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照明及景观灯智能化集中管控系统
(2G/3G/4G网络)
设
计
方
案
宜宾雅讯网络科技有限责任公司
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概述
1、项目名称
照明及景观灯智能化集中管控系统
2、城市景观照明路灯设施概况
城市照明路灯、景观灯设施遍布全城,照明设施种类、型号繁多,功率负荷大不等,开关灯控制装置简易,极易造成路灯能耗浪费大且管控工作困难。
近年来随着城市建设规模的不断扩大,城市景观照明设施不断增加与完善,这些设施的投入使用,大大提高了城市的照明质量和照明舒适度,改善了人居环境,减少了交通安全和社会治安隐患,提升了城市的对外形象,改善了城市投资环境,为创建和谐安宁的社会环境奠定了良好的基础。
根据建设部、国家发展和改革改委会《关于加强城市照明管理促进节约用电的意见》要求大城市亮灯率要达到97%,小城市亮灯率要达到95%的要求,景观照明要讲究亮度与色彩的科学配置,把保障照明质量,提高照明舒适感放在首位,实现城市照明智能化集中管控,通过科学管控减少照明用电浪费,降低光源污染。
目前城市景观照明设施不断建设,传统管控模式也暴露出诸多问题,现行的管控手动已不能满足城市照明现在和今后管理需要,照明管理工作迫切需要一套基于网络化的,实时的、智能化的、智慧化的、精确化的集中监控管理系统,为城市照明管理提供了科学的依据,提高城市照明质量,降低光源污染,减少照明用电的浪费。
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3、城市景观照明路灯管控现状及存在的问题
、开关灯控制方式落后
目前城市景观照明路灯是城市用电的能耗大户,而景观照明的开关灯控制又采用的是简易的时控器控制(照明控制箱都安装有一台或多台时间控制器),由于时控器需要由人工现场调校,由于照明控制箱遍布全城,很难做到及时的跟随天气和季节变化自动调整每天的照明开关灯时间,不能根据道路实际照明需要合理的制定分区、分组、分时段控制,而且人工调时周期长,加之时控器自身走时误差大精度不高,造成了开关灯时间不准确,亮灯统一性低、亮灯质量不高,以地级市为例,每年因时差造成的电费增加大约在5-30万元。
、管控手段落后,获取照明设施信息单一
路灯的巡查工作耗时耗力。目前城市路灯巡查的方式是:每晚开灯后,派出多台路灯高空车和几十个工作人员,对全城所有路段的路灯进行全面拉网式巡查,无论路灯设施有无故障,都需要巡查一遍,已形成常态化,由于照明设施巡查覆盖面积大,每年光是用车这一项的燃油费、维修费就高达几十万元。而照明设施的故障又具有突发性,往往是前巡后坏,实效性差,很多故障都是事发后才知道,危害性大,同时晚间巡查,人员辛苦且危险。
、缺乏实时监控和预警手段
现行的巡查管理方式不能及时、准确和全面了解城市照明路灯设施的运行状况,缺乏有效故障监控手动,难以预知停电、跳闸、线路漏电、断路、白天误开灯、晚上误关灯、电力异常等各类故障隐患,而故障安全隐患大,一旦发生势必会影响城市正常照明需要,
极大的影响市民出行安全、行车安全,给路灯管理工作增加沉重负担。
、缺乏应急保障
不能根据城市的实际情况如:重大活动、节假日、极端天气、季节变化等实际情况及时重新发布照明开关灯时间,不能依据与照明密切相关的环境照度、交通流量、人流密度
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等实际情况实现分区域、分时、分级的制定开关灯控制预案。
4、城市景观照明智能集中管控系统的总体设计要求
城市景观照明集中管控系统由:管控中心、通信网络、集中控制、单灯控制、电缆防盗五部分构成。
、总体设计原则
、设计思想
通过先进和成熟的技术,建设一个公共、共享和网络化的城市景观照明路灯智能化集中管控系统,实现城市观照明路灯的实时控制和精确控制。通过提高照明管控手段来有效保障城市照明质量,实现科学的合理的照明用电管理,实现合理高效节电,通过管控系统故障监控手段,杜绝各类故障隐患发生。通过建设景观照明管控系统,提升城市对外形象。
、设计原则
在设计上遵循统一规划、分步实施的基本原则,以先进、可靠、经济为理念,充分考虑用户的实际情况,并根据用户的实际需求、财力和物力逐步实施。
、先进性、实用性
系统基于物联网模式设计,在未来5~10年不落后,可有效避免用户重复投资。
、可扩展性、易维护
系统在设计上,充分考虑到今后发展的需要,具有良好的可扩展性和可维护性。
、安全性、可靠性
系统设计时充分考虑到今后的安全性,保证系统具有高可靠性,稳定性。
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、兼容性
系统的各环节设计具备良好的兼容性,可避免局部损坏而导致系统瘫痪。
、可操控性
管控软件充分考虑到不同层次,不同学历的工作人员操作。
、模块化结构设计
系统的软硬件应全部采用模块化结构设计,可根据用户的实际需求灵活配制,真正做到即插即用,操作简便,可有效避免今后因设备升级造成的重复投资。
、设计参照技术标准
、照明配电箱执行国家行业标准:
《城市道路照明设计标准》CJJ45-2006
《城市道路照明工程施工及验收规程》CJJ89-2012
《低压配电设计规范》GB50054-2011
《通信技术标准汇编》
《路灯设计手册》
《路灯电气标准汇编》
《公共道路路灯的国际建议(IEC1965)》
、照明智能管控系统执行国家标准:
GB/T13730-92地区电网数据采集与监控系统适用技术条件
GB15539-1995集群移动通信系统技术体制
GB15842-1995移动通信设备安全要求和试验方法
GB/T15126-94信息处理系统数据通信网络服务定制
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GB4967-85电子计算机通用技术条件
GB8566-88计算机软件开发规范
GA163-1997计算机信息系统安全专用产品分类原则
、城市景观照明智能化集中管控系统的构成
城市景观照明路灯集中管控系统是基于网络平台软件、Internet互联网络技术、2G/3G/4G移动互联网络技术、LonWorks电力载波通信技术、传感器技术、自动控制技术等多种服务网络和多种技术架构的有机结合。通过网络平台实现城市公用照明的数字化、智能化、智慧化的管理,是智慧城市不可分割的一个子系统。系统由:管控中心平台、通信网络、智能路灯控制器(集中控制器或监控终端)、单灯监控、电缆防盗五部分构成。
、管控中心
城市建设一个集中管控中心,管控中心的核心是管控软件。管控软件通过Internet互联网络、2G/3G无线网络与全城配电箱内安装的智能路灯控制器和灯杆里安装单灯控制器、电缆防盗设备建立实时的互访通道,实现城市景观照明路灯的数字化集中管控。
管控软件可记录整个城市照明设施的基础数据包括:照明设施的分布位置、名称、配电箱电气结构、照明线路具体输送地方、功率负荷、照明路灯的安装位置、类型等参数,为今后维护、定位,排查故障提供历史依据。管控平台软件日常实时远程遥测、遥控、遥信、遥调全部照明设施的电压、电流、功率、用电量、单灯运行状态、电缆运行状态等数据,自动分析、判断、预测和显示故障,当监测到故障时会主动发出报警声响和发出报警短信。管理人员根据城市不同道路的照明需要,通过管控平台为其量身制定开关灯预案和发布开关灯预案。
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管理工作人员可以在获得中心合法授权的情况下,通过智能手机安装的专用照明监控APP客户软件访问中心服务器,获取城市照明设施运行状况,也可直接下达各项照明控制指令。(中心功能详见软件描述)
、通信网络
照明智能集中管控系统属于集散分布控制网络系统,其通信方式的选择决定着初期的建设成本和后期安装维护成本,也决定着设施今后的可维护性和可扩展性。根据上述实际情况,采用无线公网通信方式是城市照明集中管控的最优的选择。(详见通信技术要求)
、智能路灯监控
智能路灯控制器也称集中控制器或监控终端,安装在照明配电箱中,通过自身配备的2G/3G无线通信设备与管控中心软件连接,实现照明智能化远程管控。智能路灯控制器通过传感器实时采集照明设备的电压、电流、电量等数据,监测交流接触器、断路器、熔断器等保护器件的运行状态,并将监测数据上传至管控软件分析、处理和显示。管控中心根据城市景观照明路灯的照明需要,为其量身制定开关灯时间预案如:景观照明智能监控终端执行当日光照仪测定的光照值和学校地处经纬度计算的日出日落时间,照明智能监控终端可根据季节和天气变化自动修正每天的开关灯时间,保障景观照明路灯每天获得精确亮灯时间,同时中心根据城市夜间道路照明的需要和照明路灯实际分布情况,实行半夜灯控制模式,通过制定合理的亮灯时间,有效杜绝照明早开晚关事情的发生,免去繁琐人工调校工作,通过管控系统精确控制获得最佳节电效率。(详见智能控制系统技术要求)
、单灯监控
单灯控制器安装在灯杆底部的检修孔内,串接在照明电缆和照明路灯之间。单灯通信基于LonWorks电力载波技术设计,利用原有路灯电缆作为通信线路,与照明配电箱安装的智能路灯控制通信,实现城市每盏路灯的监控。其优势:实现每盏路灯监控,无需敷设专用的
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通信线路,没有通信资费,成本低、安装维护简便,可靠性高、扩展性强,具有无法比拟的通信优势,是单灯控制的首选技术方案。(详见单灯监控技术要求)
、电缆防盗
照明配电箱负责照明路灯的供电和开关灯控制,白天照明电缆都处于断电状态,很多时候不法分子都是白天将照明电缆割断,夜间拖走。因此电缆防盗监测必须具有全天侯24小时有电、无电状下的电缆实时监控。防盗系统由防盗主机和防盗末端构成,防盗主机安装在照明配电箱中,中心可远程设置防盗主机的报警灵敏度、报警开关、报警次数、报警手机号码,防盗主机软件具有较高灵活性,可有效降低系统的误报率。防盗主机还具备现场报警声响驱动、线路断路状态指示、现场报警参数修改等功能,极大的满足了现场操作需要,具有完善的产品设计。防盗末端采用无源工作模式(防盗末端采用电池供电模式,可靠性差,今后维护安装困难),安装在电缆末端。(详见电缆防盗技术要求)
5、建成后的照明智能化集中监控管理系统的社会效应和经济效应
改革开放以来,我国经济快速发展,但由于我国资源利用水平较发达国家相比落后,社会发展所带来的能源问题日益严重,能源短缺问题日渐突出,严重制约我国的社会和经济发展。中央根据各省经济发展状况和各行业结构情况,科学制定发展能耗指标,量化节能指标,从中央到地方,自上而下的,全民参与到节能减排中。
城市智能路灯集中监控系统的投入使用,将为整个城市带来更好的经济效益和带来良好的社会效应,综合分析有以下几点:
、突发事件应急保障能力
在重大节日活动、极端天气、突发公共事件等情况下,管控中心可及时发布开关灯控制指令设施开关控制。当监控终端监测到照明设施故障时会主动发出报警短信,通知管理人员及时处置。
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