巨川電氣城市道路路燈監(jiān)控管理系統(tǒng)

   -城市智能照明解決方案 

   -致力于節(jié)能環(huán)保

目錄

一、 前言 3

二、路燈管理和能耗現(xiàn)狀 3

三、建設需求分析 5

四、巨川電氣 無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)設計方案 5

（一）、系統(tǒng)簡介 5

（二）、建設原則 6

（三）、系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 7

1、管理中心系統(tǒng) 7

2、通信鏈路系統(tǒng) 8

3、J-BUS自組網(wǎng)系統(tǒng) 8

（四）、系統(tǒng)功能特點 10

（五）、主要產(chǎn)品介紹 11

1、巨川電氣-系統(tǒng)管理軟件 11

2、控制箱管理器 12

3、路燈管理器 14

（六）、系統(tǒng)優(yōu)勢 15

一、 前言

在（）市委、市政府的領導下，在各級政府部門的共同努力下，（）市路燈建設已具初步規(guī)模，基本上完成了全市主要街道、人口密集區(qū)域、重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)的系統(tǒng)覆蓋建設，為（）市的經(jīng)濟和社會發(fā)展起到保駕護航的作用。亮燈工程管理相對還處于較落后的人工方式，主管部門對路燈的監(jiān)管要求也日益提高，建設一套智能化路燈管理系統(tǒng)勢在必行。

    進入21世紀，“節(jié)能減排”成為我國的一項基本國策，備受矚目。其中，照明節(jié)能是“節(jié)能減排”中非常重要的一環(huán)，在我國具有巨大的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)照明帶來大量二氧化碳等氣體的排放，對于環(huán)境的影響也將越來越大，隨著我國城市照明快速發(fā)展，上述問題還將更加突出，在照明用電中，路燈占有相當?shù)姆蓊~，由于線路工作時間長，耗能非常之大，推廣綠色照明勢在必行。確保按時、按需點亮每一盞燈，并能有效地節(jié)省路燈的用電電量、延長燈泡的壽命、降低維護和管理的成本是現(xiàn)代效能型社會追求的目標。因此，探索和應用新型的綠色的照明供電方式，對于實現(xiàn)“十二五”節(jié)能減排目標以及“到2020年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%－45%”的溫室氣體減排目標，意義十分重大。目前（）市區(qū)范圍內(nèi)路燈數(shù)量已經(jīng)突破了2.5萬盞，以每盞燈每天4度電的用電消耗，（）市每年的用電量突破3600萬度。智能化路燈管理系統(tǒng)建成后，按綜合節(jié)能30%的比率，（）市區(qū)每年將節(jié)省用電將超過1000萬度。

二、路燈管理和能耗現(xiàn)狀

目前（）的道路照明系統(tǒng)大多數(shù)采用高壓鈉燈及金屬鹵化物燈作為光源，尤其是高壓鈉燈因其光效高、壽命長、穿霧性能好等特點，故絕大多數(shù)的道路照明仍在采用高壓鈉燈作為照明光源。

1、燈具無法按需調(diào)節(jié)亮度

在我國有95%以上的照明光源還在使用高損耗的傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器，這些傳統(tǒng)電感鎮(zhèn)流器，自身損耗大，溫升高，而且不能根據(jù)道路交通流量情況變換燈功率，在整個照明時間段都是額定滿功率照明，在不少場合，采用這種運行方式造成了大量的電能浪費。尤其在午夜時段，車曠人稀，這時人們對照明資源的需求大為降低，所以完全沒有必要使光源在滿功率狀態(tài)下運行。

2、超負荷運行，增加電能消耗

現(xiàn)在路燈最主要的弊端就是后半夜超功率運行，由于中國城市電網(wǎng)技術(shù)落后，造成線路的電壓波動大大超過國際標準，許多地區(qū)的波動甚至超過額定電壓的15％左右，特別是在后半夜，電網(wǎng)電壓有時接近245V，導致光源亮度不降反增，同時引起鎮(zhèn)流器的損耗增大，嚴重過熱，不但浪費了大量電能，而且還縮短了光源及鎮(zhèn)流器的壽命。

3、燈具維護成本高

據(jù)中國電力主管部門統(tǒng)計，由于目前城市路燈普遍在后半夜超功率運行，使得路燈的燈泡壽命也大大縮短，實際使用壽命平均不到一年。以中國某沿海開放城市為例，路燈每年需要更換一次燈泡，更換一只燈泡所需費用(含鎮(zhèn)流器損耗、人工、車輛等)為120元，該市共有兩萬多只常開的路燈，則每年僅更換路燈燈泡的費用就高達兩百多萬元人民幣，市政開支普遍緊張與路燈照明的維護成本形成了很大的矛盾。

4、監(jiān)控管理滯后

目前，大多數(shù)路燈照明系統(tǒng)的燈光控制采用定時和人工控制的方式。由于一年四季的時差，采用定時器控制方式時要經(jīng)常對定時器進行人工調(diào)整，消耗大量的人力資源不說，還由于人工調(diào)整不及時會造成電力浪費。

這種管理模式無法做到精確的統(tǒng)一性控制和管理，除了部分實現(xiàn)了路燈變壓器的監(jiān)測外，大部分路燈設施均靠人工巡檢的傳統(tǒng)管理模式，從而造成路燈電纜、燈具等城市路燈設施失竊和人為損壞嚴重，與“分時間、分路段、分情景”的科學亮燈模式的管理目標相去甚遠；特別是集中亮燈時電流、電壓的瞬間劇烈變化對專用變壓器和燈具造成的巨大沖擊，時常造成設備的損害，大大縮短了設備的使用壽命，增加了城市照明的維護成本。

三、建設需求分析

針對上述的缺點及道路照明監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀中提到的不足，順舟科技,急領導之所急，想領導之所想，結(jié)合公司多年研發(fā)無線通信和路燈監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)驗，

為城市道路照明開發(fā)出了一套更智慧化的路燈監(jiān)控系統(tǒng)。

四、巨川電氣-無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)設計方案

（一）、系統(tǒng)簡介

巨川電氣-無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)，主要應用了J-BUS無線技術(shù)實現(xiàn)了單燈控制、亮度調(diào)光、監(jiān)控和管理功能.

系統(tǒng)通過J-BUS和CDMA的無線網(wǎng)絡（無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)），在用戶計算機上自動獲得路燈的各種參數(shù)狀態(tài)，實現(xiàn)了自動巡檢，可以判別出路燈的故障狀況、老化程度、亮燈狀況等；

實現(xiàn)了路燈的調(diào)光和按需亮燈功能，即該亮時亮、該暗時暗，并結(jié)合了最新的照明節(jié)電技術(shù)，可以節(jié)約城市路燈綜合用電量的30%左右，節(jié)省人力物力（巡檢費），可降低維護成本60%。同時，無線自動組網(wǎng)方式可以節(jié)約大量電線電纜和物資，且該方式不受天氣和地形的影響，也保證了通訊的可靠性。

（二）、建設原則

(  )市路燈管理系統(tǒng)的建設須以“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、技術(shù)先進、滿足應用、資源共享、穩(wěn)定可靠、信息安全、良好的擴容”為八大原則，確保系統(tǒng)的設計和建設滿足全市路燈建設和管理的全局需求，體現(xiàn)我市路燈管理建設標準化、網(wǎng)絡化、信息化和智能化的領先水平：

統(tǒng)一規(guī)劃：(  )從全市路燈管理系統(tǒng)的建設需求出發(fā)，統(tǒng)一規(guī)劃設計，統(tǒng)一部署，各路段、各區(qū)分級聯(lián)網(wǎng)管理，從而提高系統(tǒng)運行效率；

統(tǒng)一標準：系統(tǒng)建設在符合國家和行業(yè)相關(guān)標準及地方標準的建設要求基礎上，采用統(tǒng)一的編碼標準、統(tǒng)一的聯(lián)網(wǎng)協(xié)議、統(tǒng)一的控制協(xié)議,在統(tǒng)一的標準框架下實現(xiàn)統(tǒng)一部署、資源共享、平臺共用；

技術(shù)先進：采用主流的、先進的技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)平臺，滿足可視化管理要求需要，為城市數(shù)字化管理、應急聯(lián)動指揮等提供業(yè)務支撐，通過局部無線自組網(wǎng)方式，節(jié)約通信線路租賃費用； 

面向應用：在路燈管理系統(tǒng)建設中以現(xiàn)實需求為導向，以有效應用為核心，以技術(shù)建設與工作機制的同步協(xié)調(diào)為保障，確保城市亮燈工程的穩(wěn)定運行和高效使用。

穩(wěn)定可靠：路燈管理系統(tǒng)是在原有路燈系統(tǒng)上做智能化改造，系統(tǒng)穩(wěn)定性關(guān)乎整個城市亮燈工程的使用，系統(tǒng)采用的軟硬件根據(jù)統(tǒng)一的規(guī)范、協(xié)議和要求選型，根據(jù)最新的標準規(guī)范，并經(jīng)過具有相應資格的軟件評測中心、產(chǎn)品檢測中心的測試，質(zhì)量達標，性能穩(wěn)定，能夠持續(xù)有效運行，滿足城市管理7*24小時不間斷持續(xù)運行的需要，單個設備出現(xiàn)故障也不影響路燈按改造前方式運行；

信息安全：構(gòu)建信息傳輸專網(wǎng)，保證專網(wǎng)專用，安全暢通，社會監(jiān)控資源通過互聯(lián)網(wǎng)或VPN接入時，需采用嚴格的網(wǎng)絡隔離和安全措施；不同專網(wǎng)之間，如公安視頻專網(wǎng)與城管政府網(wǎng)之間也應采用嚴格的網(wǎng)絡安全和隔離措施，確保各專網(wǎng)的信息安全。

良好的擴容：系統(tǒng)采用模塊化按區(qū)域建設，城市化進程過程中建設的道路及亮燈工程科技按要求統(tǒng)一接入系統(tǒng)

（三）、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

巨川電氣-無線路燈監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由四部分組成：管理中心系統(tǒng)，通信鏈路，集中管理器和單燈控制器。

1、管理中心系統(tǒng)

管理中心系統(tǒng)是系統(tǒng)功能核心，包括數(shù)據(jù)的分析、匯總、存儲及控制命令的發(fā)布等功能，同時具有路燈巡檢、路燈設備管理、路燈運行維護管理及相關(guān)運行報表功能。

管理中心由硬件通信服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、工作站和相關(guān)網(wǎng)絡設備組成。

 通信服務器：

通信服務器直接接收來自網(wǎng)絡管理器上傳的信息，并進行數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)緩沖、報警處理等工作，按要求將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)服務器 。當工作站需要數(shù)據(jù)時，由服務器將命令發(fā)送給網(wǎng)絡管理器，由網(wǎng)絡管理器提供實時數(shù)據(jù)；當工作站需執(zhí)行操作命令時，由服務器將命令發(fā)給網(wǎng)絡管理器執(zhí)行，服務器還負責將報警數(shù)據(jù)，優(yōu)先送給工作站和手持設備。

數(shù)據(jù)庫服務器：

數(shù)據(jù)服務器兼容MySQL、Oracle、SQL Server、Sybase 等數(shù)據(jù)庫軟件，存儲和管理了設備信息、能耗信息、系統(tǒng)設置、報警日志、操作日志等運行信息和系統(tǒng)的運行歷史數(shù)據(jù)。

工作站：

工作站運行實時監(jiān)控軟件，它是監(jiān)控子系統(tǒng)的前臺。在工作站上操作人員可以進行實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、實時報警處理、控制命令發(fā)送、歷史數(shù)據(jù)查詢、報表打印等工作。

2、J-BUS自組網(wǎng)系統(tǒng)

J-BUS自組網(wǎng)系統(tǒng)，將每個燈具上的單燈控制器，組成一個強大的MAEH網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控.此系統(tǒng)包含集中管器和單燈控制器等。

集中管理器：

主要功能有：接收和發(fā)送J-BUS自組網(wǎng)內(nèi)的所有路燈信號、數(shù)據(jù)記錄、報警處理等。它負責監(jiān)控自組網(wǎng)內(nèi)的路燈管理器的運行，將系統(tǒng)中心的命令下達給路燈管理器，將路燈管理器及線路信息反饋管理中心系統(tǒng)。網(wǎng)絡管理器處于系統(tǒng)中心和自組網(wǎng)內(nèi)路燈管理器的中間，向上通過GPRS/CDMA、TCP/IP、RS232等方式同系統(tǒng)中心通信，向下則是通過J-BUS通訊協(xié)議方式，與各個路燈管理器進行通信。

主要功能有：路燈回路的開關(guān)控制、多路三相電采集、本地策略儲存、及串口通信。

單燈管理器：

主要功能有：控制路燈開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)、電流采集、電壓采集、計算功率以及功率因數(shù)等。單燈控制器分為模塊式（內(nèi)置燈具中）和外掛式（可內(nèi)置燈桿中），分別滿足路燈企業(yè)和工程商的使用需求。在有限的路由深度和網(wǎng)絡容量的前提下，不但具有路燈控制器的各項功能，而且還具備中繼路由功能。

（四）、系統(tǒng)功能特點

  巨川電氣-系統(tǒng)具有友好的人機界面和完善的圖形數(shù)據(jù)處理功能，方式靈活、簡單。地理信息（GIS）圖形處理系統(tǒng)使操作人員可以在屏幕上實現(xiàn)圖形的縮放、平移、導航及各種監(jiān)視、操作、修改和定義功能。 整個系統(tǒng)具備的功能特點如下：

（1）遠程控制

系統(tǒng)可以根據(jù)不同類型的監(jiān)控終端控制要求，采用時控和光控相結(jié)合的控制方案，自動、手動、遙控開/關(guān)終端，或按需開關(guān)。

（2）自動巡測

監(jiān)控終端能按設定的時間周期自動進行定時巡測。也可隨時手動巡測和選測各監(jiān)控終端的運行情況。包括電壓、電流、開關(guān)狀態(tài)、故障信息等。

（3）報警處理

當監(jiān)控終端主動報警或調(diào)度端在巡測時發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)異常時，自動發(fā)出語音報警、自動存盤并在地圖上顯示相應的位置和故障類型。可通過設定的手機號碼，向有關(guān)人員短信報警。

（4）自動計算數(shù)據(jù)

根據(jù)現(xiàn)場運行電壓、電流等參數(shù)能自動計算相應數(shù)據(jù)，耗電量、亮燈率等。

（5）獨立運行

當指揮中心管理系統(tǒng)或通信線路發(fā)生故障時，終端會根據(jù)預先設定的程序自動運行，確保路燈的正常運行。

（6）終端斷電運行

監(jiān)控終端內(nèi)裝有不間斷電源，具有斷電運行功能，能在供電線路斷電、缺相時及時報警，使有關(guān)部門在第一時間獲知并搶修。

（7）遠程實時查詢

通過因特網(wǎng)，實現(xiàn)微機或便攜式筆記本遠程實時查詢，查詢內(nèi)容包括各終端的最新以及歷史數(shù)據(jù)和故障情況，實現(xiàn)異地遠程接入訪問。

（8）查詢打印

可以對各監(jiān)控終端任意定時數(shù)據(jù)和年、月、日統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行查詢，顯示的表格、曲線圖、直方圖均可打印；可以對歷史故障進行查詢和打印。

（五）、主要產(chǎn)品介紹

1、巨川電氣-系統(tǒng)管理軟件

目前我國的城市道路照明管理信息化程度還較低，基于GIS的巨川電氣-系統(tǒng)管理軟件為路燈管理部門的信息化建設提供了一套全面的解決方案。

1、路燈自動巡檢模塊：監(jiān)控中心能對安裝了路燈監(jiān)控器的路燈進行自動巡檢，查報故障并自動生成報修單；

2、路燈控制模塊：能實時對安裝了路燈監(jiān)控器的路燈進行開、關(guān)、調(diào)節(jié)亮度等功能，或預設控制方案，使路燈按照預設方案進行亮燈。

3、設備管理模塊：對燈桿、燈具、電線、控制箱、變壓器、電表、開關(guān)、監(jiān)控器等路燈設備實現(xiàn)計算機信息化管理，具有設備安裝、報廢、維修、更換、出入庫等功能。

4、多媒體模塊：具有圖片庫管理功能、視頻管理功能，使管理更具直觀化、形象化和親和化。

5、輔助分析模塊：具有統(tǒng)計、報表、分析、查詢、負荷計算、實時讀表、用電分析、電纜長度計算等功能。

6、Web信息發(fā)布模塊：與網(wǎng)站實現(xiàn)無縫對接，進行遠程管理的功能。

2、控制箱-集中管理器

集中管理器：

巨川電氣-集中管理器是實現(xiàn)路燈單燈監(jiān)控的重要硬件設備，它使用J-BUS無線技術(shù)和路燈管理器通信，與系統(tǒng)中心的通信可以使用CDMA、以太網(wǎng)，同時采集路燈控制箱內(nèi)相關(guān)的電壓、電流等數(shù)據(jù)，電纜報警信號，室外控制箱門開關(guān)等其它需要接入的模擬量和開關(guān)信號。

集中管理器內(nèi)置多種功能，包括：時序調(diào)度功能、報警功能、類型轉(zhuǎn)換功能、內(nèi)部實時時鐘，數(shù)據(jù)采集等功能。

一般情況下，一個集中管理器可以管理200至500個左右的路燈監(jiān)控器。

性能特點：

     針對（ ）區(qū)一些公共場所的景觀燈管理，由于燈的種類繁多，不需要做單燈控制，方案中采用回路控制方式實現(xiàn)，按區(qū)域時段進行整體管理控制 。

1、具有三路電壓、電流、頻率、溫度、有功功率、無功功率檢測功能；

2、具有4/8路回路開關(guān)的功能；

3、向上可通過GPRS/CDMA、以太網(wǎng)等方式和管理中心通訊；

4、具有水浸檢測、門開檢測等功能；

5、可以存儲網(wǎng)內(nèi)路燈、控制箱的管理方案，網(wǎng)內(nèi)路燈、控制箱可以按存儲的管理方案進行工作；

6、具有自檢功能保證設備安全：具有故障自動診斷、自動恢復功能，通過指示燈的閃爍，能確保系統(tǒng)運行的可靠性；

7、數(shù)據(jù)保護功能：在掉電后數(shù)據(jù)不會丟失。

性能指標 指標內(nèi)容

輸入電源 AC220V、AC380V、50Hz、0.2A

工作環(huán)境溫度 -40℃～+80℃

無線通訊 GPRS/CDMA

無線通訊 2.4G ZJ-BUS線協(xié)議

物理結(jié)構(gòu) 鋁合金殼體

4、單燈控制器

性能特點：

控制路燈開關(guān)、亮度調(diào)節(jié)、電流采集，并預留了溫度采集、燈桿傾斜檢測等功能。路燈管理器分為模塊式（內(nèi)置燈具中）和外掛式（可內(nèi)置燈桿中），可分別滿足路燈企業(yè)和工程企業(yè)的使用需求。

1、通過J-BUS無線自組網(wǎng)進行通信連接，實時在線收發(fā)信息；

2、高性能嵌入式微處理器技術(shù)，先進的電能測量計量專用芯片，大容量存儲器技術(shù)；

3、自診斷和自恢復功能；

4、斷電數(shù)據(jù)保持功能；

5、遠程或就地自動調(diào)光實現(xiàn)路燈的亮燈、暗燈的節(jié)能控制；

6、無線路由功能，實現(xiàn)通號中繼功能。

技術(shù)參數(shù)：

傳輸距離：200m/800m/2000m 無線頻率：2.4G ISM免費頻段

輸入電壓：AC85V～AC265V 平均功耗：0.4W/0.5W/0.7W

觸點容量：250VAC 10A 設備尺寸：150×62×37mm

工作溫度：-40℃～80℃ 防護等級：IP65

功能類型：232/TTL/485/PWM/0～10V/開關(guān)量

（六）、系統(tǒng)優(yōu)勢

(1)節(jié)省成本：路燈管理器采用先進的J-BUS無線通信技術(shù)，安裝施工簡易快捷，無需鋪設專線, 模塊化安裝，可以系統(tǒng)自動檢測生成故障報表。每個路燈只需要一個路燈監(jiān)控器，每200至500個左右的路燈配備一臺集中管控器，節(jié)省了CDMA流量。不用改變既有的電力線架設和配電監(jiān)控網(wǎng)絡，一方面節(jié)省了人力物力；一方面自動組網(wǎng)的J-BUS模塊不受天氣和地形的影響，也保證了通訊的可靠性。

(2)每天可進行自動通、斷電操作；可保證工作日、節(jié)假日按不同的時間自動通、斷電；可對用電設備進行分區(qū)、分線路管理。 

(3)監(jiān)控燈具的開/關(guān)和亮度，從而可以顯著延長燈具的有效壽命，減少燈具更換次數(shù)，節(jié)約資源，減少有害氣體污染環(huán)境?？梢赃h程設置節(jié)點監(jiān)控參數(shù)，實現(xiàn)節(jié)點的靈活監(jiān)控。在后半夜車稀人少時，則監(jiān)控路燈保持較低照度的照明（或者實行“半夜燈”調(diào)節(jié)監(jiān)控）。這樣做主要優(yōu)點就是在調(diào)光的同時，也大幅降低了電耗，節(jié)約用電，同時還可以延長燈源壽命。

(4)根據(jù)天氣情況和實際光的照度，自動監(jiān)控燈具的開/關(guān)和燈具的亮度，如在不好的天氣時及時打開路燈，對于安裝在橋下或隧道的路燈，路據(jù)實測光強，來自動以最佳的亮度打開路燈，提高公眾滿意度，在災害天氣使路燈更人性化。 

(5)通過系統(tǒng)中心設置，防止非授權(quán)人操作，確保系統(tǒng)監(jiān)控安全可靠。依據(jù)采集數(shù)據(jù)情況，可判斷終端設備運行狀態(tài)情況。所有運行參數(shù)（自動通斷電時間，區(qū)域劃分）可在管理終端隨時設置，隨時啟用，管理方便。

(6)節(jié)能功效：路燈管理器帶有節(jié)能模塊，可以分時段進行調(diào)光，綜合節(jié)電率可達30%。

(7)告警信號反饋：根據(jù)用戶需求，告警可設置為一般告警、嚴重告警、緊急告警三類，系統(tǒng)可設置緊急告警通過短消息方式發(fā)送給相關(guān)人員，方便管理人員及時處理。