灯杆箱内，也可安装离灯具20米以内其它合适地点。

四．系统性能指标

1网口

-速率：

10/100自适应

-接口类型：

RJ45

-协议：

TCP/IP，UDP

2串口

-接口类型：

RS232DB9针型

-接口电平：

符合V.24

-速率：

300bps-115.2kbps

-通讯协议：

8位数据位无校验1位停止位

3电力载波性能

-调制/解调方式：

BPSK+DSSC（二相移键控+直序扩频）

-载波中心频率：

120KHz±7.5Hz

-通讯方式：

异步半双工通讯

-通讯速率：

1200bps2400bps4800bps9600bps（默认）四种可选

-通讯距离：

单级不小于500米（视应用环境而定）

4电子镇流器性能

-电源：

交流220V50HZ

-功率：

150W250W400W600W（±5%）

-可调光：

50%-100%

-功率因数：

>99%

-保护功能：

短路保护，开路保护，过热保护，浪涌保护

-灯和镇流器间线长：

≤25米

5系统电源和接地

-电压：

交流165V-265V50Hz

-电流：

路段控制器<100mA终端控制器<5A

-接地：

保护地接外壳接地，正常工作下工作地不能和保护地接触

6环境适应性

工作环境温度：

设备工作环境温度：

-15~＋55℃

工作环境湿度：

5%～95%（+35℃无冷凝）

运输和存储温度：

－20℃～+70℃

运输和存贮湿度：

10～100％相对湿度

运输条件：

可承受10G10ms半波正弦冲击，1/4G3～500Hz振动

本产品不能在包含易燃易爆气体或粉尘的条件下使用。

7电磁兼容（EMC）要求

本产品定义为A类电子设备，按照GB9254-1998标准A级进行设计。

8电磁抗扰（EMI）要求

本产品抗外界电磁干扰（电磁抗扰EMS）极限值应符合下表的要求

环境现象

抗扰度限值

试验方法

工频磁场

50或60Hz

3A/m（r.m.s）

GB/T17626.8

射频电磁场

80～1000MHz

3V/m

80%AM（1kHz）

GB/T17626.3

静电放电ESD

6kV（接触放电）

8kV（空气放电）

GB/T17626.2

雷击浪涌抗扰

±1.0kV

GB/T17626.5

五．系统效益分析

（一）.管理效益：

使用智能路灯控制系统可使大桥路灯和雾灯管理智能化、规范化，提高管理水平和工作效率；使工作人员从繁复的“巡检”工作中解放出来，减少维护和更换灯具对道路运行安全的影响；给用户提供良好服务和安全保障的同时也提高大桥安全系数。

⒈由于整个大桥的每一盏路灯和雾灯都实行了远程实时监控，计算机可以即时对故障灯进行汇总、写入数据库;并可以打印出维修清单以便次日进行维修。

确实保证了亮灯率在99%以上。

⒉利用动态实时模拟显示屏监视每一盏路灯和雾灯,监控员在监控中心就可概览路灯和雾灯的现场运行情况,不需要专派人员、车辆上桥占道巡查。

⒊在恶劣天气时系统会根据现场情况和桥上气象站信息加以分析，及时开启/关闭路灯和雾灯，调节路灯和雾灯发光强度,给往来车辆创造了良好的视觉条件，避免了重大事故的发生。

⒋一套系统装置同时智能控制路灯和雾灯，提高工效的同时也提高服务质量。

（二）．经济效益：

1节约电能:

本系统具有软启动、稳压、节能功能，用户可根据道路照明的现状，科学的设定节能时间和节能比率。

正常情况下，路灯每天照明时间大约为11小时。

采用节能型智能控制系统，控制其全功率正常照明时间为4小时，降50％功率节能照明时间为7小时，以路灯250W和150W为例，全线路250W路灯1828盏，150W路灯117盏，对道路照明电费节约一项进行定量测算：

250WHPS节能效果表

250WHPS

常规100%功率

降功率运行

总电路功率

250W

125W

每天11小时工作的年消耗量

1003KwHr

每天4小时常规100%功率工作，7小时降50％功率工作的年消耗量

684KwHr

年电能节省

324KWHr

150WHPS节能效果表

150WHPS

常规100%功率

降功率运行

总电路功率

150W

75W

每天11小时工作的年消耗量

602KwHr

每天4小时常规100%功率工作，7小时降50％功率工作的年消耗量

410KwHr

年电能节省

191KWHr

即250瓦路灯每盏一年可节省耗电约324度，150瓦路灯每盏可节电约191度。

其中250W有1828盏，150W有117盏，采用本智能照明监控系统节能，一年可节约电能：

324×1828＋191×117＝614619KwHr

节电率:

324KWHr÷1003KwHr×100％＝32％

每年可节省的电费大约为：

614619×1.0=