此文檔收集于網絡，如有侵權，請聯系網站刪除城市智能照明監(jiān)測控制平臺技術方案 2017年11月此文檔僅供學習與交流目 錄目 錄2第1章 引言31.1 項目背景31.2 建設目標31.3 參考資料31.4 術語級定義4第2章 系統(tǒng)方案設計42.1 系統(tǒng)總體設計42.1.1 概述42.1.2 設計原則42.1.3 系統(tǒng)總體設計52.1.4 網路通信設計72.2 系統(tǒng)詳細設計82.2.1 智慧路燈照明平臺82.2.2 主要設備24第3章 項目優(yōu)勢253.1 項目優(yōu)勢253.1.1 平臺優(yōu)勢253.1.2 硬件設備優(yōu)勢263.1.3 3線纜防盜報警263.1.4 4安裝和運維優(yōu)勢263.1.5 按需照明，合理節(jié)能，提供決策依據273.1.6 5為將來實現智慧城市奠定基礎27第1章 引言1.1 項目背景隨著國民經濟的發(fā)展和城市的不斷擴展，城市照明隨之飛速發(fā)展。照明設施數量和用電量不斷增加，科學管理和節(jié)能已成為城市照明主管部門面臨的兩大任務。“十二五”城市綠色照明規(guī)劃綱要也將這兩項工作作為重點，在綱要中提出：“十二五”期間，積極推進城市照明信息化平臺建設，建立城市照明信息監(jiān)管系統(tǒng)，統(tǒng)計城市照明設施的基本信息和能耗情況，進一步提高城市照明管理工作信息化水平。各級城市照明主管部門通過建立城市照明信息統(tǒng)計制度，及時掌握城市照明的建設運營情況，加強對城市照明指導工作的針對性和科學性。建立健全城市綠色照明節(jié)能評價體系，重點考核城市照明質量和節(jié)能減排水平，開展綠色照明示范城市創(chuàng)建活動，形成長效監(jiān)督檢查機制，逐步將城市照明考核納入到政府工作考核體系中，明確責任，采取有效的獎懲措施，進一步推進節(jié)能減排工作。隨著路燈規(guī)模的逐年擴大、設備老化和維護不便等因素，原系統(tǒng)已無法滿足照明管理及節(jié)能的需求。因此，需要對現有的系統(tǒng)進行升級改造，并建設智慧路燈照明平臺，建立集照明智能監(jiān)控、設施資源管理、生產管理及路燈控制為一體的綜合性平臺，實現城市照明的實時監(jiān)控、故障報警、精細化管理和路燈節(jié)能。為智慧城市建設奠定基礎。1.2 建設目標本方案將協助城市路燈管理所實現以下目標：及時、準確、全面的對路燈的運行狀況進行監(jiān)測控制。以精細化管理為指導，通過照明設施資源管理，動態(tài)管理照明設施信息。以“按需照明”為理念，通過適當的路燈節(jié)能方案，達到節(jié)能的目的。通過大數據的分析與匯總，為政府決策提供依據。1.3 參考資料城市道路照明設計標準（CJJ45-91） 城市道路照明設計規(guī)范（CJJ45-2006）路燈系統(tǒng)上行規(guī)約擴充設計.doc 電力用戶用電信息采集系統(tǒng)通信協議376.1標準 DL_T645-2007 多功能電能表通信協議備案文件2007 民用建筑照明標準（GBJ133-90） LED測試方法CIE 127-1997 道路與街道照明燈具的安全要求 GB7000.5-2005 1.4 術語級定義城市智慧照明平臺 ：以下簡稱平臺。智能路燈集中控制器：以下簡稱集中器。智能路燈控制器：以下簡稱控制器。智能電纜防盜器：以下簡稱防盜器。物聯網app：以下簡稱app。第2章 系統(tǒng)方案設計2.1 系統(tǒng)總體設計2.1.1 概述本方案依據城市照明系統(tǒng)建設相關法規(guī)和技術標準，結合城市路燈管理實際，采用中易自主研發(fā)設計的智能路燈照明平臺為核心，通過對監(jiān)控中心、通信網絡、終端、路燈系統(tǒng)的建設以及系統(tǒng)軟件的部署，完成全市路燈的實時監(jiān)測，遠程控制，照明設施管理，節(jié)能方案管理，智能設備管理，數據分析與決策，提升城市照明的綜合管理水平和完成節(jié)能目標。2.1.2 設計原則根據城市照明設施規(guī)模，結合相關技術標準：1、服務器、監(jiān)控主機的選擇，綜合考慮容量、性能等因素，保證系統(tǒng)運行的持續(xù)性、穩(wěn)定性。2、具有網絡安全設計，保證系統(tǒng)運行的安全性。3、集中器具有高性能處理芯片，確保系統(tǒng)工作的可靠性和獨立運行能力。4、控制器采用先進的單片機控制技術和神經元芯片技術，在保證可靠性的前提下，有效的實現路燈控制節(jié)能。5、平臺設計符合相關標準，并具有良好的擴展性。系統(tǒng)設計堅持資源共享原則并充分考慮系統(tǒng)的擴展性，采用最先進的嵌入式控制器技術、無線數據傳輸技術、數據采集技術、計算機多媒體技術、計算機通信技術、電力載波通信技術、機電一體化技術結合載波技術與物聯網等技術，開發(fā)城市照明智能監(jiān)控系統(tǒng)，保證系統(tǒng)的先進性。2.1.3 系統(tǒng)總體設計系統(tǒng)由監(jiān)控中心、服務器、集中器、路燈控制器和通信網絡組成。實現對城市照明整體狀況進行“點、線、面”實時測控，及時掌握城市照明的建設運營情況，統(tǒng)計城市照明設施的基本信息和能耗情況。同時協助照明主管部門完善照明信息統(tǒng)計制度，建立照明節(jié)能評價體系，加強對城市照明指導工作的針對性和科學性。圖-總體架構監(jiān)控中心設立監(jiān)控管理中心，實現對城市照明設施的遠程監(jiān)控、綜合管理。監(jiān)控中心主要設備包括服務器、監(jiān)控主機、UPS電源、交換機、光照度儀、GPS校時器、短信報警模塊、打印機等硬件設施以及系統(tǒng)軟件和相關支撐軟件等。1、服務器系統(tǒng)：用于系統(tǒng)運行及數據存儲的應用服務器、通信服務器、數據庫服務器、備份服務器等。2、監(jiān)控主機：用于安裝監(jiān)控系統(tǒng)軟件操作客戶端，與服務器進行通信。3、UPS電源：用于在監(jiān)控中心掉電后的應急處理，保證中心掉電后系統(tǒng)的正常運行。4、交換機：用于建立系統(tǒng)基礎通訊網絡的配套設備。5、系統(tǒng)支撐軟件：包括智能照明控制平臺、服務器操作系統(tǒng)軟件、數據庫軟件等。系統(tǒng)平臺設計通過服務器、網絡安全、存儲及監(jiān)控中心其他設備的部署，結合數據庫技術和相關支撐軟件的使用，建立平臺，實現以下功能：1、遙控、遙測、遙信、故障報警、數據采集、統(tǒng)計分析等系統(tǒng)功能。2、通過照明設施資源管理系統(tǒng)可以將照明設施的空間屬性與設計、規(guī)劃、建設、運維等檔案進行關聯，實現可視化實時監(jiān)控，隨著城市照明工程建設進展，對照明設施基本屬性進行添、刪、改、查、輸入、輸出圖表文檔等管理操作，實現照明設施的精細化管理。3、采集路燈的電流、電壓、有功等運行參數、對路燈故障進行報警，并可采用單燈控制的方式，實現照明節(jié)能集中器在路燈變壓器側或配電控制箱內安裝智能集中器，實現以下功能：1、采樣3G或4G虛擬專網，進行信號傳輸，通過虛擬專網將信號發(fā)送至監(jiān)控中心服務器。2、與路燈控制器采用電力載波通信方式進行通信。3、采集并存儲路燈控制器采集的路燈電壓、電流、開關狀態(tài)、故障等信息。4、向路燈控制器發(fā)送開、關燈指令。路燈控制器在路燈手孔內安裝路燈控制器，實現以下功能：1、監(jiān)控中心對城市道路中任意一盞照明路燈進行聯網控制和運行狀態(tài)檢測，并具有數據采集、狀態(tài)顯示及報警功能。2、可按照需求，在確保道路照明亮度的前提下，任意組合控制路燈的工作狀態(tài)，實現按需照明。3、監(jiān)控任意一盞照明路燈工作狀態(tài)，進行控制。4、自動記錄燈燃燒時長，生成維護報告。2.1.4 網路通信設計集中器通過GPRS網絡與上位機軟件進行通信。終端采用可上網的GPRS卡，監(jiān)控中心可通過Internet與服務器連接，實現遠程監(jiān)控。集中器和路燈控制器之間采用電力載波通信方式，在不改變原有電纜的情況下，實現路燈的監(jiān)測和控制等功能。2.2 系統(tǒng)詳細設計2.2.1 智慧路燈照明平臺2.2.1.1 路燈實時監(jiān)控2.2.1.1.1 實時監(jiān)測1. 監(jiān)測功能首先平臺通過城市地理信息（GIS），通過圖形化界面直觀顯示當前城市所有集中器、路燈的概況和實時狀態(tài)。其次路燈出現故障能即時主動反饋到中心主控設備，中心主控設備接收到燈控器的報警信息或接收到故障參數時，將故障地點、類型以文字形式在GIS顯示，故障類型包括：路燈供電源停電當路燈斷電，集中器能自動告警。空氣開關跳閘或熔斷器熔斷某支線路出現故障時自動報警。過/欠電壓、電流當采集的交流電流、電壓超過上下限時能自動報警。電纜被盜當電纜被盜時能及時自動報警監(jiān)測中心計算機可以及時檢測并報告所有在測防盜監(jiān)控前端的工作狀況，實現數據的記錄和管理，進行數據的統(tǒng)計。發(fā)現異常可以及時將故障定位，同時將現狀報告給相關人員，管理人員可以隨時隨地主動查詢報警監(jiān)測主機的運行信息。2. 控制功能工作人員可以直觀的通過GIS系統(tǒng)監(jiān)測路燈的運行狀況，路燈故障、線纜被盜能及時發(fā)現并處理。工作人員可以按照區(qū)域、集中器、分組、支路等方式，控制路燈開、關、調光。工作人員可以查詢或設置某臺集中器參數，可以對集中器進行拉合閘操作和支路拉合閘操作。注：效果詳見2.2.1.3節(jié)能管理圖-實時監(jiān)控2.2.1.1.2 遙控功能遙控是整個照明智能控制系統(tǒng)中所有功能中最重要的部分。中易智能照明控制平臺采用時控和地理位置計算日出日落時間控制照明控制方案進行遙控。該方案基于智能控制理念，以當地365天日出日落的時間作為基本條件，設定一個有效的開/關燈時間，在此時段內自動執(zhí)行相應的開/關燈命令，也可以通過用戶輸入的地理坐標計算出日出日落時間，終端自動按時控方式開/關燈。節(jié)能方案控制設置節(jié)能方案，每天在固定的時間開/關燈，從而節(jié)約電能，自動調節(jié)開關燈時間，減少人工頻繁調整的工作量。包含以下方式1. 根據不同時區(qū)的日出日落時間自動計算開關燈時間。2. 根據照明控制要求，自由安排開關燈時間；3. 根據實際情況，在方案中靈活的安排節(jié)能任務，通過分組控制和支路控制實現，全夜燈、半夜燈、隔盞亮燈、其他等。4. 特殊時間段的方案設定：可以對特殊時間段的開關燈進行臨時定制，根據不同的需要，設定不同預案。值班員可以設定在某些特定的日期，指定一定范圍的照明路燈按照一定的時間進行開關。通過這個臨時開關燈的時間表，系統(tǒng)能夠自動實現半夜燈開關以及“兩會”、節(jié)假日、周末等特殊時期照明照明的定時開關，使開關燈更加符合實際情況，既能保證照明效果，又能夠合理節(jié)能。預案定時控制還可以設定一個時間范圍，在此時間范圍內，將執(zhí)行預案定時控制，此時間段結束后，系統(tǒng)將自動恢復到全年時間表控制的開關燈狀態(tài)圖-節(jié)能方案分組控制和支路控制根據不同類型的照明控制要求，可對照明設施按照管理區(qū)域、照明類型（全夜燈、半夜燈、隔盞亮燈、其他等）任意控制終端的任意控制回路進行分組、設置、控制、查詢、顯示；在節(jié)能方案中根據分組設置節(jié)能任務實現調光、開關燈等要求。同時，可按TPO（Time時間Place地點Occasion事件）動態(tài)照明管理原則，對不同分組的照明照明設備，按時間、地點、應用場合的不同，控制其開關，達到“按需照明”的目的，避免不必要的照明浪費，節(jié)約照明費用。當改變某一配電箱某一回路分組時只需在控制軟件界面上設置，不須變動配電箱電纜接線。控制系統(tǒng)對整個城市、某一區(qū)、某條路、某一照明控制箱（RTU）、某一支路，都可以方便地進行時控、強制開關燈、二次開燈、巡檢、實測、遙視及參數設置等操作，也可對照明控制箱（RTU）或某支路進行自定義靈活分組、混合編組，實現系統(tǒng)控制的多樣化，如整體控制（城控）、分區(qū)控制（面控）、線控、點控等控制方式。在編組的操作上，可以在電子地圖上選取，也可以通過列表的方式進行。圖-分組順序控制對路燈照明分批依次開/關，從而可以減少同時開/關對供電變壓器及開關設備造成的沖擊，延長設備使用壽命。2.2.1.1.3 遙測功能調度端能按設定的時間周期自動進行定時巡測。操作者也可隨時手動巡測和選測各終端的電壓、電流、有功功率、無功功率和功率因素等電量數據、開關信息以及各終端的其它開關量輸入數據。系統(tǒng)能夠對電流、電壓、功率因素、用電量、接觸器狀態(tài)、短路、開路等數據進行檢測，并將檢測結果發(fā)回監(jiān)控中心，遙測數據包括：總回路電流、電壓、功率、功率因數；各回路電流、功率、功率因數；空氣開關狀態(tài)；系統(tǒng)可以在單位時間內任意設定遙測次數、遙測終端數據。系統(tǒng)可以隨機的選擇全市、某組、某管理區(qū)、某終端的工作狀態(tài)和參數，顯示方式可以列表、城市地理信息（GIS）或通過圖形化界面直觀顯示。圖手動選測、巡測終端系統(tǒng)能夠實現人工檢測終端現場運行數據，手動選測、巡測數據可選擇保存或者不保存保存到數據庫。圖-手動選測、巡測終端2.2.1.1.4 遙信功能系統(tǒng)可以將終端采集的遙信信號，如路燈開關燈狀態(tài)、交流接觸器狀態(tài)、門開關狀態(tài)、防盜報警信號等。2.2.1.1.5 遙調功能通過中心可對遠程終端進行設置，主要包括：報警值上下限及正常值的設定；開關燈時間的修正，提前量的設定，開關燈照度的設定，經緯度的設定；改變某終端位置；改變某終端配置，初始化某終端配置；改變某終端的線路走向；改變某終端，某一回路、電流、電壓、功率等正確數據，此組數據能在巡測或召測中自動完成，也可手動輸入；改變巡測周期，白天和夜間能分別設置巡測周期；中心控制室利用下行數據，修改各終端運行數據；中心控制室對終端進行校時；各終端調壓值的設定；管理分區(qū)的劃定，照明類型分組；照明運行方式設置； 全夜燈、半夜燈、景觀燈、其他等運行方式設置； 設定某一區(qū)域，某一分組亮燈等。圖-開關燈控制方案下發(fā)2.2.1.2 照明設施管理平臺對照明設施：道路、集中器、支路、路燈進行精細化管理，動態(tài)的維護照明設施數據。施工過程中可通過app可以快速的錄入檔案，并采集設備的地理位置信息。實現快速建檔，快速維護。運營過程中可通過平臺或app維護照明設施數據，通過app可快速申報故障路燈或路段，發(fā)生故障時可快速定位。維修過程中可通過平臺或app遠程控制路燈關閉，進行維護。圖-app整體功能圖-app檔案維護圖-app掃碼圖-集中器管理圖路-燈控制器管理2.2.1.3 節(jié)能管理系統(tǒng)采用電力載波通訊專利技術，用戶不需單獨布線，通過平臺與終端通信，終端與集中器、集中器與路燈控制器通信實現對路燈的智能控制。路燈控制器具有獨立編號及識別號，可以對路燈的電流、電壓、有功等進行采集并上送至終端。終端通過智能集中器可實現對路燈的按區(qū)域、道路、管理部門、客戶指定等多種方式進行分組設定的分組控制。主站利用下行數據可以修改控制器的各項運行數據2.2.1.3.1 節(jié)能方案平臺能對城市道路中的任意一盞照明路燈進行控制，結合現場的路燈燈型及運行狀況，在確保道路照明亮度的前提下，通過任意組合的路燈控制，實現按需照明。注：方案設置詳見2.2.1.1.2的遙控功能路燈控制方案根據燈型和現場亮燈情況設定合理的開關燈方案，進行路燈控制。城市燈型分別為：單臂單頭燈：對于安裝這類燈型的路段，在后半夜，道路車流量較小的情況下，采用單燈控制的方式實現單側亮燈，或者隔盞亮燈等方式亮燈，達到節(jié)能效果。單臂雙火燈：對于安裝這類燈型的路段，在后半夜，道路車流量較小的情況下，采用單燈控制的方式實現關閉燈桿其中的一個燈泡的方式亮燈，達到節(jié)能效果。雙臂雙火燈：對于安裝這類燈型的路段，在后半夜，道路車流量較小的情況下，采用單燈控制的方式實現關閉輔道燈、隔盞亮燈或者兩者相結合的方式亮燈，達到節(jié)能。亮燈效果示意圖：關閉輔道燈隔盞亮燈關閉輔道燈與隔盞亮燈相結合平臺對路燈控制監(jiān)控中心能對城市道路中的任意一盞照明路燈進行聯網控制，按需進行選擇模式的分組、隔一亮一、關閉輔道燈等控制操作。平臺對路燈信息查詢監(jiān)控中心可對單燈的信息進行查詢，包括燈桿類型、電源功率、安裝運行年份、使用情況、運行的開關燈模式、開關燈狀態(tài)、電流、電壓、有功功率等。2.2.1.4 故障報警路燈控制器設計含電流、電壓采集回路、控制回路和存儲芯片等，采用先進的單片機控制技術和神經元芯片技術，可檢測路燈的運行狀態(tài)電壓、電流、消耗功率、功率因數、燈具燃燒時長等。基于對路燈的采集的數據和狀態(tài)的分析，路燈控制器可在線對路燈故障進行實時判斷并報警。燈具失效通過路燈電流、電壓采集數據與燈工作狀態(tài)進行比較，判斷燈具是否正常運行。故障位置顯示故障統(tǒng)計查詢系統(tǒng)可對路燈的故障信息進行統(tǒng)計并存儲，用戶可按時間、箱變、區(qū)域等條件進行統(tǒng)計查詢。圖-故障查詢2.2.1.5 決策分析2.2.1.5.1 數據采集系統(tǒng)能夠進行用電量檢測和記錄，響應監(jiān)控中心抄表指令，即時返回數據，終端具有電表數據遠傳計量功能，對符合國家標準DLT 6452007多功能電能表通信規(guī)約的電子電表計量終端（由投標方提供終端），可通過RS-485接口對485總表進行讀表操作，并保存數據記錄，數據誤差不大于5%。系統(tǒng)也應當具有按操作員設置的時間自動進行遠程電度表進行讀表操作，并保存數據記錄和統(tǒng)計。系統(tǒng)能夠自動記錄所有采集數據，備份必需的數據，提供備份方案。保證數據庫正常運行。圖-數據采集和記錄2.2.1.5.2 數據分析系統(tǒng)可以對各終端任意時間的數據按照年、月、日進行查詢、統(tǒng)計和分析；可以定時將各終端的電壓、電流、亮燈率等運行情況進行查詢、統(tǒng)計；可以對任意一天的實際開關燈時間等記錄進行查詢、統(tǒng)計；可以對歷史故障、登陸信息進行查詢。系統(tǒng)可以對采集的電量、線損、成功率按照年、月、日進行統(tǒng)計和分析，可以對電量做同比環(huán)比分析。系統(tǒng)的歷史數據與實時數據通過數據庫自動儲存及備份，數據保存時間可設定。查詢時可以指定起始查詢日期和終止查詢日期，并可選擇所需數據項顯示，其他項不顯示；數據具有多種顯示方式（列表、曲線、柱形等），圖形顯示時將每一個點按照起始查詢時間和終止查詢時間按窗口寬度平均分配，每個點被選擇時，可顯示出該點相對應的數據。所有顯示的數據均可打印。系統(tǒng)可單獨列表顯示終端站點名稱、位置、所屬管理區(qū)域、通訊卡號碼及IP、登陸時間、通訊時間、通訊時系統(tǒng)時間；并可按管理區(qū)域查詢、顯示及打印。圖-線損分析圖-用電量分析圖-同比環(huán)比2.2.1.6 智能設備管理平臺可無縫的擴展接入第三方的設備如：充電樁、廣告牌、wifi、攝像頭等設備，為智慧城市奠定基礎。圖-維護充電樁2.2.1.7 系統(tǒng)管理平臺具有用戶權限管理功能，不同的人員分配不同權限，只有有權用戶才能進入系統(tǒng)進行各路燈控制功能設置、修改和控制。可根據實際需要，設置多個不同權限用戶，不同權限用戶登錄系統(tǒng)后，只能在本系統(tǒng)內進行權限允許的各種操作。系統(tǒng)可將操作人員劃分等級和權限，分別設定自己的密碼及值班記錄，操作人員只能完成權限范圍內的操作，并將每項操作的具體內容及時間存入數據庫中，任何人不能修改。為保證操作安全，系統(tǒng)采用了嚴格的安全管理措施，對不同的角色分配不同的權限，實施多級操作口令和自動密碼保護，特別在白天需要開燈時要發(fā)雙重指令，以避免用電傷人事故發(fā)生。2.2.2 主要設備2.2.2.1.1 智能路燈集中控制器智能集中器安裝于路燈配電控制箱內，通過電力線通信方式與每一個路燈控制器通信，可最多帶1500個路燈控制器，動態(tài)的監(jiān)測每個燈源的運行情況，并通過3G或4G虛擬專網向城市照明控制中心實時傳輸數據。與路燈控制器同時使用，實現路燈遠程遙控、遙測、遙調等功能，內置以太網及調制解調器MODEM端口，與終端進行通信，對路燈及網絡的工作狀態(tài)的數據進行記錄。2.2.2.1.2 智能路燈控制器控制器必須一對一，實現路燈開關以及電流、電壓、有功采集等。控制中心能對城市道路中的任意一盞路燈運行狀態(tài)檢測，并具有數據采集、狀態(tài)顯示及報警功能。可按照需求，在確保道路照明亮度的前提下，任意組合控制路燈的工作狀態(tài)，實現按需照明。可監(jiān)控任意一盞照明路燈的工作狀態(tài)電壓、電流、燈功率狀態(tài)、調節(jié)路燈亮度故障診斷路燈控制器技術參數 工作電源 220Vac 允許偏差30%+20 工作電流：5A電源頻率 50HZ 允許偏差6%+2測量電流范圍 0-2Aac測量精度 0.5級防護級別 IP67工作溫度 -4070存儲溫度 -4085相對濕度 10%95%RH2.2.2.1.3 智能電纜防盜器智能電纜防盜器主機安裝在變壓器內，從機安裝在線路最末端，主機通過RS485線與集中器連接。主機通過電力線向從機發(fā)送脈沖信號，從機通過Lora無線向主機發(fā)送反饋信號，每1s通信一次，便于及時、方便、準確的發(fā)現回路故障，從而實現對整條街道路燈電纜的實時防盜管理。工作電源額定電壓：220V， 允許偏差-20%+20頻率：50Hz，允許偏差-6%+2第3章 項目優(yōu)勢3.1 項目優(yōu)勢本方案結合城市路燈管理實際情況進行制定，對傳統(tǒng)路燈行業(yè)顛覆性的創(chuàng)新，為智慧城市打造軟硬結合，基于云端的一體化解決方案。3.1.1 平臺優(yōu)勢l 完善的GIS平臺：建立城市照明地理信息，將照明設施的空間屬性與設計、規(guī)劃、建設、運維等檔案進行關聯，結合路燈管理應用實際，建設具有實用性的資源管理平臺，管理每個照明設施，包含光源、燈桿、電源、光源附屬設備、監(jiān)控設備、電纜、開關箱、維護車輛等的詳細參數和使用情況信息。l 智能控制：便