城市照明管理系统设计方案Word下载.docx

1、八、总结 19九、附件 20一、概述随着城市建设的发展，道路照明的要求和数量不断增加，因此各级政府对城市道照明 控制提出更高的要求。希望实现城市照明管理的现代化，使道路照明管理水平达到国内领 先水平。启用先进回路管理监控系统，结合现场光照度采集系统对回路实施开关，对回路的实 时监控和管理，确保智能、高效、全天候运行。上海顺舟城市智能照明监控系统以无线通讯为核心，实时监测现场环境亮度利用无通 讯技术实现对集中管理器回路的控制，系统可以实现对隧道灯、广场、码头等各种需要长 时间照明的场合的回路控制、远程控制回路的开关、监控回路的工作状态，从而实现高效 率、低成本的管理。以无线 NB-IOT 通讯为

2、核心的智能照明控制系统，具有易实施、免布 线等特点，可以节省大量的电费成本和管理成本，系统整体效益非常显著。本设计方案将通过采用功能齐全、性能稳定可靠、人机交互能力强、操作简便、拥有 自主知识产权的“城市照明智能监控管理系统”等软硬件来构建城市智能监控系统方案， 力求通过本系统的建设，在实现城市智能照明节能控制的同时，使城市照明智能化监控管 理水平及综合性能达到国内先进水平。二、方案总体设计2.1系统设计思想及原则2.1.1设计思想本系统通过先进的软件和硬件以及通讯系统构成，包括监控中心、集中控制器、光照 度采集系统构成，选用最先进的设备，满足城市照明的要求。对城市道路照明进行实时、 光控、定

3、时等有效的管理和维护。及时监测并发现设备故障，及时进行维护和管理，保证 设备的可用性，延长设备的使用年限。系统的控制与反馈过程如下：中心控制软件将控制指令通过光纤网络或 GPRS 无线网络将下传至集中控制器， 集中 控制器再通过无线方式与光照度传感器通讯，光照度传感器采集现场亮度。同时整个系统 平台可以实时采集道路光强检测器实时采集的各照明段亮度， 并反馈到控制中心控制软件， 通过将反馈亮度与计算控制亮度进行比较，方便工作人员对现场亮度进行响应调整。本方案涉及包括对目前现有的道路照明控制柜及实现以高科技手段为支撑的高水平、 高性能，节能、可靠、稳定的城市绿色照明智能监控系统。2.1.2设计原则

4、技术先进：采用先进的处理、控制、通信配套设备及技术手段。 高可靠性：软硬件均采用技术成熟。可扩展性强：无线化、模块化结构便于扩容和扩展。 节省投资：系统设备具有高性能价格比。节省建设时间：采用一体化集中控制器，系统安装方便、调试周期短。项目实施简单：采用无线 NB-IOT 、 4G，免布线快速安装及调试。 节能、节约：智能控制实现自动调光功能，实现二次节能。标准化：所采用的产品均符合国内外通讯、电气标准。 智能化：根据实际需求或者现场环境要求实现回路智能开关。2.2系统结构2.2.1系统优点概述1、城市智能照明监控系统采用先进的系统方案，由设在监控中心担任集中控制的心 脏，而由分布在各个路灯配

5、电箱的远程监控终端（集中控制器）作为分布式控制节点站使 用无线与现场光照度采集设备通讯。2、监控中心与集中控制器之间的双向通讯采用中国移动的无线公用数据网（ 通讯，或使用光纤、双绞线等有线网络。3、每个照明区域集中控制器与现场光照度采集设备采用无线通讯，对现场集中管理 器进行回路控制。4、集中管理器带有独立操作系统，可脱离监控中心独立执行命令以及数据保存。在 监控中心发生停电或者发生其他系统故障时以及移动网络临时故障时，集中器可独立执行 预设各种定时或者经纬度定时任务以保证管理系统在缺省状态下可以正常运行。5、根据环境亮度控制回路开关，结合光照度采集系统，可以实现现场回路按照环境 的亮度智能开

6、关，亮度达不到回路全部开时，只开部分回路；亮度达到全部开时回路全部 打开。GPRS ）避免6、可在现有系统上直接升级为单灯控制系统，避免重复投资。并且系统可适应路灯 管理部门未来节能改造升级， 如加装 LED 隧道灯等， 可直接实现远程控制调光功能， 二次改造。2.2.2系统结构图2.2.3系统功能概述系统功能：主动问询功能： 监控中心可以主动查询每盏灯的开关状态、 电流电压、 电压、 功率、功率因数等数据主动控制功能：监控中心可以依据控制权限控制任意一回路、一回路组、一个区域 回路； 并依据客户自己要求， 实现半夜、 关半边的控制， 以达到节 能效果等功能自动光控功能：依据道路上光照仪采集的

7、光照亮度数据，自动调整各不同区域的开 关回路时间，加装单灯控制器还可以控制各不同区域的光照亮度；报警功能：通信中断、回路故障等情况出现时，监控中心有报警显示 地图功能：在电子地图上显示每个集中管理器回路的开关状态并对每个集中管理器 远程手动执行开关回路功能。数据存储功能：现场监控设备和服务器上的数据库中存储历史记录 数据查询功能：监控中心可以查询任意时间现场集中管理器的数据信息 曲线报表功能：加装国网电表可以生成电量报表远程维护功能：监控设备中的采集和通信模块具备远程参数设置和维护功能拓展功能：系统可选定增增加集中管理器的数量；也可以增加其他控制设备扩展其它功能系统特点：安装施工简易快捷，无需

8、铺设专线，节省成本。实时控制道路上控制回路的开 /关，从而可以显著延长灯具的有效寿命， 减少灯具更 换次数， 节约资源， 减少有害气体污染环境。 可以单独远程设置集中管理器控制开关时间， 实现回路的灵活控制。也大幅降低了电耗，节约用电，同时还可以延长电源寿命。根据天气情况和实际光的照度， 自动控制回路的开 /关，如在不好的天气时及时打开 现场灯具，对于安装在桥下或隧道的回路灯具，根据据实测光强，来自动以最佳的时间打 开隧道灯，提高公众满意度，在灾害天气使照明更人性化。通过微机、 集中器设置， 防止非授权人操作， 确保断路器安全可靠。 依据用电情况， 可判断无人值守的用电设备运行情况。所有运行参

9、数（自动通断电时间，区域划分）可在6/ 18管理终端随时设置，随时启用，管理方便。2.2.4系统基本功能组成（一）、智能照明智能监控系统功能手动、定时开关：分时段自动开关；自动依据光照仪采集数据调整亮度；根据地理经纬度，自动计算当地日出日落时间，按日（节季变化）动态精确调整开 关灯时间。（二）、多种控制开关灯方式： 自动遥控按控制中心设定的开关灯定时任务，自动运行； 光控模式动依据光照仪采集数据调整亮度普通执行方案；（三）、区域控制功能：全部区域对所有设定的全部控制区域进行控制；部分区域对所控区域内的部分区域进行控制；选择组单位如可以路段或片区为单位编组，对某组或某几组进行控制； 单点开关可对

10、单点进行精确控制；（四）、自动检测功能：自动巡检、随机检测或按时段定时巡检：各回路是否按中心指定开关操作和运行，并取得相应状态；各回路的电流、电压值等；在箱变柜加装具有 485 接口的数字电量表以后，可取得各箱变的用电量，并合计为 总电量；上述数据及时上传至控制中心。（五）故障报警功能：系统对自动或手动检测各回路状态进行自动判别，发现故障时将及时报警，或设定 为手机短信等方式向有关人员进行远程报警。白天亮灯；夜晚灭灯；停电（或断电）；监控终端故障；通信故障；回路故障；其它系统认为有必要报告的故障。所有故障报警都带有故障类型、单位名称等信息，并作为档案记录在数据库中。（六）数据处理、储存、查询和

11、打印功能：查询当前各监控点运行工作参数； 查询任意历史时段、任意监控点的运行情况数据；分类查询各类故障报警， 如电控箱、 远程监控终端、 监控终端有关故障报警 （可选） 等。故障报警报表。各类数据曲线图表。（七）地理图文显示功能：采用简易地理图文显示，达到图文并茂、界面美观和使用方便的效果。通过数字标定，将所控区域的集中控制器单元及其控制区域标定在电子地图上；激活地图上任一集中控制器时图标，可显示所选集中控制器有关数据或参数；电子地图可无级缩放与平滑浏览，可以不等比例要求同屏显示地图，通过大屏幕系 统，可同屏或分屏显示多个终端运行情况；使用电子触摸屏时，可更方便地进行有关监控、操作和查询； 能

12、实时直观显示各集中控制器有无开灯回路； 当系统检测到某个集中控制器单元有故障报警时， 系统将及时标定并显示警告标志。 显示集中管理器工作状态。（八）远程抄表功能并进行统计分析：监控中心软件可与配电柜数字电表通讯，实现自动远程抄表并进行统计分析。（九）监控终端（集中控制器）现场调试、维护接口和远程升级功能： 每一个远程监控终端集中控制器都具有调试和维护接口、按钮和远程升级功能，便 于调试、维护和系统升级。（十）系统增容扩容功能： 系统具有灵活的远程终端增减扩容功能，可动态增加、删除终端设备，无需修改地 图；系统所采用的中心数据库、无线通讯方式及模块化监控终端结构，均能满足大中城市及有关灯光系统长

13、期的发展和扩容要求。（十一）单灯控制运行功能：通过采用无线 NB-IOT ，在无需加铺电缆的情况下，利用无线即可实现远程单灯控 制。实现各种不同的开关灯组合。如隔杆亮，隔几杆亮，交叉亮等多种亮灯模式，或自定 义亮灯模式。三、系统实现方式与技术指标3. 1 监控中心3.1.1总控中心硬件组成监控中心作为城市灯光系统的控制心脏， 担负着全城的灯光系统自动控制和管理任务。 总控中心由监控工作站、总控服务器、打印机、 UPS 、通信设备、以及大屏幕等组成。同 时，系统具有网络接口，只要接入服务器，管理工作站等，系统就可以很方便地组建为路 灯管理所（处）局域网，通过网络实现照明监控数据和图像信息共享。3

14、.1.2监控中心软件上海顺舟智能科技股份有限公司开发的智能照明监控和管理系统，是上海顺舟智能科 技股份有限公司为城市道路照明的管理和维护工作量身定制的一套智能监控和管理软件， 它集通讯、信息管理、电器组态控制为一体。监控软件采用模块化结构，用户可根据实际需求和财力、物力逐步投入，灵活配置。 报警分析和显示模块、开关灯时间管理模块是监控和管理软件的核心，监控软件采用超强 直观的图形结构，实时准确分析、判断、定位和标注故障。适应于不同层次、不同学历的 工作人员操作。监控的目的就是监测现场设备、输入输出线路和中间电器的运行状态，达 到预兆故障，保障亮灯的目的。监控中心软件特点：可扩展性和可升级性：系

15、统能方便地增加或减少测控点，可以自由的升级和扩展。易维护性：系统提供方便的调试工具和检查工具，便于工程师进行维护。可靠性： 系统关键地方进行冗余，在服务器或前置计算机出故障时可以进行切换，关键数据进 行自动备份，有恢复机制。安全性：系统根据不同的操作级别，进行安全管理，不同的级别进行相应的操作权限，并输入 相关密码才能登录系统。配备完整的操作记录和历史数据。易用性： 全部程序均图形化设计，中文界面，所有命令均由鼠标操作，美观易用，操作简单、 运行舒畅。3.2智能远程监控终端控制器（集中控制器）集中管理器是上海顺舟智能科技股份有限公司全力打造的专业照明控制系统中的一个 组件，是照明控制系统中的一

16、个重要组成部分，其核心芯片采用自主研发的 ZigBee 无线 通信模块， GPRS 通信模块，高性能的 ARM ，配合专业的硬件和软件设计，使产品具有 功能强大，易实施、免布线、工作可靠、易于维护等优点，是专门为智能照明而研发出来 的高性能节能产品。集中管理器符合 ZigBee 通信标准的 IEEE802.15.4 协议，TCP/IP 协议，接口支持 485 串口， 网络 NET 口，功能主要是定时控制， 经纬度自动控制， 回路远程控制， 三相电采集； 集中管理器内部包含一个三相电流与三相电压计量电路，它可以实时采集三相电的负载工 作及用电情况，通过采集每个回路的功率，来统计道路的亮灯率，大大

17、减少路灯管理部门 的工作压力，提高工作效率，从而显著提高社会节能效益。技术参数： 正常供电： AC 85 420V 50Hz 单相，三相 整机功耗： 2 W 采用高性能 32 位 ARM 处理器 回路负载： 18 回路 /5A 通讯接口： ZIGBEE ，GPRS ，RJ-NET ， 485 可选 防雷等级：防浪涌 6000V 单相 . 传感器接入：雨雪，光照，车流量 信号接入：开关量， 4-20MA ， 0-5V 单网容量： 0 500 个节点 ZigBee 通信距离：可视距离单点之间 2000M 电表接入：支持智能电表 485 口的接入 相对湿度 95% （不冷凝情况下） 工业级工作温度范

18、围： 40 85 主要功能：1、可实现对三相电或者单相电的电流（三路）、电压（三路）、有功、无功、功率 因素、温度等数据的采集；具有 18 路回路开关控制。2、接收服务器下发的定时策略存储在本地，上报服务器所要查询的数据；可实现本 地或者远程的查询与配置；同时可实现策略的查询、修改；也可进行手动实时控制命令和 查询命令。3、回路控制：具备 18 路的回路控制输出，默认为 4 回路输出 .4、定时控制：具备多级的定时控制可本地及远程修改定时时间 .5、经纬度控制：具备经纬度自动控制功能 .6、异常情况蜂鸣器报警 （可自己设定告警的上限值和下限值，查询到有异常数据信 息时告警）具有记录显示时钟日历

19、信息（可定时查询、控制，有效记录数据的时间）7、 LCD 显示屏（可选择自己想要显示的信息），彩屏带背光8、按键选择控制 （方便进行配置，菜单选择查询查看信息，选择发送策略）9、备用锂电池（ 3.6V ， 80Mah ）10 、设备基准电压检测（低电压检测）11、状态信号指示灯 （反应子网控制器的实时工作状态）12、智能功能：通过结合多种传感器（温度、雨雪、光照）等来自动分析当地的天气 状况、环境状况自动控制灯的开关、亮度。13 、（预留功能）：手机短信异常数据告警；智能手机通过 WIFI 访问嵌入式 web ， 实现对灯的监控。3.3光照度采集系统顺舟智能照明控制系统中的光照度采集系统包括光

20、 照度传感器和 SZ06 系列采集设备，光照度采集系统直 接通过无线 ZigBee 方式经顺舟集中管理器传输到智能 照明控制系统中， 使产品具有可扩展， 易实施、 免布线、 工作可靠、易于维护等优点，是专门为智能照明而研发 出来的高性能节能产品。顺舟智能光照度采集设备， 采用了加强型的 ZigBee无线技术，符合工业标准应用的无线数据通信设备，它具有通讯距离远、抗干扰能力强、 组网灵活等优点和特性； 光照度传感器采用高灵敏度探测器， 具有测量范围宽、 线性度好、 防水性能好、使用方便传输距离远等特点适用于各种场合，光照度采集箱具有以下特点。供电： DC12V ；光照度量程： 0-200KLUX

21、 ；通过无线 ZigBee 进行组网传输；通信距离远：最大视距传输距离 2km ； 抗干扰能力强： 2.4G DSSS 扩频技术； 组网能力强、网络容量大、可管理性、数据采集灵活、定时主动上报或上位机查 询、无线功能强大：具备中继路由功能； 工业级环境应用设备；3.4单灯控制器SZ10-R1A-NB-D 控制器 NB 通信系统符合 LTE 制式 NB- IoT 窄带通讯标准， NB- IoT 聚焦于低功耗广覆盖 （LPWA）物联网（IoT） 市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、 连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。 NB- IoT 使用 License 频段，可

22、采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式， 与现有网络共存。 Zigbee 通信系统符合 ZigBee 通信标准的 IEEE802.15.4协议，它具有通讯距离远 、抗干扰能力强、 组网灵 活等优点， 可实现一点对多点及多点对多点之间的设备间数据传 输，可组成星型网、网状网等 Mesh 网络结构。当其中一种通信 系统出现故障时可以通过另一种通信系统进行实时控制和数据读 取操作，从而提高路灯亮灯率和灯具故障判断准确性。SZ10-R1A-NB-D 路灯控制器内部包含电流与电压计量电路， 它可以实时采集路灯控制器的负载工作情况， 大大减少路灯管理部 门的工作压力，提高工作效率，从而显著提高社会节能效

23、益。SZ10-R1A-NB-D 路灯控制器的主要性能特点：输入电源： AC90265V 50/60Hz输出电源：具有电流、电压、功率、电能、频率、温度检测等功能2路开关和 010V 或 PWM调光信号输出的功能 具有灯具状况检测、缺省亮灯等功能适用于 LED 灯、高压钠灯、金卤灯等灯具的开关和调光 基于安全的过载保护设计NB频段： LTE NB-ioT B3/B5/B8Zigbee 无线频点： 2.4G ISM 全球免费频段 Zigbee 无线信道： 16 个 Zigbee 单网容量： 65535 个节点完善的 Zigbee 无线组网通讯协议工业级工作温度范围： 40 85、产品外观三、技术参

24、数参数参数值备注1外形尺寸16162.344（mm）2防护等级IP653输出额定电流4A Max4调光控制类型0-10VPWM可选5产品输出单相交流NB 模组发送功率23dbm7NB 模组灵敏度-135dBm8采集数据U,I,P.Q.COS9USIM 接口1.8/3.0V，支持 SIM或 USIM支持电信 移动 联通10NB 天线天线增益2dB11NB 天线天线驻波2.012Zigbee 无线频段2.4G13Zigbee 天线增益3dB14Zigbee 天线驻波15Zigbee 传输距离800m在常规道路环境条件下的节点之间16天线类型外置3.4各控制系统对比四、经济效益和社会效益分析首先，采

25、用集散式控制的监控方式提高了单路照明控制的实时性，可以根据季节、气 候以及特殊节假日的需要，随心所欲地控制全任何一回路的开关，提高亮灯的一致性，又 可避免由于钟控器走时不准或失控而造成的电能浪费，做到适时、适度照明。同时，采用电脑智能化控制系统后，每个单灯的状态可以及时反馈到控制中心，运行 和管理人员足不出户即可了解到各处开关灯情况，既节省了巡灯运行费用，又大大缩短响 应处理时间，并可通过完善的故障诊断功能，及时发现故障隐患，做到防患于未然。可以估计的经济效益包括节省的电费开支和运行维护费用两大部分。4.1经济效益分析4.1.1 电费开支电费开支的节省，一方面主要通过自动跟踪当地日出日落来合理

26、设置开关灯时间，避 免电能浪费。 另一方面， 根据照度及各处电路供电情况自动调整照明电压， 实现节电节能。以一条 3000 米双排高杆灯为例： 灯杆隔距 30 米，每根灯杆装有 400W 机动车照明灯 和 250W 非机动车照明灯各一盏，全程共 200 根灯杆，开灯时间 19 ：30 分，关灯时间 7： 00 分。因采用回路控制后开关灯模式可任意设置，现以几种模式为例计算年用电量： 全亮时总功率： 200 （400+250）=130000W=130KW.单边亮时功率： 100 （400+250）=65000W=65KW. 通过适时开关灯节电：设通过适时开灯节约开灯时间 20 分钟。全亮时节电

27、130KW 20/60=43KWH, 一年节电 43 365=15695KWH 。各开灯模式下的用电量计算如表所示：亮灯 功率 （KW）用电量日用电年用电全亮方式1301495055 万度全亮开， 半夜半边杆亮130 65104038 万度若采用单灯控制器适当灵活调半夜关灯时间，节电效果果更趋明显。由于采用单灯控制能灵活控制各杆灯灯头亮灭模式，因而能在不明显影响总体照度的 前提下有效节电，或者在用电量大致相同的情况下，明显提高照明效果，因而在取得较好 经济效益的同时取得良好社会效益。4.1.2运行维护费用 采用灯光自动监控系统后，每夜巡灯由电脑实现，如无故障，则不必出动车辆，节省 大量的人力物力。监控系统自动控制开关灯操作，取消了每半月一次的人工修改时钟的工 作，亦可节省大量的人力物力。主要体现在以下几个方面：巡视费用 建立监控系统后，减少了派车巡灯的费用。以前路灯管理所的人分组去巡视，现在一 般情况下不需要人工巡视。灯具损耗费 由于采用经济运行方式，让灯具科学地轮换“休息”和稳压运行，还可大大延长灯泡使用寿命，一般可节约 25% 左右费用。4.2社会效益 该系统是解决全球电力短缺的手段之一，可以通过采用先进的节电设备和完善的电力 方案来节省有限的电力使用