智慧路灯系统解决方案--控制网


智慧路灯系统解决方案
企业: 日期:2019-07-30
领域: 点击数:69

编者按:

随着工业互联网、物联网、云计算、边缘计算、大数据、区块链、5G、人工智能等新技术的飞速发展,以及I T与OT技术的进一步融合,工业制造、城市交通、电力能源、农业等各大行业领域的智慧化发展已成为必然趋势。推进各领域向智慧化发展是一项复杂而庞大的系统工程,既需要单一技术与装备的突破应用,还需要系统化的集成创新。智慧系统解决方案是推广普及智能化技术的关键手段,是促进各行业智能化水平提升的核心。

为深化智慧产业发展,进一步提升智慧产业各领域系统解决方案应用水平,现由中国自动化学会、智能制造推进合作创新联盟、工业控制系统信息安全产业联盟、边缘计算产业联盟、中国仪器仪表行业协会主办,《自动化博览》杂志社&控制网(www.kongzhi.net)承办的2019智慧系统解决方案征集活动已正式启动,面向全行业公开征集智慧系统解决方案。本刊特开设智慧系统解决方案专栏,刊发其中优秀的解决方案以飨读者。

1 解决方案的目标和概述

顺舟智能智慧路灯解决方案包括多功能智慧灯杆及CCIoT智慧城市基础设施监管平台两大部分。智慧灯杆依靠顺舟自主研发的智慧控制器来实现路灯的通讯与控制,搭载多种传感器,实现路灯的多种设备的底层通讯协议的互通,并保障智慧路灯的远程云端控制和本地的自动处理功能;CCIoT智慧城市基础设施监管平台可以实时分析和处理任意设备的状态,及时发现通讯中断,及时响应故障报警。

智慧路灯系统作为智慧城市的关键子系统,运用无线Zigbee、LoRa、NB-IoT等多种物联网和IT技术,实现了远程单灯开关、调光、检测等管控功能,开辟了城市照明“管理节能”的新篇章。

2 系统解决方案介绍

作为智慧城市的基础设施,智慧路灯照明是智慧城市的重要组成部分。智慧路灯可以融入信息交互系统和城市网络化管理的监控体系之中,而且作为重要的信息采集载体,路灯网络可以延伸到公共安全监控网、Wi-Fi热点接入网、电子屏信息发布、道路拥堵监测网、停车综合管理网、环境监测网络、充电桩网络等,实现N+网络合一的智慧城市综合载体和智慧城市综合型管理平台。

顺舟智慧路灯解决方案结合特色的综合监管平台,不仅拥有基本的智能照明功能,还集信息发布功能、信息采集功能、信息传输和控制功能、绿色新能源充电、环境监测等于一身,通过配备的户外小间距LED显示屏、摄像头、无线Wi-Fi,可实现LED路灯照明LED显示屏显示、通讯与控制、视频监控、人/物监测、USB应急充电和紧急呼叫等不同应用。这些多样化的应用使其在节约能源、环境友好、事故预警、公共安全及便民出行等多方面都有很大的用武之地,具有极高的实际应用价值,既可以全面提升和改善社会效益,又可以作为智慧城市的信息感知终端,支撑起城市物联网的全范围覆盖。

图1 智慧路灯运行架构图

2.1 硬件系统

顺舟智能智慧路灯解决方案硬件部分主要有智慧灯杆载体、CBOX云盒网关/智盒网关、多类型路灯控制器、控制模组以及多功能气象传感器、充电桩、电子显示屏、音柱、摄像头等终端设备。

图2 重点控制器概览图

2.2 软件系统

顺舟智能CCIoT智慧城市基础设施监管平台整合了路灯、隧道灯、景观灯、商业照明、学校机关照明等照明系统,用一个统一的平台来进行管理。集中了国内目前监控、广播、无线覆盖、路灯、亮化灯等智慧城市监控系统的优秀设计思想。综合应用计算机信息管理技术、GPRS移动通信技术、网络组建技术、嵌入式自动化等先进技术,结合我国目前市政建设的远程监控与管理现状,由我公司自行研发的一种高效、成熟、稳定的具有(远程控制、远程监控、远程管理、环境监测)功能的数字式集中测控系统,在技术应用、技术实现、系统结构方面均有创新。本系统主要由监控管理软件、远程控制终端、GPRS无线通信终端、监控中心构成。

它是一个开放的系统,预留了各种接入方式,可进一步打造智慧城市“云”系统。

图3 平台主页展示图

2.3 系统功能

(1)主动问询功能:监控中心可以主动查询每盏路灯的开关状态、电流电压、电压、功率、功率因数等数据;

(2)主动控制功能:监控中心可以依据控制权限控制任意一盏、一组、一个区域路灯;并依据客户自己要求,实现半夜、关半边及调光降功率的控制,以达到节能效果等功能;

(3)自动光控功能:依据道路上光照仪采集的光照亮度数据,自动调整道路内各不同区域光照亮度;

(4)报警功能:通信中断、灯故障等情况出现时,监控中心有报警显示;

(5)地图功能:在电子地图上显示每盏灯的开关状态,并对每盏灯、每盏路灯远程手动执行开关灯、调光功能;

(6)数据存储功能:现场监控设备和服务器上的数据库中存储历史记录;

(7)数据查询功能:监控中心可以查询任意时间段路灯数据信息;

(8)曲线报表功能:可以生成电量报表;

(9)远程维护功能:监控设备中的采集和通信模块具备远程参数设置和维护功能;

(10)拓展监控功能:系统可自由增减监控设备的数量;监控设备可以扩展其它功能;

(11)信息发布功能:系统可集声音,图像,文字,图形,视频为一体,通过LED屏、音乐广播实现多媒体信息发布;

(12)USB应急充电:解决出门在外,手机等数码设备没电,造成出行不便,工作无法继续等尴尬场面的难题;

(13)触摸屏信息查询:查询周边道路交通地图、商业、餐饮等生活信息。

2.4 系统特点

(1)依据道路上光照亮度控制灯具的开/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。可以远程设置节点控制参数,实现节点的灵活控制。也大幅降低了电耗,节约用电,同时还可以延长灯源寿命;

(2)根据天气情况和实际光的照度,自动控制灯具的开/关和灯具的亮度,如遇不好的天气时及时打开路灯,对于安装在桥下或道路的路灯,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;

(3)通过微机、集中器设置,防止非授权人操作,确保断路器安全可靠。依据用电情况,可判断无人值守的用电设备运行情况。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。

顺舟智能配置智慧照明应用APP,权限可分配,功能齐全,操作便捷,进一步完善了情景随时随地可视化管理的优越功能性。

图4 智慧照明系统控制APP展示图

基于智慧路灯的城市物联网信息平台全面整合路灯管控、多媒体投放、道路安全实时监测、充电管理等多种功能,在保证道路需求的基础上加强了信息共享的时效性,通过管理平台可处理道路的突发状况,进一步提升了城市整体的亮化可控性和运维秩序性。

低能耗、高性能是顺舟智能智慧照明方案的不懈追求。平台系统的高度集成性不仅实现了多种感知端的信息交互、对智慧路灯的能耗实时管控调节,更增加了城市的便利性和安全性,社会经济效益显著。

3 代表性及推广价值

3.1 社会价值

智慧路灯光源采用LED照明,夜间照射出来的是柔和的暖白光,并且可以根据车流量和天气状况自动调光,做到按需照明,比常规路灯节能60%以上。而对于路灯运维检修人员来说,这些路灯每个单体灯都可以实现单独监测和监控,可在电脑上实时监测到每盏路灯的运行情况,省去了人工夜间巡检的环节,大大节省了他们的工作量。

在灯杆靠近路面的一侧,有一个巴掌大的小门,打开就是电动车的充电接口,未来只要通过手机APP软件,就可以定位到可充电路灯杆,随时预约充电,自助充电后可手机支付。

Wi-Fi开通运营后,市民只要走在路灯杆附近,打开手机的Wi-Fi,就可以搜索到Wi-Fi账号,通过微信登录可以免费使用Wi-Fi网络。

在正式运营后,智慧路灯将作为首都智慧城市建设采集数据的智能终端,并在平安城市建设、城市信息发布、突发事件预警、便民通讯服务、环境污染监测、应急电能供应等方面为市民提供服务。有专家评价道,智慧路灯避免了智慧城市建设中基础设施的不同步与重复建设,在大规模推广后可以带来极大的经济效益。

3.2 商业价值

LED灯的高发光效率和高显色性,使得我们可以采用更小功率的LED灯替换原有的高功率的高压钠灯,根据现有的技术水平,在保持原有路面照明条件下,将LED路灯功率下降到原有高压钠灯功率的一半以下是完全可以实现的。

除了功率的下降,电费开支的节省,还可以避免电能浪费,主要通过以下两方面实现:

首先,主要通过自动跟踪本地日出日落来合理设置开关灯时间,避免电能浪费;其次,通过LED路灯的集中管控平台,可以根据照度及各处电路供电情况自动调整照明电压,实现节电节能。

采用智能控制,实现可观的二次节能:以3000盏100WLED路灯为例计算节能比,没有控制,全亮12小时有智能控制,6小时全亮,3小时50%,3小时25%。考虑维护系数及亮度等,可节能更多。

3.3 应用情况

顺舟智能智慧路灯系统解决方案已应用到多个市政建设项目中,覆盖区域广泛,使用场景多样,综合提升了城市亮化管理程度。例如:

江西南昌新建智慧灯杆项目,总投资768根智慧灯杆加平台系统,覆盖率近9成,基本实现了当地全面亮化控制;

新疆特克斯县智慧路灯杆项目,总投资88根智慧灯杆加平台系统,改善了特克斯县以往路灯管控存在的多方面弊病,成功完成市政亮化升级任务;

江苏徐州丰县路灯改造项目,总投资12,000套智慧路灯控制器,配套相应的平台系统及APP,完成对丰县95%的亮化覆盖率;

哈萨克斯坦路灯改造项目,总投资10,000套智慧路灯控制器,配套相应的平台系统及APP,有效缓解了当地照明能耗高、管控难的问题,为后续智慧城市的建设奠定了基础。

另有马来西亚吉隆坡路灯改造项目、青岛路灯改造项目、江西贵溪鹰潭路灯改造项目、北京首都师范大学智慧灯杆项目、江苏南京六合智慧灯杆项目等。顺舟智能智慧路灯系统解决方案面向市政建设、园区亮化控制等多维度受众,改善城市照明环境,提升路灯的操控性及节能性,迎合当下智慧照明发展模式。

摘自《自动化博览》2019年7月刊

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