上海世博园智能家居示范工程方案0105.docx
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上海世博园智能家居示范工程方案0105
上海世博园智能小区/智能家居
示范工程实施方案
上海市电力公司
国网信息通信有限公司
2010年01月05日
1项目背景
世博会作为人类文明的驿站，从1851年伦敦的“万国工业博览会”至今，世博会正日益成为全球经济、科技和文化领域的盛会，成为各国人民总结历史经验、交流聪明才智、体现合作精神、展望未来发展的重要舞台。
中国2010年上海世博会将于2010年5月1日至10月31日举行，这是一次探讨新世纪人类城市生活的伟大盛会，作为首届以“城市”为主题的世界博览会，上海世博会期间，世界各国政府和人民将围绕“城市，让生活更美好”这一主题充分展示城市文明成果、交流城市发展经验、传播先进城市理念，从而为新世纪人类的居住、生活和工作探索崭新的模式，为生态和谐社会的缔造和人类的可持续发展提供生动的例证。
中国人民将为五湖四海的宾客奉上一届“成功、精彩、难忘”的盛会。
作为全球最大的公用事业企业、2008年北京奥运会合作伙伴、2010年上海世博会合作伙伴，国家电网公司将通过上海世博园智能电网综合示范工程的建设，向全世界展示统一坚强智能电网的众多研究成果，广泛传播统一坚强智能电网的建设理念，彰显国家电网公司在世界电力科技创新方面的贡献和实力。
2建设目标、意义
近年来，国家电网公司以高度的社会责任感和历史使命感，为适应未来经济社会发展的需要，保障安全、经济、高效、可持续的电力供应，在特高压输电取得重大突破和以往研究实践的基础上，结合世界电网发展新趋势以及我国电网发展的实际，国家电网公司积极致力于推动电网技术的创新与发展，开展了统一坚强智能电网研究工作，提出了建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的统一坚强智能电网的战略发展目标，形成了“一个目标、两条主线、三个阶段、四个体系、五项内涵、六个应用环节”的发展战略框架，制定了从发电到用户各应用环节和通信信息平台的发展路线，实现电网发展方式的重大转变，服务“两型”社会、和谐社会，促进经济与社会可持续发展。
智能电网用电服务是智能电网用电环节的重要组成部分，是实现电网与用户之间实时交互响应，增强电网综合服务能力，满足互动营销需求，提升服务水平的重要手段。
本次智能用电服务示范工程将综合运用信息、通信、管理等领域的先进技术，以世博会的公司企业馆、样板小区为展示核心，围绕智能用电环节发展目标，开展研究与试点工作，实现电力流、信息流、业务流的高效协同，初步构建稳定、经济、清洁、安全的现代能源供应体系，推进统一坚强智能电网用电环节关键技术突破，达到增强客户体验、提供通信与能源一体化服务、构建新型客户关系、提高全社会能源利用水平的目的，为后续推广建设做好充分准备。
3实施范围
（1）世博园区国网企业馆地下一层智能电网展厅70平米左右空间作智能家居展示；
（2）浦东峨山路681弄“越富豪庭”居民社区建设智能用电小区（共132户）；
（3）浦东峨山路681弄5号1801室（建筑面积120.90平米）建设智能家居样板房。
4方案实现功能
4.1方案依据
《居民智能用电服务功能规范》
《全国住宅小区智能化技术示范工程工作大纲》
《建筑智能化系统工程设计管理暂行规定》
《智能建筑工程质量验收规范》
《家庭主网通讯协议规范》
《家庭网络系统体系结构及参考模型》
《电能信息采集与管理系统规范》
4.2智能用电系统结构
整个智能用电服务系统以“智能交互终端”这一设备为设计中心，该设备是家庭用户和整个智能用电服务系统的一个交流窗口，可对家庭用电设备进行统一监控与管理，对电能质量、用电信息等数据进行采集和分析，指导用户进行合理用电，调节电网峰谷负荷，实现电网与用户之间智能用电。
此外，通过智能交互平台，还可为用户提供家庭安防、社区服务、Internet服务和家庭娱乐、远程教育、培训咨询等增值服务。
“智能交互终端”是一套独立的监控终端，配备以太、PLC、无线等通信模块，可帮助用户实现与家庭设备的多种控制交互功能。
在本次以家庭为单位的设计中，智能交互终端对外以以太为通信接口，对内以PLC方式为通信接口，实现家庭用电的智能交互控制。
系统结构图如下：
4.3系统功能描述
4.3.1智能交互终端主界面
整个智能用电系统所具有的功能按照产品特性和用户需求分为如下几个系列：
主模块：
智能用电、智能家居、自助缴费、通信服务、社区生活、订购消费、医疗服务、模式设定。
辅助模块：
时间、日历、邮件、天气预报，广告、风格设定、系统设置等。
4.3.2模式设定
模式设定模块分为经济模式、舒适模式、睡眠模式、外出模式，可以根据用户的不同需求来进行选择。
系统内部的缺省设置会将整个家庭调节到最适合当前模式的状态。
4.3.3智能用电
◆用电明细：
用电明细既可以准确的查到当日的用电量、剩余电量、分时电价，同时可以查询历史的用电情况。
◆耗能分析：
耗能分析可以清晰的看到每个电器的用电比例，以及相应的价格，还能显示电能来源。
◆用电贴示：
用电贴示主要为居民提供一些用电常识。
4.3.4智能家居
智能家居既可以通过配套遥控器向智能交互终端发送指令，来控制家电及安防设置，同时也可以直接通过智能交互终端触摸屏来实现。
◆安防
安防模块可以控制布防、撤防以及各个报警的控制，以下为功能描述：
1红外报警；
2门禁报警；
3燃气报警；
4烟感报警；
5紧急求助。
◆电饭锅
电饭锅功能描述：
1、通过智能插座控制电饭锅开关；
2、模式控制：
待机精煮快煮稀饭粥汤锅巴饭热饭保温。
3、显示用电信息
◆洗碗机
洗碗机功能描述：
1、模式控制：
依次为AutoStrongNormalEcoRinseGlassRapid。
2、显示用电信息
◆洗衣机
洗衣机功能描述：
1、控制开关
2、模式设定
3、显示用电信息
◆热水器
热水器功能描述：
1、热水器开关控制
2、设置设定温度
3、显示用电信息
◆加湿器
加湿器功能描述：
1、加湿器开关
2、设置模式
3、设置雾量
4、设置湿度
5、定时
6、显示用电信息
◆空调
空调功能描述：
1、开关控制
2、模式调节
3、温度设定
4、风速调节
5、显示用电信息
◆背景音乐
背景音乐功能描述：
1、开关控制
2、曲目调节
◆电动窗帘
电动窗帘功能描述：
开关控制
◆灯光
灯光控制功能描述：
1、开关控制各个房间的灯光
2、显示用电信息
4.3.5自助缴费
自助缴费的功能实现足不出户就可以将您家的电费，水费，天燃气费和电话费完成购买。
4.3.6通讯服务
通信服务的主要功能是通过网络来实现可视对讲。
小区内部居民通过拨打分机号码，可以直接进行视频音频通讯。
4.3.7社区生活
社区生活包括社区新闻、社区活动和新闻聚焦三个模块，可以了解到社区的活动，社区的新闻和新闻的焦点的信息，及时了解社区的信息，会给自己的生活带来很多的方便。
4.3.8订购消费
订购消费功能包括在线购物、在线订餐和家政服务的功能，足不出户就可以完成购物，订餐，维修和保洁服务。
4.3.9医疗服务
医疗服务包括健康常识、药品购买、预约就诊和疾病自查四个模块，可以了解一下健康方面的知识，按照疾病自查提供的内容，可以检查一下自己有没有什么疾病，还可以预约一下医生，买一些药品。
5建设内容
5.1企业馆地下一层智能家居展示（装潢和布展另行实施）
5.1.1展示设备
1）交互式网络机顶盒
2）智能交互终端
3）智能插座
4）智能电表（电力公司提供）
5）光纤复合电缆样品
6）家电设备：
LCD液晶电视、空调、洗衣机、电饭煲、洗碗机、空气净化机、智能灯具
7）后台服务器类：
内容管理服务器、流媒体刀片服务器、数据库服务器、EPG服务器
8）其它办公设备：
用户端电脑
5.1.2功能特征
企业馆内因为不连接到外部因特网，因此，第四部分所描述的功能内的社区服务（如医疗保健、财经信息等）均为虚拟方式，通过存储在服务器上的本地内容提供。
其他家电控制和用电信息显示功能可以全覆盖。
5.1.3连接方式
✧各受控家电到智能终端之间为PLC通信方式，通信线路为电力线，接口为电源插座；
✧智能交互终端到服务器之间为以太通信方式，通信线路为网线，接口为RJ45；
✧智能交互终端到LCD之间为VGA视频通信线缆；
✧交互式机顶盒到LCD之间为HDMI视频通信线缆。
5.1.4展示布局示意图
5.2智能小区建设
此次智能用电示范工程小区“越富豪庭”是以公寓楼为主的高档建筑，共2排建筑物，5个单元。
其中1#、2#单元为前排商铺建筑，后排为公寓楼，含3#、4#、5#单元，均为一梯两户，其中3#单元楼高20层，4#和5#单元楼高24层。
整个小区数据点的统计如下：
楼号
层数
数据点
3号楼
20
40
4号楼
24
46
5号楼
24
46（含物业服务点）
合计
132
5.2.1小区功能特征
作为智能用电示范小区，将会在整个小区内布置新的电能量信息采集系统，将数据送回电力公司的数据平台，基于这些数据对小区居民用电进行分析评测，并通过智能交互终端反馈给用户，实现互动的智能用电功能。
在家庭内部用电控制上，因小区家庭用户内家电非智能型，因此对家电的控制只是通过智能插座进行通断控制和用电信息量读取，更进一步的控制如空调调温等在此无法实现。
安防方面，因物业原已安装配备好安防报警系统，无法对其改造，因此也无法在展示工作中实现。
因小区网络整体会重新部署，所以第四部分提到的社区服务功能均可实现。
5.2.2居民户内改造方案
鉴于小区内居民已完全入住，并且绝大部分居民已经完成家庭内部装修，对居民家庭内部进行大规模的改造以及家庭电器的整体更换并不现实，因此除样板房外，对区内居民家庭主要提供如下设备的改造：
1）智能交互终端（含应用软件）
2）交互式机顶盒（含应用软件）
3）智能插座（每户5只）
对于目前大多数家用电器，尚不具备智能功能，无法通过网络对家电实施控制和用电信息采集，因此，通过上述列表中的智能插座实现用户和家用电器的交互目的。
智能插座能实时、准确、灵敏的采集用电负荷数据，并能控制家电的通断等。
5.2.3小区网络改造
整个小区采用EPON全光纤到户的接入方式，因此户与户之间，小区到外部网络都是光纤通信通道；户内采用PLC方式实现内部智能用电的控制。
采用EPON接入的主要特点在于：
⏹节省主干光纤资源：
保障在使用1根主干光纤的情况下，通过无源分光器接入多根分支光纤（最多32根），每根分支光纤可分别接入不同用户，完全解决了光纤接入时主干光纤资源不足的瓶颈问题，同时相比传统点对点光纤接入组网，节省了大量OLT侧光适配模块。
⏹无源网络结构保障电信级高可靠性：
EPON网络中无有源电子器件，维护成本显著降低；同时由于网络组件数量少，因此故障点也相应减少，运营支出最大程度地降低。
成熟的OLT设备，分布式体系结构、无源背板、主控板冗余热备份、2＋1电源支持双路供电。
⏹组网灵活：
支持树型、星型、总线型组网方式，支持点对点、点对多点组网。
支持ONU间点对点互通，也可通过配置实现ONU间二层、三层互通或隔离。
⏹丰富的业务、端口类型：
支持丰富的2/3层协议。
支持EPON、百兆、千兆、万兆等各种类型的以太网接口；提供4口或8口/单板的接口密度；提供多种组合接口板，全面满足客户需求。
⏹大容量、高密度端口：
支持96Gbps－768Gbps的交换容量；整机支持44个EPON端口；每条EPON线路可以支持1Gbps的对称带宽，整机支持1408个ONU。
⏹带宽按需分配并动态可调：
接入带宽从1M—1G可以任意调整，支持动态带宽分配（DBA），可以根据不断变化的用户需求和相应的服务级别来动态地进行带宽分配。
⏹高度集中的运营管理与维护：
支持对ONU的集中管理/远处监控/远处调测/远程维护/远程在线升级；可限定特定的ONU和PC接入。
5.2.4通信布线方案
1、小区外部光缆
由于考虑数据安全问题，用电信息采集所用内网和增值服务所用外网要分开布置。
内网通过前排商铺的机房节点直接送回电力公司总部；外网则连上中电飞华上海城域网。
1）外网电路组织：
从商城路的乐凯到“越富豪庭”小区5#楼地下一楼车库配电间敷设一根24芯普通光缆。
2）内网电路组织：
从“越富豪庭”小区5#楼地下一楼车库配电间到峨山路市东物资公司敷设一根24芯普通光缆。
再通过原市东通信公司光缆连到市东供电公司本部，接入四区网络。
2、小区内部光缆
从“越富豪庭”小区5#楼地下一楼车库配电间到3#、4#、5#楼一层强电间分别敷设一根24芯普通光缆，在3#5#楼的1层强电间新增壁挂式配线架，将光缆直接放到其中。
3、小区楼宇布线方案
根据整个布线＆网络系统工程分为3、4、5号楼，5号楼B1层车库配电间即中心机房所在地。
考虑到设备的可靠性等问题楼间干线采用12芯光缆实现（考虑一定的扩展余量），考虑通信距离的复杂性采用单模光缆分别敷设。
5#楼B1层车库配电间为总中心,设光缆分配线间，同时以3、4、5号楼为二级节点；3#5#楼设1层强电间为本楼汇聚点。
楼内采用四芯皮线光缆布线系统，考虑布线点不多，3#-5#每个单元楼内的强电间设2个数据分配线间，分别为1层与13层，连接各个信息点。
每个数据分配线间在强电井内通过一条四芯皮线光缆连接1层强电间的光缆分配线间。
a）水平线及信息点
水平子系统采用双芯皮线光缆。
水平线缆从各层竖井强电间，打孔进入弱电间，通过预埋在各弱电间墙体的暗管接入用户信息插孔。
全方案共有信息点198个（含采集系统ONU66个点），开通全部198个点，建议采用四芯皮线光缆对整个建筑物进行布线，每个信息点均采用一根双芯皮线光缆支持到强电井内的数据分配线架，最高可支持1000Mbps的数据传输速率。
详细信息点的分布参见统计表。
b）配线架
主光缆配线架设于5#楼B1层车库配电间，OLT放于此。
采用机架式12口光纤配线箱用以端接各主干光缆。
全部采用单模光缆。
3#-5#单元楼各强电井内配线间光纤配线架采用48口，其中1层强电间内的光纤配线架连接1-12层所有信息点；13层强电间内的光纤配线架连接12-23/20所有信息点，具体数量详情参见附表。
安装在19英寸的标准机柜内。
配线架单元可以冗余堆积，便于今后扩展。
满足每个信息点1000M的传输要求。
具有详细准确的标识，便于系统检测和维护。
网络联接设备采用EPON成套设备，考虑到网络设备将来扩容的需要，机柜采用19英寸标准机柜，同时配线箱能够满足网络设备将来扩容需要的空间，便于网络设备安装。
c）垂直子系统
垂直子系统将分配线架与主配线架用星形结构连接起来。
垂直线缆通过强电井内的垂直桥架贯通整个大楼。
具有一定冗余量，满足扩容需要。
d）线缆统计表
线缆类型
起点
终点
长度（米）
合计（米）
24芯或12芯光缆
B1车库配电间
3#1层强电井
300
800
B1车库配电间
4#1层强电井
200
B1车库配电间
5#1层强电井
120
4芯皮缆
3#1层强电井
3#各层强电井（1-12）
350
3680
4#1层强电井
4#各层强电井（1-12）
350
5#1层强电井
5#各层强电井（1-12）
350
3#13层强电井
3#各层强电井（13-20）
650
4#13层强电井
4#各层强电井（13-23）
900
3#13层强电井
3#各层强电井（13-23）
900
3#1层强电井
3#13层强电井
60
4#1层强电井
4#13层强电井
60
5#1层强电井
5#13层强电井
60
2芯皮缆
强电井
业主室内
25*132
3300
485电缆
ONU
电表
5*66
330
复合光缆
5#1801
5#13层强电井
30
30
5.3智能家居样板房建设
整个样板房家居设计需具有简约时尚、智能现代、精工细作等元素。
灯光及装潢以暖色为主，简单中尽显时尚，时尚中不乏智能。
5.3.1样板房功能特征
样板房的建设会实现第四部分（系统功能介绍）的全功能覆盖，并且在接入方式上体现“四网融合”的概念，实现光纤复合电缆的应用。
光纤复合电缆是将光纤复合在电力电缆中，以电力线作为支撑，从而使光纤和电力线达到同线共存。
使用光纤复合电缆可在电力电缆建设的同时完成光纤线路的铺设，节约项目投资。
随着电力电缆的建设，可实现光纤到户，从而为实现“四网融合”电力通信光纤接入网建设奠定基础。
“四网融合”，我们也称之为“1+3”技术方案，1表示电力传输网，3指的是电话（语音网）、有线电视（视频网）、数据（互联网）三网，用“光纤复合电力线”进行传输，通过系列光（电）复合器件和设备，全面解决“最后一公里”的接入问题。
5.3.2样板房系统架构及通信方式
外部通信采用光纤复合电缆到户（PFTTH）的方式，通过电力线PLC连接智能终端和家电；室内采用PLC和无线方式进行通信。
路由：
从“越富豪庭”小区5#楼一楼的强电井直接放一路电力复合光缆到1801室内。
长度约30米。
5.3.3样板房系统布置
6实施进度计划
序号
时间段
内容
1
2009年9月～2009年12月
1）完成用户智能交互终端的软硬件开发工作，实现智能电网用户服务的交互功能；
2）实现采集家庭灵敏负荷用电信息，开关控制等功能；
3）实现发布安全用电、节约用电、节电常识等用电信息功能；可发布电力政策、电价信息、停电公告及接收交互终端缴费信息。
4）实现安防系统报警功能。
5）实现社区服务、社区公告、社区广告、生活资讯等信息的发布和查询功能；
6）实现视频点播服务功能。
2
2009年10月～2009年12月
1）完成上海世博会智能用电服务示范工程的现场踏勘及现场施工方案的确定；
2）完成示范工程光纤敷设工作；
3）完成示范工程通信网络搭建工作。
3
2009年12月～2010年01月
1）完成示范工程样板房内部装修工作
2）完成示范工程内相关设备安装工作；
4
2010年12月～2010年01月
1）完成小区内网络搭建和设备安装工作；
2）完成示范工程内的后台支撑系统搭建工作。
5
2010年01月～2010年02月
1）完成示范工程内的用电信息管理系统调试工作。
2）完成示范工程内的家庭用电智能控制系统调试工作。
3）完成示范工程内的社区服务系统调试工作。
7建设费用
见所附Excel表格。
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