道路/桥梁/隧道照明智能控制与综合管理系统解决方案山东骏风电子有限公司2015年10月目录一、产品背景 (3)1.1.应用背景 (3)1.2.需求分析 (3)二、系统架构 (6)2.1.系统总体架构 (6)2.2.系统监控管理 (6)2.3.道路/桥梁/隧道集中控制 (7)2.4.无线单灯控制 (9)三、系统功能 (10)3.1.设备管理及灯具状态监控 (10)3.1.远程回路控制 (10)3.2.远程单灯控制 (11)3.3.配置定时控制计划 (11)3.4.配置自动控制策略 (12)3.5.远程抄表与实时电量监控 (13)3.6.能耗报表自动生成与分析 (14)四、项目方案设计灯型样式 (16)一、产品背景1.1.应用背景随着国家经济建设的高速发展，城市道路建设和高速公路建设都如火如荼。
与道路建设相配套的道路/桥梁/隧道照明的规模及数量越来越大，用电量也在迅速上升。
据统计，我国照明耗电约占全国用电总量的12%以上，其中道路照明（包括桥梁和隧道照明）占整个照明耗电量的25%~30%。
如何采用先进技术进行科学、合理地节电并提高道路照明（包括桥梁和隧道照明）的自动化控制与管理水平已成为当前一个重要课题。
《交通运输“十二五”发展规划》明确要求实施绿色、低碳发展战略，把节能减排列为主要任务。
近年来，针对传统钠灯，出现了全/半夜灯，双光源灯具，智能型降压稳压调光装置，变功率镇流器等节能措施。
随着LED路灯的推广与普及，智能化道路照明控制技术也开始得到推广与应用。
智能化道路照明控制，通过计算机网络技术，利用有线和无线传输方式，对路灯的启闭、运行状态、故障情况等进行遥控、遥测、遥信，从而实现对路灯的远距离监控和管理；通过时控、光控、程控等多种智能化控制模式，实现对道路照明的动态智能化场景控制，从而达到长期安全、节能运行和科学管理的目的。
本公司紧随这波城市道路建设和高速公路建设的浪潮，利用本公司在智能LED驱动器和智能照明控制系统研发生产方面的优势，以节能减排和提升道路/桥梁/隧道通行的安全性为主要设计目标，推出经济、可靠、安全、智能的一体化智能照明系统解决方案。
本公司研发的道路/桥梁/隧道照明智能控制系统，采用GPRS/CDMA与Internet技术实现照明管理中心与现场照明配电柜之间的通信；采用Zigbee无线通信技术实现配电柜与各灯具之间的通信。
通过远程控制和智能调光，可以实现按需照明，精细管理，大幅度减少能源浪费，同时延长灯具设备的使用寿命；通过远程监控，可以实现防盗和灯具的自动巡检，对灯具故障进行快速响应，节省大量的人力与资源成本，提升社会效益。
1.2.需求分析本公司研发的道路照明智能控制系统，在设计过程充分考虑了以下几个用户需求:1.2.1.可靠性系统具有良好的可靠性和稳定性，不受电网污染、恶劣天气、局部路灯故障、树木遮挡或者其他干扰源的影响。
1.2.2.先进性系统集成GIS功能，支持时控、光控、程控等多种智能化节能控制模式，支持配电柜三相电量以及各灯具状态的实时监控，支持灯具故障自动报警，支持能耗报表的自动生成与分析。
1.2.3.安全性系统支持通信数据加密，用户访问控制与安全认证功能。
1.2.4.友好性系统软件用户界面友好，直观易用。
同时支持专业版客户端，Web App和手机App。
1.2.5.可扩展性系统支持外接国网标准三相智能电表，支持回路控制扩展模块，支持光照度传感器，雨雪传感器，车流量传感器，能见度传感器等传感器模块。
1.2.6.经济性系统成本合理，性价比高。
风道路/桥梁/隧道照明智能控制与综合管理系统解决方案二、系统架构2.1.系统总体架构骏风照明智能控制系统由监控中心系统管理软件、集中控制器和无线单灯控制终端等几部分组成。
其中集中控制器安装于配电柜内，无线单灯控制器安装于各灯杆上。
该系统采用GPRS/CDMA与Internet技术实现监控中心与各集中控制器之间的通信；采用Zigbee低功耗无线通信技术实现集中控制器与各单灯控制器之间的通信。
系统总体架构如下图所示：图1系统架构示意图2.2.系统监控管理系统软件以GIS、数据库管理以及网络通信三大核心模块为基石，具有灯具管理、设备属性编辑与显示、参数远程配置、日志与报警、实时电量参数测量与显示、能耗统计与分析等功能。
系统软件功能模块示意图如下：灯具设备管理日志与报警系统参数配置能耗统计与分析实时电量测量设备属性编辑与显示地理信息系统数据库管理网络通信（GIS）图2系统软件功能系统软件架构兼容浏览器/服务器（B/S）模式与客户端/服务器（C/S）模式，能采用专业版客户端软件、网页浏览器以及智能手机APP等多种方式实现对道路/桥梁/隧道照明的监控，能根据不同应用场合分别满足软件使用的便捷性、系统响应速度及灵活性等需求。
2.3.道路/桥梁/隧道集中控制集中控制器由GPRS/CDMA远程通信模块、Zigbee主控模块、计量模块、回路控制模块等主要部件构成。
集中控制器可以与光照度传感器、雨雪传感器、能见度传感器相连，实时采集各个天气参数。
图3集中控制器集中控制器的功能框图如下：图4集中控制器功能框图集中控制器具有以下几个功能：通信网关功能。
集中控制器通过GPRS/CDMA与管理中心进行通信；通过Zigbee与各单灯控制器进行通信。
集中控制器通过接收、执行、转发系统管理软件发来的指令。
Zigbee网络的创建与管理集中控制器负责创建和管理该路段（桥梁段/隧道）所对应的Zigbee网络。
各种传感器的连接与数据采集集中控制器可以通过485总线连接光照度、能见度、雨量、车流量等各种传感器，实时检测环境天气变化和交通状况，对道路/桥梁/隧道照明进行优化控制。
照明计划的本地化管理集中控制器内置实时时钟，能够根据系统软件预先配置好的照明计划，进行定时开关灯和调光操作。
回路控制集中控制器内置4路继电器，可以对照明线路进行回路控制。
计量功能集中控制器内置计量单元，可以测量三相电的各相电压，电流，瞬时有功功率，瞬时无功功率，瞬时视在功率，功率因素，相角，有功电能和无功电能等，以及三相瞬时总有功功率，瞬时总无功功率，瞬时总视在功率，总功率因素，有功总电能和无功总电能等。
自动抄表可以通过RS-485总线与符合国家电网DL/T645-1997或者DL/T645-2007通信协议的多功能三相电能表相连，实现自动远程抄表。
2.4.无线单灯控制无线单灯控制器与智能驱动器直接相连，实现以下几个主要功能：构建本地无线通信网络控制单灯开关，调节灯具亮度读取驱动器内部状态和路灯运行参数并上报图5无线单灯控制器图6智能LED驱动器三、系统功能3.1.设备管理及灯具状态监控系统数据库服务器可以记录各路段（桥梁/隧道）每一盏灯具的相关信息，包括生产厂家、型号规格、灯具编号、灯杆编号以及地理位置等。
每一盏灯都可以在地图上直观显示；选中某一盏灯，可以查看该灯的详细属性。
通过系统软件，可以监测各灯具的开关状态和亮度设置，工作电压/电流/功率以及温度等运行参数。
同时系统具有自动故障检测与报警功能。
一旦灯具发生故障或者回路供电出现异常，系统软件会同时以图标和声响两种形式进行报警。
图7是系统软件的设备管理和路灯状态监控界面，具有道路和路灯设备浏览和编辑、路灯属性浏览和编辑、地理位置显示等功能。
图7设备管理与路灯状态监控界面3.1.远程回路控制通过系统软件，可以远程即时控制也可以远程配置定时/程序自动控制现场照明配电柜内各回路主开关的开闭。
系统软件也能实时远程监测现场各回路的状态。
图8所示的虚拟配电柜界面，能显示各照明配电柜内的主设备配置，以及各主开关的开闭状态。
图8虚拟配电柜界面3.2.远程单灯控制通过系统软件，可以远程即时控制也可以远程配置定时/程序自动控制各灯具的开关（开关功能需驱动器支持），调节各灯具的亮度。
控制的目标对象可以为单盏灯具、灯具群组或者所有灯具。
3.3.配置定时控制计划对于每个路段（桥梁段、隧道），系统可以配置多条定时控制计划（系统允许同时下发32条定时控制计划）。
每条定时控制计划支持如下属性设置：定时开关/调光任务节点每条定时控制计可设置多个（最多可支持256个）定时开关/调光任务节点。
控制目标对象每条定时控制计划支持如下控制目标对象：回路开关（系统标准配置支持回路1~回路4，通过回路扩展模块可支持更多的回路）该路段（道路、桥梁或隧道）所有灯具灯具群组单盏灯具有效期限与触发周期每条定时控制计划可以设置有效期限；同时可以支持如下触发周期设置：单次触发每天触发按周触发开关时间动态调整策略每条定时控制计划的开和关操作均支持如下动态时间调整策略配置：简单时钟定时器与天文时钟定时器（基于经纬度的日出日落时间）选择是否采用光照度传感器进行控制采用光照度传感器辅助决策的时间段任务条件触发后的延时执行时间图9显示的是定时控制计划配置界面。
为了使得计划任务的配置更加便捷友好，系统软件允许用户交叉使用图形描点拖拽和表格编辑两种方式进行计划任务配置。
图9定时控制计划配置界面3.4.配置自动控制策略对于某些应用（如隧道照明），开关与调光动作需要根据各传感器检测得到的气象与交通状况进行自动控制，根据设定的控制策略和控制参数动态调整照明亮度。
系统支持光照度、能见度、雨量、车流量等气象/交通传感器，可以根据不同应用场合设置不同的控制策略。
图10示例了隧道照明应用的自动控制策略配置。
图10隧道照明应用中隧道入口段/过渡段/中间段/出口段照明自动控制策略配置界面3.5.远程抄表与实时电量监控通过系统软件可以对道路集中控制器的内置电表或者外接的智能电表进行远程自动抄表。
可以测量三相电的各相电压，电流，瞬时有功功率/无功功率/视在功率，功率因素，相角，有功电能和无功电能等，以及三相瞬时总有功功率/总无功功率/总视在功率，总功率因素，有功总电能和无功总电能等电量信息。
系统软件既可以监控即时数据，也可以调取历史数据进行分析。
图11所示的虚拟多功能表界面，能显示各照明配电柜内三相电的电压、电流、功率等电量的实时数据和历史数据。
图11虚拟多功能表界面3.6.能耗报表自动生成与分析系统支持用电量自动采集与分析，能够按照年度、季度、月、日或者其他任意时间间隔，自动生成能耗报表并进行分析。
图12所示的能耗分析界面，能对各区域各路段在给定周期内的用电量进行统计，并能自动生成折线图、柱状图、饼图等形式的报表。
图12能耗分析界面。