路灯照明智能化控制管理系统单灯控制.docx

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路灯照明智能化控制管理系统单灯控制

城市路灯照明

智能控制管理系统建设方案

山东贝宁电子科技开发有限公司

2017年10月

第1章建设背景

1.1城市照明存在的问题

随着照明设施数量越来越多，如何有效地管理好城市照明设施是城市管理部门目前的最大课题。

此外，大量的维护工作和维护成本及不宜及时发现的安全隐患，也给城市管理带来巨大的困难。

在当前形势下，采用以往的过于粗放、被动、无监督和评价机制的传统管理模式已不能满足现代化城市照明管理的需要，创建一种全新的管理模式来推动城市的照明管理和亮化管理已成为迫在眉睫的首要工作。

一、监控管理方式落后且维护成本高

目前城市照明管理还是采用比较传统的时钟控制方式，特别是重大节日或阴雨天不能根据需要进行亮灯情况调整，不能对单灯进行控制，不能根据实际情况（例如：

天气突变、重大事件、重要节日灯）及时校时和修改开关灯事件，无法实现按需照明；路灯运行情况无法实时、准确监控，出现灯具故障或路灯控制器损坏造成白天亮灯情况，无法及时反馈到监控中心；另外，缺乏路灯故障处理情况跟踪、分析机制，影响照明生产管理考核，从而影响到领导的管理决策判断；路灯的数量非常多，并且分布非常广，而现有的照明设施故障发现机制主要采用人工巡查模式，工作量巨大，需要投入大量的人力物力，并且还可能留有盲区。

二、能源消耗大

随着城市的迅速发展，城市城区道路照明和亮体工程建设得到了迅速发展，路灯和景观灯数量日益增加。

城市照明用电的电能消耗越发成为政府财政支出的沉重负担，不符合国家节能减排，低碳环保政策；目前无法实现按需照明，造成了30%-40%的电能浪费，同时造成了光污染，并且极大缩短了灯具的寿命。

三、照明设施损坏所带来的大面积停电等问题

照明设备和照明线缆被损坏的现象屡有发生，给当地政府带来巨大的经济损失。

线缆损坏后，造成路灯大面积停电，交通事故和偷抢案件发生几率上升，严重影响了社会治安。

同时，裸露的带电电缆会出现安全隐患。

目前城市照明控制方式不具备设施防盗检测，无法及时发现并准确定位电缆盗割、灯头被盗位置。

四、存在严重安全隐患

城市照明灯杆漏电、裸露电缆漏电等现象，容易造成人员触电，无法及时发现并断电，造成人员伤亡。

尤其是在雨季，触电几率大大增加，更加危险。

目前，国内已有多个城市因此造成了多起人员伤亡事件，已引起相关部门的高度重视，但至今仍无切实有效的解决办法。

1.2发展智慧照明的必要性

随着国民经济的不断发展和城市规模的不断扩大，城市公共照明设施数量急速增加，用电量节节攀升，对城市公共照明的管理提出了更高要求，城市照明智能控制和节能管理已成为城市照明主管部门面临的重要任务之一。

发展智慧照明是建设数字化城市、智慧城市不可或缺的一部分，2016年8月，《“十三五”城市绿色照明规划纲要》顺利验收，该纲要全面总结了“十二五”期间全国城市照明的发展情况，紧紧围绕“创新、协调、绿色、开放、共享”的理念，以提升城市照明品质和实现照明节能为核心，发挥智慧照明在智慧城市建设中的引领作用，对“十三五”全面推进我国城市绿色照明工作具有重要指导意义。

在日照市政府的领导下，日照市的城区照明建设取得了长足的发展，形成了有点有线、互相贯穿、风格各异的灯光景观，为提升城市形象，保障群众夜间生活做出了巨大贡献。

为进一步推动日照市城市照明的发展，我公司特制定以下照明智能管理建设方案。

第2章建设意义和建设目标

2.1建设意义

建设城市照明智能控制管理系统具有以下重要意义：

1、提升科学管理能力

本系统能对城市照明实现精细化管理，将繁琐复杂的工作通过系统实现简单化。

提供专家分析进行提前预测，做到真正的事前预知，能有效消除安全隐患，做到防患于未然。

能根据不同的故障等级，启动不同的处置流程，进行协同办公，提高处置效率。

2、节约电能支出

在满足国家标准的前提下，通过智能开关灯、降功率等管理方式，为不同的应用场合提供不同的照明需求，减少过度照明，从而节约了大量的电能，真正实现节能减排。

在响应国家的低碳经济的号召的同时，又能实现良好的节能效果。

3、降低运维成本

将“人工巡检”改为“值班等待报警”的维护方式，精准巡视，有效解决了巡检人员的问题，将被动巡检改为定点维护，有效减少车辆损耗，提高了维护人员及车辆的使用效率，极大降低了维护成本。

4、减少经济损失，降低安全隐患

当有灯杆漏电人员伤亡、线路破损、电缆盗割等现象发生时，值班工作人员会在第一时间接到短信报警通知，方便工作人员及时处理，也避免了裸露电线对行人造成的安全隐患。

5、提高城市形象

城市照明系统既是一种公益性事业，也是城市形象工程，城市照明智能控制管理系统的建成，将使灯光管理水平与现代化的大都市相适应，提高亮灯率，减少各种故障，合理照明，美化照明，安全照明，营造出智慧城市和数字城市的照明效果，树立和提升城市的品牌。

2.2建设目标

本方案将有助于日照市城市管理局实现以下目标：

以按需照明为理念，通过单灯调节管理功能实现城市照明智能管理目的，节约运行成本。

提高路灯管理水平和效率。

以精细管理为导向，通过照明设施资源管理系统，动态管理照明设施信息。

以主动发现为目的，通过照明移动监控系统，实现随时随地监控路灯运行情况，突发事件紧急调控。

第3章建设内容

一、照明智能控制系统建设

第一部分：

监控中心建设

监控中心系统用若干计算机建立一个计算机局域网络，通过GPRS/3G/宽带网络，实现远端现场数据、处理和控制，并通过电脑端，将现场情况、数据报表、地理信息数据进行反应和显示，以供管理部门进行管理和决策。

系统提供远程服务功能，同时中心还配备GPS校时、不间断电源等，保障中心系统稳定可靠地运行。

系统还可以将分布在全市各角落的照明信息通过通讯网络采集到智能路灯管理系统，并在智能路灯管理系统进行信息的集成。

采集的信息内容包括：

功率、电流、电压、开关箱信息、电能表度数、亮灯率统计数据等。

在本系统中，也可对监控点进行分组分层，便于管理。

监控中心系统项目建成后可将城市照明的智能管理、数据采集、数据处理集一体，并通过群控或组控实现对不同监控的控制功能。

第二部分：

路灯集中控制管理器建设

在路灯箱变中，安装“路灯集中控制器”终端，实现线路开关控制功能、监控和防盗功能，进行远程本地设防、撤防；实现报警功能；并通过电力载波“单灯控制器”进行通讯。

通过Internet以及GPRS/3G网络，智能路灯管理系统可以跟每台“路灯集中控制管理终端”通讯，实现如下基本功能：

1、按需控制每个控制点开关灯

2、接受各种报警信息

3、采集控制点的电流电压

4、采集每盏灯的运行状态（安装单灯控制器可实现）

5、控制每盏灯的状态（安装单灯控制器可实现）

第三部分：

单灯控制器建设

对每杆路灯加装单灯控制器。

实现开关控制、亮度调节、信息采集。

第4章平台建设方案

4.1照明智能控制管理系统

城市照明智能控制管理系统由监控中心、路灯集中控制器、单灯控制器及路灯电缆监测报警器组成。

路灯集中控制器安装在配电柜内，通过GPRS无线网络与监控中心进行通信，监控终端安装在照明终端。

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，路灯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，以实现对城市路灯系统的科学管理。

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

城市照明智能控制管理系统—电脑客户端登录界面

城市智慧照明监控软件系统截图

4.2路灯集中控制器

路灯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。

路灯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。

路灯集中控制器可实现以下功能：

4.2.1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。

4.2.2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。

4.2.3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。

4.2.4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。

4.2.5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。

4.2.6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。

4.2.7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。

4.2.8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。

4.3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：

电压、电流、功率、用电量。

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。

单灯控制器图单灯控制器安装在灯杆下端

4.3.1节能规划方案

⏹改造后亮灯效果对比

全

全亮效果80%亮度效果

隔

隔一亮一效果亮主灭辅效果

4.3.2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。

✧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。

✧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。

4.3.3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。

✧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。

✧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

灯具故障统计信息截图

电量查询截图

4.4多路电流检测系统

LBMCA-12型多路电流监测器集数据采集、传输功能于一体,多路采集，实时显示，数据采集和传输一体化设计，采用485通讯；可采集12路电流；支持远程参数查看、设置。

多路电流监测器

多路电流监测器配合集中控制管理器使用，可以监测每个回路的电流。

在软件系统中设置阈值，超出阈值范围报警。

工作人员可以通过多路电流监测器采集到某个周期内的电流电压数据进行分析，及时发现线路问题与安全隐患。

4.5路灯线缆监测报警系统

照明电缆监测报警系统可实现对城市照明电缆实时远程监测，并能在第一时间发现电缆断线情况并通知监控中心。

系统主要由三个部分组成:

监控软件部署在监控中心服务器上，电缆集中监控器安装于路灯箱内，电缆监控终端单元安装于线缆末端。

通过GPRS通讯和电力载波两级网络完成路灯控制箱到路灯末端电缆全天候24小时检测。

如有电缆盗割现象发生，系统会在第一时间报警告知监控中心值班人员，并支持短信通知报警。

系统具有投入资金少、维修方便、快捷、维修成本低、误报率低、报警地址准确等优点。

线路检测报警器单灯控制器

路灯电缆监测报警系统可实现城市照明电缆实时远程监控，当装有电缆监控终端的线路被切断时会自动报警；监控中心因特殊原因无人值守时，系统可以通过预置若干个手机号码，以短消息方式把故障报警的时间、地点、报警类型等相关信息发送至各相关人员的手机上；由于电缆监控终端安装环境干扰性比较大，终端的软硬件设计中采用了多种抗干扰措施有效确保了系统的正常运行。

路灯电缆监测流程示意图

4.5.1自动报警

当装有电缆监控终端线路被切断时会自动报警。

监控中心因特殊原因无人值守时，系统可以通过预置若干个手机号码，以短消息方式把故障报警的时间、地点、内容等相关信息发送至各相关人员的手机上。

4.5.2抗干扰

由于电缆监控终端安装环境干扰性比较大，终端的软硬件设计中采用了多种抗干扰措施，有效确保了系统的正常运行。

4.6软件平台

4.6.1城市照明智能控制管理系统软件（pc端）

城市照明智能控制管理系统软件综合运用了物联网、云计算、空间地理信息、大数据等技术，可以通过电脑客户端登录，对已授权的路灯等设施进行管理、操作、维护。

pc端系统软件截图

pc端系统软件截图

4.6.2城市照明智能控制管理系统软件（手机端）

城市照明智能控制管理系统软件（手机端）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。

手机端系统软件截图

4.7节能分析及社会效益

经济效益：

社会效益：

实施节能规划符合国家倡导的“节能减排，低碳生活”的发展思想，节约不可再生资源、减少CO₂的排放，同时有助于树立“重视能源利用，倡导科技环保”的全新城市形象，对强化广大市民的节电意识将会起到积极的示范效应。

城市照明智能管理控制系统为城市照明建设者和管理者提供了先进的管理，提升了科学管理能力，提高城市整体形象。

将城市照明的管理推向数字化、科技化！