上海市城市照明物联网智能监控与节能管理系统设计方案

上海市城市照明物联网智能监控与节能管理系统设计方案中国电子科技集团公司第五十研究所2013年10月中国电子科技集团公司第五十研究所1目录1概述.......................................................................................................12系统建设背景......................................................................................23系统的创新特色..................................................................................34示范系统建设内容..............................................................................45系统建设的设计原则及总体效能......................................................55.1系统设计原则···························································55.2系统总体效能···························································56系统设计方案......................................................................................66.1系统的组成······························································66.2系统总体框架···························································76.3系统管理运行模式·····················································96.4系统功能模块·························································10中国电子科技集团公司第五十研究所11概述目前，国内外对城市照明系统的控制管理系统的研发、应用都十分重视。随着城市建设的不断发展，城市道路照明和城市亮化已经成为体现城市建设形象的标志，也越来越受到领导的重视和市民的欢迎，为此目前全国各个城市都在结合自己城市的特点建设道路照明和亮化工程，同时为了能够有效的对各种城市照明设施进行控制和管理，先后有许多城市建设了城市照明监控系统，解决了城市照明统一的启闭、数据采集、故障报警等功能，提升了城市照明监管水平，提高了照明系统控制的实时性，大大提升了城市效率。随着城市的建设发展，城市的规模越来越大，照明管理部门所管理的灯的种类和数量日益增多且管理范围也日益扩大，而领导和市民对城市照明和景观亮化提出了更高更新的要求，使得城市照明管理的难度越来越大，运营成本也越来越高。为此如何利用先进的科技手段来进一步提升城市照明数字化管理水平已经是城市照明管理部门急待解决的问题之一。就城市智能照明监控管理系统研究发展水平而言，现在仍然停留在对城市照明低压配电设备的控制管理上，远没有实现对全部设备工作状态的有效智能感知，更谈不上智能控制管理。而对于城市智能照明节电设备的应用也基本都停留在单体设备的使用，仍然没有实现对设备的智能检测和智能管理，既不能确保所有设备都能良好地工作，也不能保证设备节电节能工作时对城市照明的设计功能标准、照度要求没有影响。因此，建设城市智能照明设备物联网系统，提高市政城市智能照明系统管理水平，降低管理维护成本，实现在不降低城市照明设计标准、对照明设备光源无影响前提下，避免照明能源浪费，节约照明能源，是一项刻不容缓的大事。正是基于以上的原因，中国电子科技集团公司第五十研究所（以下简称“中国电科五十所”）凭借多年在城市照明监控领域的设计、生产及工程实施经验提出了开发城市照明物联网智能监控与节能管理系统的课题项目，以实现城市市政管理的数字化和智能化，同时实现对城市照明能源的科学有效管理，实现节能、减排、环保的目的。中国电子科技集团公司第五十研究所22系统建设背景目前在城市智能照明节能监控管理行业市场竞争中，中国电科五十所占有明显的技术市场优势。主要竞争对手，大都只能实现最基本的从控制中心到智能照明配电箱的监控管理，或者实现单一的照明节电器设备的供货。而中国电科五十所已经实现了几乎所有设备的单一及部分组合远程联网监控管理工作，几乎所有设备的最新技术研发试制及现场测试工作。目前，在该行业内的产品市场占有率约达65%左右。今年9月，中国电科五十所已将城市照明物联网智能监控与节能管理系统作为上海市高新技术产业化重点项目报至上海市经委，现项目获批并给予了资金扶持。由于项目计划在2012年需建成示范系统，故中国电科五十所提出与上海市路灯管理处的合作意向，共同建设上海市城市照明物联网智能监控与节能管理系统。相信集两家单位各自在设计开发、项目实施、工程施工以及地缘等方面的优势，一定能在上海这座在全国有着举足轻重地位的城市首先建成一套国内领先且具有示范推广意义的城市照明监控管理系统。系统的合作建设对于双方都具有积极的意义，可实现双赢的结果。系统的建成对中国电科五十所来说一方面可完成上海市经委对项目验收的要求，另一方面还可以为系统的进一步市场推广提供一个非常好的应用实例广告。而对上海市路灯管理处来说，由于项目系统建设实现了城市照明设备的全面智能物联网，系统的建成将大大提高对上海市城市道路照明的整体管理水平和工作效率，从而节省路灯的运行管理及维护费用。另外，系统还可实现对上海市城市照明能源的科学有效控制管理，达到节能减排的目的。所以，系统的共同建设将使合作双方大幅提升在各自的行业内的地位。中国电子科技集团公司第五十研究所33系统的创新特色系统可根据不同城市的应用需要，进行必要的裁剪，可构成适合不同规模城市、不同应用场合需求的应用系统，从而可实现用户不同需求的实际应用。本项目开展的城市照明物联网智能监控与管理系统建设，通过建设城市照明物联网监控与管理技术平台，通过建设应用于项目的大区域GPRS公网平台与小区域Zigbee无线短距离通讯或扩频电力线载波通讯平台（免费）相结合，建成覆盖整个城市的跨平台无线通讯网络系统，可实现对上海市整个城市内所有照明设施设备（含变压器设备、照明配电箱设备、节电器设备、单灯照明设备、配电电缆设备等）的全面联网监控，全面工作状态感知。并通过系统监控与管理软件，进行相关数据处理、计划管理、控制方案编制、预案处理、辅助决策管理及城市照明能源综合控制管理等功能，是一个覆盖整个城市照明管理部门的全面信息管理系统。系统通过平台建设，可建设成高质量高效率的城市照明智能监控与管理系统，配合城市市政数字化系统使用，实现城市照明行业办公自动化、管理现代化、信息资源化数字化、传输网络化、决策科学化。本项目具有以下竞争优势：1.系统管理软件可实现城市照明行业所有设备全面监测、控制、管理，并与市政日常管理软件合为一体，正在实现市政照明设备的数字化管理；2.实现所有市政照明设备的全面在线智能感知、控制、管理，全面提高管理水平，降低管理成本；3.全面实现照明节能的连续线性控制，在确保城市照明设计水平不降低，对照明设备正常使用无影响的前提下，最大程度避免照明浪费，节约照明能源。中国电子科技集团公司第五十研究所44示范系统建设内容该系统方案建设内容包括：建设城市道路照明设备物品的智能管理互联网络系统，系统由控制管理中心（含管理软件）、GPRS无线公网通讯平台、智能供电变压器工作状态检测设备、路灯智能监控终端设备、路灯智能节电控制设备、Zigbee无线通讯平台、单灯智能控制器、智能可调光电子镇流器、路灯电缆状态检测设备等组成。系统通过中心控制管理软件实现对所有城市照明设备进行远程联网控制管理，系统通过GPRS公网平台、Zigbee短距离高频无线通讯平台，获取系统内各智能设备工作状态，实现对城市道路照明所有相关设备（含城市照明供电变压器设备、城市照明供电低压成套开关设备、城市智能照明节电器设备、城市照明单灯电器设备、供配电电缆设备等）物品的全面智能感知，从而可实现城市照明系统的科学话、信息化、自动化控制管理，全面提高城市照明系统的控制管理水平，降低管理维护成本。系统通过城市智能照明节电设备、单灯智能节电器设备（智能可调光电子镇流器设备）的应用，实现对城市照明能源的有效控制管理，系统可根据针对不同时间、不同地点、不同应用场合的环境照明照度要求，提供最佳的、最合适的照明环境照明，实现“按需照明”，避免不必要的照明能源浪费，节约城市照明照明能源，实现在保证城市照明照度设计标准不降低、不影响城市照明交通安全、人们生活便利、城市治安等要求的前提下，最大程度节约照明能源。系统以GIS技术为基础，建立、完善静态的城市照明设施图形数据和属性信息，实现“一图多层”显示电源点、灯杆、节电器、单灯等设备的详细信息，同时通过与动态实时数据的完美结合，为领导决策提供重要的依据。系统依托计算机专用网络和移动通信网络，建设数字照明管理网络体系，充分利用最新的计算机网络技术、工作流技术、数据共享与交换技术，整合所有信息化照明管理资源，实现部门间协同工作和数据共享。中国电子科技集团公司第五十研究所55系统建设的设计原则及总体效能5.1系统设计原则可靠性由于整个系统是关系到城市照明的大问题，且整个城市监控设备的数量会十分巨大，因此系统软件可靠性以及监控设备的故障率将直接影响到整个系统能否稳定运行。所以，在设计时应充分考虑到环境条件对监控设备以及系统设备（包括软件）可能产生的影响，同时应加强可靠性方面的试验和冗余设计工作。兼容性由于系统中监控设备的应用场合比较复杂（箱式变、强电柜、灯型、灯具各不相同），所以必须考虑监控设备在各种应用场合的兼容性问题。而且应是实现既可以独立应用，也可以联网应用。性价比各类监控设备在设计开发时，尽可能选用性价比高的方案和器件，以提高整个设备的性价比，同时尽可能提高其技术含量以提高产品今后的市场竞争力。环境适用性系统中监控设备的使用环境较为恶劣，其防水、散热等问题是必须要考虑的问题，必须能适用这些恶劣环境场合的使用。5.2系统总体效能城市照明物联网智能监控与节能管理系统的建设将以整合照明设施管理资源、优化管理机制、理顺管理流程、提高照明管理效率、降低照明管理成本和增强公众满意度为目标，集合网络通信技术、工作流技术、实时监控技术、地理信息技术、移动GIS技术、全球定位技术，创建“过程管理”新模式，实现管理对象的精确定位和照明管理的流程化，确立城市照明监控指挥中心“统一门户、一键管理”的管理机制，从而实现精确、高效、全时段、全方位覆盖的城市照明管理。同时这种动态智能化的管理，集中体现了世界上一些发达国家均推崇及采用的所谓TPO管理的理念和方式。此项系统可从根本上改变城市路灯的管理方式，把传统的道路照明只能控制到路段提升到可直接控制到具体的每盏路灯，大大提高城市道路照明的整体管理水平，节省路灯的运行管理及维护费用。中国电子科技集团公司第五十研究所66系统设计方案6.1系统的组成城市照明物联网智能监控与节能管理系统的组成框图如一所示。图一系统组成框图系统基本实施内容包括：1)建设城市照明物联网智能控制管理中心，控制管理中心由硬件系统（含广域网路由器设备、网络交换机设备、网络服务器设备、智能监控管理计算机设备、系统存储器设备等）及软件系统（含软件支撑平台系统及用户应用软件系统）；2)编制城市照明物联网智能控制管理用户软件系统，实现城市照明物联网智能监控管理，从控制中心可以监控、智能感知到系统内部所有使用设备