城市路灯无线智能监控Word格式.docx

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以一个地级市10万盏路灯为例每天晚上需要50辆车，每辆车平均3个人，一年的城市照明巡检费用为1100万元。

（一辆巡逻车年费用约10万元，巡逻人员年工资约4万元，50x10+3x50x4=1100）,单灯控制运用以后，不再需要人工巡逻，一年能为地级市节省每年一千万的巡检费用。

（二）通过降功率和变换组合方式节省的电费

Ⅰ、【光源类型：

高压钠灯、金卤灯】

节能改造前道路照明情况

用灯场所

灯具安装高度

光源类型

光源标称功率

每年每盏灯年用电量

每年每盏灯电费

主干道和快速路

10-12M

高压钠灯

400W

0.400W*12H*365=1752KWH

1752KWH*1元/KWH=1752元

次干道

8-10M

250W

0.250W*12H*365=1095KWH

1095KWH*1元/KWH=1095元

支道

6-8M

150W

0.150W*12H*365=657KWH

657KWH*1元/KWH=657元

1.术语解释：

（1）快速路：

城市中距离长、交通量大、为快速交通服务的道路。

快速路的对向车行道之间设中间分车带，进出口采用全控制或部分控制。

（2）主干路：

连接城市各主要分区的干路，采取机动车与非机动车分隔形式，如三幅路或四幅路。

（3）次干路：

与主干路结合组成路网起集散交通作用的道路。

（4）支路：

居住区内的道路及只要供行人和非机动车通行的街巷。

2.以上数据参考当地实际路灯使用情况并结合电费实际价格1元/KWH推算得出。

节能改造后道路照明情况

（1）通过集中降功率节能情况（主干道和快速路）

注：

以一个中部地级城市10万盏灯为例，主干道和快速路占全市路灯一半5万盏计算。

分时段降功率

时长

改造后每年每盏电费（元）

凌晨1点到3点车少人少，路灯功率可降至70%

2小时

0.400W*0.7*2H*365*1元/KWH=204.4

凌晨3点到5点车人几乎

没有，路灯降半功率

0.400W*0.5*2H*365*1元/KWH=146

凌晨5点到7点车人逐渐

增多路灯恢复功率至70%

凌晨1时至7时六小时中每年每盏可节省电费：

0.400W*6H*365*1元/KWH-（204.4元+146元+204.4元）=321.2元

凌晨1时至7时六小时中全市主干道和快速路每年可节省电费：

【0.400W*6H*365*1元/KWH-（204.4元+146元+204.4元）】*5万盏=1606万元

（2）通过变换组合方式节能情况（次干道和支路）

以一个中部地级城市10万盏灯为例，次干道和支路占全市路灯一半5万盏计算。

组合方式

改造后全市每年电费（万元）

凌晨1点到3点车少人少，可采用隔1盏亮

0.250W*2H*365*2.5万盏*1元/KWH=456.2500

凌晨3点到5点车人几乎没有，可采用隔2盏亮

0.250W*2H*365*1.6667万盏*1元/KWH=304.1727

凌晨5点到7点车人逐渐增多，可恢复隔1盏亮

凌晨1时至7时六小时中全市次干道和支道每年可节省电费：

0.250W*6H*365*5万盏*1元-（456.2500万元+304.1727万元+456.2500万元）=1520.8273万元

Ⅱ、【光源类型：

LED灯】

LED灯通过集中降功率节能情况（包括主干道、快速路、次干道以及支道）

以一个中部地级城市10万盏灯的春秋亮灯时间为例，北方城市夏冬亮灯时长另议。

LED灯

18时至19时光线不是很暗，LED灯可开至70%功率

1小时

0.150*0.7*1H*365*1元/KWH=38.325

19时至凌晨1时时车多人多，LED选择全开

6小时

0.150*1*6H*365*1元/KWH=328.5

凌晨1点到3点车少人少，LED灯功率可降至70%

0.150*0.7*2H*365*1元/KWH=76.65

没有，LED灯降半功率

0.150*0.5*2H*365*1元/KWH=54.75

增多天色渐亮，LED灯恢复功率至70%

18时至次日7时13小时中每年每盏可节省电费：

0.150W*13H*365*1元/KWH-（38.325元+328.5元+76.65元+54.75元+76.65元）=136.875元

18时至次日7时13小时中全市城市照明每年可节省电费：

【0.150W*13H*365*1元/KWH-（38.325元+328.5元+76.65元+54.75元+76.65元）】*10万盏=1368.75万元

以上是基本的节电方式，除此之外开关方式与降功率组合控制路灯照明，能够达到更加人性化，更加节能的效果。

通过有效的组合方式设置路灯开关，能够使整个城市照明用电节约15%-25%，对于目前一个地级市的公共照明电费约为4500万元，物联网技术的照明控制系统运用有效开关组合方式，也能为地级市政府节省每年一千万的电费开支。

利用路灯节点组成网络，形成整个城市道路的网络覆盖，成为一个全新的公共网络平台，为智能交通、城市导航提供无线公共网络平台资源。

这个创新点可能会解决路灯以外更多的城市通讯难题。

这个公共无线网络平台，可能将来为其他产业产生无法估计的价值。

基于物联网的无线照明控制系统能够实现国家人力资源的节省，可以省去大量巡检人员。

对路灯进行有效开关组合方式和降功率处理，能够为国家节省大量电力能源。

本项目产品符合国家绿色照明，节能照明、低碳照明主题。

SIM卡的流量套餐费用

以1万盏灯来计算，至少需要50个无线照明主控器，每个主控器需要一张SIM卡，使用神洲行手机卡，可只开通流量包月业务，每张SIM卡每月流量套餐费用为10元/60M，这样50张SIM卡每月的流量费用至少共计500元。

监控中心为最高级服务层面和管理核心，基本配置：

需提供专用服务器

施工工期

动用一辆施工车，每天安装60个单灯控制器，以此可以计算出相应的施工工期

安装方法

.单灯智能终端配置为每个灯安装一个。

为了防水和防雷应选择安装在灯头内。

此种安装方法采用软质天线并从灯头或门孔缝隙中导出3～5cm，可用安装磁钢的方法吸合在灯头内钢板上。

灯头内实施安装图：

物泰科技开发了Zigbee技术运用于照明控制领域的系列产品，实现了路灯的无线组网技术，并成功开发出了Zigbee技术的无线照明控制器及监控系统。

ZigBee无线技术为解决诸多问题提供一个良好平台。

该系统由三部分组成：

（1）监控中心：

路灯监控软件，监控系统的大脑。

可发不同监控指令，整体监控，单灯监控，定时监控，故障回报，参数采集，历史查询等。

还可根据客户的要求进行定向开发，并承担对客户的培训工作。

（2）无线照明主控器：

用户通过GPRS发出控制或监测信号，主控器接收该信号，并转为ZigBee信号传输至每盏路灯，路灯用ZigBee信号返回信息，通过主控器上报到系统中心。

主控器还具有用电量采集，独立管理网内单灯智能控制器等功能。

（3）单灯智能控制器：

每盏路灯都装有单灯智能控制器，它们接收主控器发出的ZigBee信号，从而进行亮灭,故障报警及调光等操作。

智能路灯监控管理系统将ZigBee无线技术和GPRS技术完美的结合在一起，解决了通讯距离和信号干扰等诸多问题。

如图3所示，在灯与灯之间采用ZigBee技术作为信息传播途径，在子网管理器和中央监控中心之间，用GPRS技术来传输信号。

如此，子网管理器可根据地形、地面状况等实际情况灵活布点，且每台子网管理器可控制200～250盏路灯。

3.1ZigBee产品性能特点

（1）通信距离远：

最大传输距离2000米；

（2）抗干扰能力强：

2.4GDSSS扩频技术；

（3）串口应用灵活：

透明传输，最高波特率115200；

（4）发送模式灵活：

广播发送或目标地址发送模式可选；

（5）节点类型灵活：

中心节点、路由节点、终端节点可任意设置；

（6）组网能力强：

星型网、树型网、链型网、网状网；

（7）网络容量大：

16物理信道可选，65535个网络ID任意设置；

（8）最大数据包：

256字节；

3.2采用ZigBee作为通讯技术的优势

（1）数据传输速率低：

10KB/秒～250KB/秒，专注于低传输应用

（2）功耗低：

ZigBee数据传输率低，协议简单，故大大降低了成本

（3）网络容量大：

网络可容纳65，000个设备

（4）时延短：

典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延时15ms，活动设备信道接入时延为15ms

（5）网络的自组织、自愈能力强，通信可靠

（6）数据安全：

ZigBee提供了数据完整性检查的鉴权功能，采用自行设计的加密算法，各个应用可灵活确定其安全属性

（7）工作频段灵活：

使用频段为2.4GHz，868Mz（欧洲）和915MHz（美国），均为免费执照的频段。

3.3ZigBee与传统通信技术比较

ZigBee®

Bluetooth®

UWBTM

Wi-FiTM

LonWorks®

标准

IEEE®

802.15.4

IEEE802.15.1

IEEE802.15.3a

（toberatified）

IEEE802.11a,b,g

（ntoberatified）

EIA709.1,2,3

组织

ZigBeeAlliance

BluetoothSIG

UWBForumandWidmiaTMAlliance

WiFeAlliance

LonMarkInteroperabilityAssociation

拓扑网，星型，树形

星型

依赖媒介

P2P，星型，网状

RF频率

868/915MHz2.5GHz

2.4GHz

3.1-10.6GHz（U.S.）

2.4GHz5.8Hz

N/A（有线技术）

数据传输率

250Kbps

723Kbps

110Mbps-1.6Gbps

10-105Mbps

15Kbps-10Mbps

范围

10-300m

10m

4-20m

10-100m

功耗

非常低

低

高

有线

电池使用寿命

碱性电池（数月-数年）

可充电电池（数小时-数天）

可充电电池（数小时）

N/A

节点数

65，000

8

128

32

32，000

4项目设计依据及参照标准

设计主要依据为：

《无线电负荷控制双向终端技术要求》

《电力负荷控制实用化考核验收标准》

《远动终端技术条件》GB/T13729-92

《电工电子产品环境条件》GB4796-4798.85

《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》GB/T13730-92

《电信传输手册》

《邮电局房动力设备及环境集中监控系统》

同时，系统的设计还参照如下技术规范和标准：

GB8566 

计算机软件开发规范

GB/T12504 

计算机软件质量保GBJ93-86 

工业电气自动化仪表工程施工及验收规范

GBJ232-82 

电气装置安装工程施工及验收规范

GB11920-89 

电站电器部分集中控制装置通用技术条件

GB4720-84 

低压电器电控设备

JECC144 

低压开关和控制设备的外壳防护等级

ANS1488 

可编程仪器的数字接口

5系统概述

城市、乡镇道路上的路灯及各类照明景观灯设施是与我们日常生活紧密相关的市政公共设施建设，它既关系到夜间道路交通安全和百姓生活方便，又承担着美化城市，展示城市时代性魅力的重任。

城市、乡镇照明的发展优化了我国的人居环境要求，但同时给耗能、耗材、管理等方面带来了昂贵代价。

无线路灯控制系统与路灯监控系统中心建立全方位的实时检测和监视，区域内的路灯无线终端管理到每一盏灯，对电压、电流、功率因数、亮度、亮灯率、温度、防盗机构等进行监控，采集和统计分时段电量、总电量。

同时能够及时传送到监控中心和就地产生声光报警，有效的阻止各类盗窃路灯线路、器材的犯罪行为，减少公共财产的损失。

路灯监控中心的计算机具有友好的人机界面、集合了城市路灯地理信息及实地控诉按钮、详细的数据统计表、地理定位及灯序号故障提示、统计路灯亮灯率、维护系数达标率、功率因数达标率、节能系数达标率。

6项目方案及功能原理描述

根据城市路灯智能化无限管理要求实现遥控、遥信、遥测、遥调的几大功能，城市路灯监控管理系统：

（1）监控中心由PC操作系统界面提供即时控制检测所控区域运行状况，建立线路运行数据库数据并永久保持。

（2）系统能达到掌控单灯运行情况，单灯故障提示，减少巡检工作量及提供订单式修灯依据。

（3）将单灯电感型镇流器变功率完善成集中可调变功率控制并反馈工作状况和电流信息。

（4）项目实施后，计算机房将观察到全市所有路灯的工作状态,并且能任意对某个路段的路灯进行开启、关断等实时监控,损坏的路灯在地图相应的标识位置上闪烁,方便观察、操作,还具有声光报警、打印报表和历史查询等功能,并可以实现路灯抢修、工程预算、路灯网架优化、缺陷管理的计算机智能决策。

（5）监控平台具有完善的人机界面功能，完备的操作权限限制，能够准确生成维修定单。

如图1所示。

共包括三个层：

监控中心、电控柜（无线照明主控器）层和路灯（单灯智能控制器）层。

6.1监控中心

监控中心为最高层次的服务、管理系统，监控中心服务器安装益高科技HG-WSN监控软件V1.0后，安装后不影响原有监控系统。

软件通过Internet与无线照明主控器连接，发送命令至路灯组成的网络，实现单盏路灯的远程开关控制、降功率控制和状态、故障检测。

操作系统会建立运行日志数据库数据并永久保持，故障提示、报警，打印功能及检修订单打印。

6.2HG-103无线照明主控器

无线照明主控器是远程控制的中间层,是Internet与路灯网络的信息传输网关，6路输出控制，测量三相电压，最多可测量12回路电流、有功功率、无功功率、功率因数；

无线照明主控器根据路灯原结构情况按图2所示选择安装于控制路灯路段的电控箱内。

6.3单灯智能控制器:

单灯智能控制器为远程控制的底层，应用HG-WSN-Sn单灯智能控制器，主要对路灯实现开关控制、遥测电流，降功率控制、故障检测。

a.HG-WSN-S2控制型双单功能用于控制路灯的开、关与电流检测。

b.HG-WSN-S3降功率型多单功能用于控制路灯的开关、降功率、及电流检测。

7产品的安全可靠性及维护

●工作安全性

单灯智能控制器和无线照明主控器的安全性具有过载、温升、阻燃保护及报警应急断电功能，整体可靠性-平均无故障运行时间MTBF≥25000h。

无线系统的测、控响应时间≤10秒，亦与GPRS通信服务商有关。

产品能在下列条件下正常工作

1、环境温度：

-25℃～+70℃；

2、相对湿度：

40%～70%；

3、温度变化率：

小于10℃/h，且不得结露。

●通信距离

1、无线照明主控器与HG-WSN-Sn单灯智能控制器的通信距离不小于100m；

2、单灯智能控制器与手持路灯检测仪的通信距离不小于100m；

3、单灯智能控制器之间的通信距离不小于100m

●电气安全

系统中HG-WSN-Sn单灯智能控制器交流端与外壳之间，常态下其绝缘电阻不小于50MΩ，恒定湿热试验后不小于1.5MΩ。

系统中HG-WSN-Sn单灯智能控制器交流端与外壳之间能承受500V、50Hz、历时1min的工频耐压试验而无击穿和闪络现象。

工作稳定性

系统进行工作稳定性试验，通电试验时间不小于2d。

●产品维护

产品主要是依托公网而进行信息的传输，所以一般来说，只要公网中的中国联通、中国移动系统自身不出现信息故障，路灯的智能监控系统也不会出现故障。

同时，考虑到产品使用中的问题出现在该系统安装过程中，我司本身就对该系统的安装实行模块备用，随着时间的推移，对于其他外力因素引起的产品故障只需进行产品更新和换代升级即可。

8.产品介绍

1、智能化无线照明主控器

●GPRS和Zigbee无线智能控制、检测。

●适用各种功率负荷的配置。

●人工、定时、日照亮度可单选及智能混合控制模式。

●简便快捷、灵活多样的亮灯模式。

●高精度的亮灯分辨率。

●低成本、高可靠的路灯线材防盗装置

2、单灯终端控制器

●Zigbee到位的单杆无线智能控制、检测。

●基于地理信息系统的定点故障上传报告功能，

●定单式的维修、查询、无失误维护保障。

●基于地理信息系统的定点防盗、撞击、电杆倾斜即时上传、报警功能。

●能适用于电子整流器线电压供电方式。

3、监控中心操作平台（）

4、手持式路灯检测仪

●通信距离50m；

重量125g。

●LCD中文菜单，显示灯杆序号，故障灯地点，类型等信息.

●实现路灯维修人员无纸化办公.

●修理人员工号、时间连接上传监控中心。

●无线发送申请试灯命令，核实故障排除。

●定格修理人员完工记录。

结论

城市照明无线控制系统的研发与市场投放，应用了国际上先进的路灯照明领域自动化控制与节能管理技术，开发了系列城市路灯照明智能无线控制系列产品。

该产品以创新概念的单灯控制模式、先进的ZigBee无线组网技术、系统的整体解决方案、独特的自动巡检功能确保了城市路灯控制系统高稳定，高可靠地运行。

这一系统既能满足路灯自动路检，节能管理和智能控制到每盏灯的需求，还具有节日灯光控制，彩灯控制，市政工程项目应急照明，防盗及外力作用，路灯维护调试功能。

该系统采用自动维修导航与任务分配技术，实时测控区域内的每一盏灯，是现代城市照明的完整解决方案。

系统具有自我保护和节电的功能。

路灯状况由控制终端的无线传感器节点实时监控。

系统合理地控制路灯的灯数和亮度，做到在交通和人流高峰时，保持路面的照度LPD标准，在夜深人静时，适当地减少亮灯数量和降低路灯照明功率，减少电能损耗，这一既可以减少城市中的“旋光”污染，又可以节约大量电能。

城市灯光无线智能监管系统的项目实施将以计算机为基础实现了路灯管理的程序化、模块化、网络化,每一台中央控制室主机、每一个集成智能灯控机、每一个照度检测终端、每一个远程视频终端都成为这个网中的一个节点,形成一个统一的智能化控制网络系统。

该系统一旦投入使用后，不仅具有降低运行成本的经济效益和提升城市形象的社会意义，还将使城市路灯管理工作在智能化无线监控管理中迈上一个新的台阶。