智慧灯杆物联网平台解决方案目录一、需求分析 (1)1.1 什么是智慧灯杆 (1)1.1.1 狭义的智慧路灯 (1)1.1.2 广义的智慧路灯 (1)1.2 智慧路灯将成为智慧城市的入口 (1)1.2.1 城市道路智慧照明乃大势所趋 (1)1.2.2 智慧城市的最佳入口和服务端口 (2)1.2.3 政策驱动，大力推广智慧照明 (2)1.3 智慧路灯的发展趋势 (2)1.4 智慧灯杆的实际运营需求 (3)二、系统设计 (4)2.1 总体架构 (4)2.2 功能设计 (5)2.3 方案特点 (6)三、解决方案 (7)3.1 前端子系统 (7)3.1.1 单灯控制器 (7)3.1.2 照度传感器 (10)3.1.3 集中控制器 (11)3.2 智慧灯杆接入网通信子系统 (12)3.2.1 PLC (12)3.2.2 ZigBee (13)3.2.3 NB-IoT和Lora (13)3.3 管理运营平台设计 (14)3.3.1 终端管理 (14)3.3.2 节能管理 (21)3.3.3 数据管理 (25)3.3.4 系统权限管理及安全管理 (27)3.3.5 系统维护管理 (27)四、智慧灯杆的多元化载体趋势 (29)五、典型案例 (30)5.1 建设方案 (31)5.2 系统设计 (32)5.3 方案的优势 (33)5.4 建设效果 (34)5.4.1 经济效益 (34)5.4.2 社会效益 (34)一、需求分析1.1什么是智慧灯杆1.1.1狭义的智慧路灯智慧路灯是指通过应用先进、高效、可靠的电力线载波通信和3/4G 无线通信等技术，实现对路灯的远程集中控制与管理的路灯，智慧路灯具有根据环境变化及需求自动调节亮度、开关及远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程抄表等功能，能够大幅节省电力资源，提升公共照明管理水平，节省维护成本。

1.1.2广义的智慧路灯广义的智慧路灯，是使用狭义智慧路灯作为载体，扩充功能，增加模块，比如：Wifi模块、LED显示屏模块、摄像头模块、PM2.5 检测模块等。

与物联网、无线城市、平安城市等有效的结合起来，而形成广义的智慧路灯。

1.2智慧路灯将成为智慧城市的入口1.2.1城市道路智慧照明乃大势所趋智慧照明，是智慧城市的重要组成部分。

它应用传感器、电力线载波（PLC）/ZigBee/Lora/NB-IoT/Zeta等各类物联网通信方式和3/4G、光纤等通信技术相结合，将城市中的路灯联起来，形成物联网，实现对路灯的远程集中控制与管理，具有根据车流量、时间、天气情况等条件设定方案自动调节亮度、远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程抄表等功能，建成所谓智慧路灯系统。

智慧路灯可以有效控制能源消耗，大幅节省电力资源，提升公共照明管理水平，降低维护和管理成本并利用计算等信息处理技术对海量感知信息进行处理和分析，对包括民生、环境、公共安全等在内的各种需求做出智能化响应和智能化决策支持，使得城市道路照明达到“智慧”状态。

1.2.2智慧城市的最佳入口和服务端口城市拥有数量众多的路灯，是最密集的城市基础设施，便于信息的采集和发布。

智慧路灯也是物联网重要的信息采集来源，也是智慧城市的一个重要组成部分和重要入口，可促进智慧市政和智慧城市在城市照明业务方面的落地，实现城市及市政服务能力的提升。

1.2.3政策驱动，大力推广智慧照明随着物联网、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。

近年来，智慧城市新政频出，我国多个城市掀起了智慧城市建设高潮。

政府出台了一系列政策措施推进智慧城市建设，智慧路灯作为智慧城市建设中的重要组成部分，预计未来仍然会得到政策支持。

我们需要紧紧把握国家政策红利从窗口，大力跟进相关项目。

1.3智慧路灯的发展趋势随着科学技术的不断进步，城市智慧化已成大势所趋，智慧路灯作为参与“智慧城市”建设的最佳细分入口，趋势预测自然十分可期。

智慧路灯、互联网+物联网等，这些技术正在悄无声息地改变着人们的生活方式，带给人们前所未有的便利和体验。

随着我国智慧城市的推广力度加大，未来我国将继续坚持走“可持续发展”战略，推广新能源，发展智慧城市等项目来节约能源保护环境。

1.4智慧灯杆的实际运营需求随着经济和社会的发展，城市公共照明已经成为城市现代化水平的重要标志之一，城市照明设施规模日益增大，用电量节节攀升，社会各方对城市公共照明的要求和希望越来越高。

而目前国内城市照明的监控和管理方式相对简单、粗放，服务质量和节能水平有待提高，难以满足现代化城市照明的需要，市政管理者急需通过系统化的智能手段实现对路灯的运营维护、精准控制，并基于系统采集到的数据做出更加科学高效地决策。

其面临的困境主要表现在以下几个方面：（1）监控管理方式相对粗放。

传统“三遥”系统只能实现回路级别的采集和控制，对单灯运行情况无法实时、准确监控，不能实现智能化监控和精细化管理；部分城市仍停留在“时控”时代，缺少基本的信息化管理手段。

（2）运行维护效率低、成本高。

现有的照明设施故障发现机制主要采用人工巡查模式，工作量巨大，需要投入大量的人力物力，并且还可能留有盲区，运维效率低、成本高，难以实现主动服务、保障服务质量。

（3）照明能耗偏大。

缺少灵活有效的节能控制手段，过度照明和照明不足的矛盾难以调和，无法实现按需照明，从而在保障照明质量的前提下有效降低照明能耗。

（4）设施安全难以保障。

缺少实时监管措施，照明电缆等设施频繁被盗或损坏，给照明管理部门造成直接的经济损失，严重影响城市照明的正常运行，同时带来安全隐患。

（5）设施资源缺乏有效管理。

城市照明设施资源管理基本停留在人工台账时代，缺少信息化手段，设施资源数量不清、状态不明，不利于运维养护。

二、系统设计2.1总体架构智能灯杆系统由应用管理平台、网络服务器、网关（集中器、基站等）、单灯控制器和通信网络组成。

实现对城市照明的“点、线、面”实时测控和节能管理，及时掌握城市照明的运营情况，统计城市照明设施的基本信息和能耗情况。

同时协助市政部门完善照明信息统计制度，建立照明节能评价体系，加强对城市照明指导工作的针对性和科学性。

狭义智慧路灯的智慧照明系统架构如图1所示图1智慧灯杆系统架构图2.2功能设计智慧路灯应用管理平台将提供路灯的管理、控制、运行、维护、统计等功能，大致包括自动设置、远程控制、亮度调节、状态监测、耗能显示、指标监测等功能。

同时，在智慧灯杆上加载相关附属设施，可以将环境信息、市政信息、交通信息、安防信息等集中在一个平台上，实现一杆多能。

智慧路灯建设不仅有利于推动节能环保产业发展，可望为路灯运营方节省25%~ 50 %的运营成本，也有利于美化和亮化城市形象和推动城市路灯精细管理。

通过系统的应用，使城市照明设施的管理具体到每一盏灯，城市照明的管理者足不出户即可掌握每一盏路灯的实时运行状况，从而实现控制节能和管理节能。

在管理控制方面，通过制定合理的节能控制方案，减少每盏路灯的日平均亮灯时长来实现节能，其节能率可达30%以上，同时在灯具亮灯时长减少后，其使用寿命必然增加，从而节省设施投资。

系统可实现无人巡检，改变了传统依靠人工巡检，热线报修发现故障的方式，大量节省办公、车辆、人员等费用，降低整体运维成本，达到节能降耗的目的。

2.3方案特点（1）主要基于通常的物联网架构。

（2）方案兼容多种通信制式。

兼容传统的电力线PLC、ZigBee及新近兴起的Lora\NB-IoT方式解决方案。

（3）依托综合业务平台优势。

方案基于综合业务平台，便于扩展智慧灯杆的功能，无缝链接充电桩、WiFi、PM2.5、信息发布等多种第三方设备，而且公司具备完善的相关业务平台可供整合对接。

（4）平台功能完善。

平台可管理每个照明设施，包含光源、灯杆、电源、光源附属设备等，实现精准控制。

（5）实现智能管理。

智能管理实现了便捷的远程控制和维护。

（6）完善的数据分析功能。

平台采集大量数据，对电量、能耗、线损电量率进行分析，为决策提供依据。

三、解决方案3.1前端子系统3.1.1单灯控制器3.1.1.1单灯控制器简介在智慧路灯系统里面，安装在每个路灯上的单灯控制器是最主要的控制设备，是实现智能管理的最终执行动作的实施者。

此处的路灯控制器指安装于路灯杆灯头处的单灯控制器，可以对应于物联网里面的微控制器加执行器。

单灯控制器一般采用先进的工业测控技术，实现了对每盏路灯的智能化管理。

单灯节能控制器可以通过电力线（PLC）、Lora、ZigBee等通信方式接受网关或智能集中器发出的指令，并根据指令执行开关灯、调光、运行参数采集等操作。

路灯控制器样图如图2、图3所示。

图2单灯控制器样图一图3单灯控制器样图二3.1.1.2路灯控制器基本功能（1）实现回路控制：可实现回路开关、调光控制。

（2）参数采集：可实现对回路电流、电压、功率因数采集。

（3）节能控制预案管理：可接收、存储单灯节能控制预案，并依照预案进行灯源控制。

（4）漏电监测：依照设定好的漏电限值进行漏电检测，漏电信息将上传到监控中心。

路灯控制器与路灯必须一对一应，实现路灯开关以及电流、电压、有功采集等。

系统通过路灯控制器需要实现：（1）控制中心能对城市道路中的任意一盏路灯运行状态检测，并具有数据采集、状态显示及报警功能。

（2）可按照需求，在确保道路照明亮度的前提下，任意组合控制路灯的工作状态，实现按需照明。

（3）可监控任意一盏照明路灯的工作状态。

（4）电压、电流、灯功率状态、调节路灯亮度。

（5）故障诊断，具有异常开/关灯、灯具故障、通信失败等报警功能。

（6）支持单、双头（臂、火）的控制和检测，适合高压钠灯、LED 灯、金卤灯和节能灯等灯型。

3.1.1.3一般路灯控制器常见基础技术参数（1）工作电源220Vac 允许偏差－30%～+20％（2）电源频率50HZ 允许偏差－6%～+2％（3）防护级别>IP65（4）工作温度-40～70℃（5）存储温度-40～85℃（6）相对湿度10%～95%RH以上仅是举例某一类型的路灯控制器的参数，现在越来越多的控制器越来越智能，功能越来越多。

在实际项目中需要仔细甄选，最主要的是终端控制器要能够实现与网关的通信进而与应用平台系统对接，且对灯头能够实施有效控制。

3.1.2照度传感器3.1.2.1照度传感器简介照度传感器是以光电效应为基础，将光信号转换成电信号的装置。

在路灯终端安装照度传感器主要目的是实时感知环境亮度，进而系统根据环境亮度来及时调整路灯亮度。

照度传感器根据环境灯光的变化，采用电子元器件将可见光转化成电信号，从而控制照明系统的照度。

当环境的照度高于预设的照度值，关闭或调暗路灯亮度；当白天或正常路灯的工作时段（即应该打开的时段）环境亮度的低于预设的照度值，开启或调亮路灯。