新型智慧城市路灯建设项目技术方案

新型智慧城市路灯建设项目技术方案内容摘要：

大幅节省电力资源，提升城市路灯管理水平，延长灯具寿命。 实际案例证明，智能路灯控制系统有效节能 60%，亮度提升 10%以上，亮灯率超过 98%，节省维护成本 40%，改造无需布线，易执行，并兼容控制超级钠灯、白光钠灯、 LED 等多种光源。 分布广泛的物联网，还可扩展环境监测等众多“智慧城市”应用。 通过智慧路灯与智能传感、自动监测 、地里信息系统、智慧视频传输 17 系统、云平台操控系统等技术的科学组合，可以有效实现实时视频、监测、监控并进行数据回传，使决策者通过电脑或移动终端实现预警、实时处理、化解险情。 事实证明，基于智能路灯控制系统的合同能源项目，改造花钱少、收益共分享、维护负担小。 轻松打造低碳、幸福、智慧的美好城市。 总体目标 随着物联网、下一代互联网、云计算等新一代信息技术的广泛应用，智慧城市已成为必然趋势。 实现城市的安全监管最重要的措施之一是尽快建立相应的感知网，利用“互联网 +”技术可以建设覆盖全市的感知网，通过智慧路灯的建设，在智 慧路灯上集成各种传感器设备，是一种更便捷、更节省成本的建网方式。 利用智慧路灯作为 4G/5G微基站的载体已是未来通信网络建设的必然选择。 智慧路灯整合监控摄像头、 4G/5G 微基站、无线 WIFI 等硬件功能，通过先进的信息感知技术、数据通信传输技术、计算机处理技术将采集到的数据和信息传输到智慧路灯管理后台，实现大数据交互环境下智慧照明、智慧交通、无线城市、信息发布等智慧城市管理核心功能。 进一步扩展到推广政府在城市管理、交通出行、市政管理、环境保护等领域的服务，提高信息化应用水平和公共服务水平，让民众享受到大数据带来 的便利。 18 具体目标 智慧路灯管理解决方案通过路灯照明管理系统和载波控制模块，实现对城市道路照明系统、照明设施等长期自动监控、实时数据分析、维护、管理、灯光节能、电缆防盗报警及突发事故处理，达到照明远程监测、智能管控、节能降耗的“三位一体”的成效。 三位一体 (1)节省成本：路灯管理器采用先进的 Zigbee 无线通信技术，安装施工简易快捷，无需铺设专线 ,模块化安装，可以系统自动检测生成故障报表。 每个路灯只需要一个路灯监控器，每 200 至 500 个 左右 19 的路灯配备一台集中管控器，节省了 GPRS/CDMA 流量。 不用改变既有的电力线架设和配电监控网络，一方面节省了人力物力；一方面自动组网的 ZigBee 模块不受天气和地形的影响，也保证了通讯的可靠性。 (2)每天可进行自动通、断电操作；可保证工作日、节假日按不同的时间自动通、断电；可对用电设备进行分区、分线路管理。 (3)监控灯具的开 /关和亮度，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。 可以远程设置节点监控参数，实现节点的灵活监控。 在后半夜车稀人少时，则监控路灯保持较低 照度的照明（或者实行“半夜灯”调节监控）。 这样做主要优点就是在调光的同时，也大幅降低了电耗，节约用电，同时还可以延长灯源寿命。 (4)根据天气情况和实际光的照度，自动监控灯具的开 /关和灯具的亮度，如在不好的天气时及时打开路灯，对于安装在桥下或隧道的路灯，路据实测光强，来自动以最佳的亮度打开路灯，提高公众满意度，在灾害天气使路灯更人性化。 (5)通过系统中心设置，防止非授权人操作，确保系统监控安全可靠。 依据采集数据情况，可判断终端设备运行状态情况。 所有运行参数（自动通断电时间，区域划分）可在管理终端随时设置，随时启用，管理方便。 20 (6)节能功效：路灯管理器带有节能模块，可以分时段进行调光，综合节电率可达 30%。 (7)告警信号反馈：根据用户需求，告警可设置为一般告警、严重告警、紧急告警三类，系统可设置紧急告警通过短消息方式发送给相关人员，方便管理人员及时处理。 总体架构 智慧路灯管理系统由软件系统和硬件设备组成，分为四层： 可控光源 层、前端控制 设备层、传输层和后端监控层。 通过各层的相互配合，实现了路灯设施管理、故障报警、用电监测、路灯控制和移动终端应用等功能，后期还可扩展车流量监测、光感监测、环境监测、视频监控等智能化功能。 21 总体架构 22 远程照明控制设备 远程照明控制设备主要功能有：接收和发送 ZigBee 自组网内的所有路灯信号、数据记录、报警处理等。 它负责监控自组网内的路灯管理器的运行，将系统中心的命令下达给路灯管理器，将路灯管理器及线路信息反馈管理中心系统。 网络管理器处于系统中心和自组网内路灯管理器的中间，向上通过 GPRS/CDMA、 TCP/IP、 RS232 等方式同系统中心通信，向下则是通过 ZigBee 通讯协议方式，与各个路灯管理器进行通信。 23 单灯控制器 单灯控制器主要功能有：控制路灯开关、亮度调节、电流采集、电压采集、计算功率以及功率因数等。 单灯控制器分为模块式（内置灯具中）和外挂式（可内置灯杆中），分别满足路灯企业和工程商的使用需求。 在有限的路由深度和网络容量的前提下，不但具有路灯控制器的各项功能，而且还具备中继路由功能。 24 标准性 系统建设在符合国家和行业相关标准及地方标准的建设要求基础上，采用统一的编码标准、统一的联网协议、 统一的控制协议 ,在统一的标准框架下实现统一部署、资源共享、平台共用。 实用性 方案设计满足 我市 技术要求，充分考虑到路灯管理处业务和技术需求，使系统的功能尽可能的完善并充分加以利用。 可靠性 路灯管理系统是在原有路灯系统上做智能化改造，系统稳定性关乎整个城市亮灯工程的使用， 系统采用的软硬件根据统一的规范、协 25 议和要求选型，根据最新的标准规范，并经过具有相应资格的软件评测中心、产品检测中心的测试，质量达标，性能稳定，能够持续有效运行，满足城市管理 7*24 小时不间断持续运行的需要 ，单个设备出现故障也不影响路灯按改造前方式运行。 系统设计、设备选型、调试、安装等环节都将严格贯彻质量条例，完全符合国家、行业的有关标准，达到如下指标： 1）设备应采用符合现行的国家和行业有关标准的定型产品。 2）系统稳定可靠、功能齐全、操作方便、具有良好的兼容性和可扩展性。 3）保证设备接口的兼容性，以便与其他子系统的相互连接和系统集成。 4）能消除内部、外部及周围环境的各种干扰信号带来的不良影响，有足够的过载保护力，易管理、易安装、易检测、易维护。 5）设备部件均为标准化、模块化设计，具有良好的可替代性。 6）设备安装、维护均采用标准接插件方式，维护简便。 7）所选设备采用防水、防火、阻燃材料，具有防破坏、抗干扰等特性，防止由于设备内部原因造成的不安全因素，防止由于意外接触、沙尘侵入和生物的有害进入造成的设备故障，设备美观、耐久。 8）系统设备具有良好的接地保护措施，保证操作人员安全。 26 9）选用的全部设备均符合在路灯管理处试验环境条件下使用，保证所有设备接地相等。 先进性 采用主流的、先进的技术构建系统平台，满足可视化 管理要求 需要，为城市数字化管理、应 急联动指挥等提供业务支撑， 通过局部无线自组网方式，节约通信线路租赁费用。 可扩充性 系统可扩展、容量可扩充，以及今后的变更，有较大的扩充余地。 兼容性 在系统设计上充分考虑产品和技术的纵向和横向的兼容，系统具有良好的兼容性。 安全性 构建信息传输专网，保证专网专用，安全畅通，社会监控资源通过互联网或 VPN 接入时，需采用严格的网络隔离和安全措施；不同专网之间，如公安视频专网与城管政府网之间也应采用严格的网络安全和隔离措施，确保各专网的信息安全。 建设内容 智慧路灯管理系统主要应用了 ZigBee 无线技术实现了单 灯控制、亮度调光、监控和管理功能。 27 系统通过 ZIGBEE 和 GPRS/CDMA 的无线网络（无线物联网技术），在用户计算机上自动获得路灯的各种参数状态，实现了自动巡检，可以判别出路灯的故障状况、老化程度、亮灯状况等。 实现了路灯的调光和按需亮灯功能，即该亮时亮、该暗时暗，并结合了最新的照明节电技术，可以节约城市路灯综合用电量的 30%左右，节省人力物力（巡检费），可 降低维护成本 60%。 同时，无线自动组网方式可以节约大量电线电缆和物资，且该方式不受天气和地形的影响，也保证了通讯的可靠性。 照明设计方案 照明标准 路照 明分类 ⑴根据道路使用功能，城市道路照明分为主要供机动车使用的机动车交通道路照明和主要供非机动车与行人使用的人行道路照明两类。 ⑵机动车交通道路照明按主干路、次干路、支路分为三级。 道路照明评价指标 ⑴机动车交通道路照明以路面平均亮度（或路面平均照度）、路面亮度均匀度和纵向均匀度（或路面照度均匀度）、眩光限制、环境比和诱导性为评价指标。 28 ⑵人行道路照明以路面平均照度、路面最小照度和垂直照度为评价指标。 机动车交通道路照明标准值 ⑴置连续照明的机动车交通道路的照明标准值符合下表的规定。 ⑵设计道路照明时，确保其具有良好的诱导性。 ⑶对同一级道路选定照明标准值时，交通控制系统和道路分隔设施完善的道路，宜选择下表中的低档值，反之宜选择高档值。 级别 道路类型 路面亮度 路面照度 眩光限制阈值增量 T1(%) 最大初始值 环境比 SR 最小值 平均亮度Lav (cd/m2) 总均匀度Uo最小值 纵向均匀度 UL 平均照度Eav(lx) 维持值 均匀度 UE最小值 Ⅰ 主干路 Ⅱ 次干路 29 Ⅲ 支路 — 8/10 15 — 机动车交通道路照明标准值 注 : 表中所列的平均照度仅适用于各种路面。 计算路面的维持平均亮度或维持平均照。