城市LED路灯数字化监控管理系统

城市LED路灯数字化监控管理系统

0 引言

城市照明是一个现代化都市的重要标志之一，路灯照明和人们生活密不可分。随着国家对节能减排的力度不断加大，各城市对公共照明系统的节能要求越来越高，本项目所采取的光源为LED光源，此项技术在国内外均具有领先水平，填补了城市照明管理领域的空白。

1研究设计与实施

1.1总体思路

在可再生能源大规模开发利用的形势下，立足于光伏发电监控及优化技术，首先，对系统硬件进行合理的选配，针对新疆的地域特点和基于选配的系统软硬环境（如：太阳能电池方阵、用电设备功耗及日耗电量、蓄电池容量、逆变器容量、当地日照时间等），建立蓄电池的并网型太阳能光伏发电系统。

1.2项目技术方案

1）项目总体思路及实施方案总体思路：结合嵌入式技术和智能控制技术利用其通讯接口，建立分布式监控系统，实现对所有灯具的数字化集中管理和监控。

整个系统为3 层：

（1）现场监控终端

采用的嵌入式技术，再配之主流的通讯协议，实现现场监控

终端与路灯智能电源模块间的通讯。各智能电源模块与监控终端连接，负责采集路灯各种信号。现场监控终端既可与远程控制中心脱机，独立

设定参数（开、关灯时间及各时段亮度设定）控制路灯，又可与远程控制中心联机，双向通讯，由控制中心设定或修改现场控制器的参数设定，同时现场监控终端把采集到的路灯信息上传到控制中心。

（2）监控中心现场监控终端与路灯管理所监控端之间通讯方式采

用GPRS 通讯。监控各条线路的路灯故障报警、起停、功率状态，并可根

据需要调整路灯的工作状态。

（3）远程监控管理

路灯管理所与远程监控中心采用以太网技术进行通讯，管理级可以充分利用企业广域网络进行海量的数据传输，完美实现远程监控与管理。

通过分布式系统，在远程上位机和现场的监控终端，实现对全部或任一个路灯的工作状态进行监控，并可根据需要调整路灯的工作状态（起停、功率状态等）。

2）研发流程

LED路灯数字化控制管理项目包括LED灯具研发、嵌入式芯片研发、城市路灯监控系统平台软件开发等方面。

3）关键技术问题

（1）通讯协议

选择的通讯协议属于国际、国内标准协议，协议具有主流性、可靠性、通用性、易用性等特点。

（2）系统综合软件开发与程序设计软件能够可以远程智能监控,

保证路灯故障的及时排除，可根据用户的需要通过对灯具的亮度、色彩、启停等进行适时调整，达到节能的目的；

软件开发平台为主流开发平台，如C、ARM等，具有可靠

性强、协议接口规范等特点；

后台数据库为主流数据库，支持目前主流服务器的操作系统，如SQL 2005、Oracle 10G 等。

（3）系统硬件的设计与开发

智能电源提供LED路灯正常工作，具有宽电压输入、过压保护、空载保护、过载保护、负载智能半功率等功能，智能电源模块内置单片机及其外围电路，A/D D/A 模块，依靠编程采集路灯状态的参数信息，通过标准的通讯协议，将路灯工作状态信息及时、可靠的送达到现场监控终端实现智能监控。

现场监控终端须配备路灯通讯接口和无线通讯的GPRSS讯

模块，负责采集各个路灯信号，通过无线通讯模块将信息远传到路灯管理中心进行远程监控。

2预期经济、社会、生态效益分析

2.1 经济效益分析

1）城市照明集中监控系统可以根据XX局提供的天黑天亮时

间进行准确控制开关灯时间，避免由于时间差而造成的电能浪

费，我市现有路灯约20 000盏、每盏按250W计算，总功率约5 OOOkW 按平均每天提前开灯或推迟关灯15min计算，电价按0.55 元/ 度，全年将节约支出电费：

5 000 x( 15/60 ) hx 365 天X 0.55 元/度=250 937.5 元

2)市政工程管理处目前用于城市道路照明系统维护车辆为

7 台，每年运行费用为40 万元，若顺利实施该项目，将减少巡灯车辆的使用，初步预计可直接节省车辆维护运行费用50%。

40万元X 50%=20万元

3)城市路灯照明监控系统，可在深夜行人稀少和交通量减少的情况下，执行“隔一亮一”或“隔二亮一”的照明方式，既给夜间出行的行人带来主便又能节约大量的电费支出。在实现单灯控制后，由于隔盏关灯进行控制比现在最少还能节约50%的电费。

克拉玛依市中心城区2008年实际电费为750万元，2009年电费为910万元，预计克拉玛依市2010~2011年城市道路照明灯具约为21 000盏，平均每盏灯具功率约为250W冬季照明小时数为1 5小时，夏季约为8小时，按照平均每天1 2小时的照明时间计算，克拉玛依市道路照明每年消耗电能 2 299.5万kW?h

每年产生电费约为1 267 万元左右。若该项目在本市全面实施，可保证实际降低能耗50%以上。实施完毕后，每年可为政府节约电费632 万元。

另通过设计，实现路灯半功率照明，减少负载消耗电量，可以降低大量电费，因个路灯功率不同，在此不做详细经济效益分析。

此外，城市路灯照明集中监控系统的电流越限报警，能向照明管

理部门提供电能的准确有效的判断依据。系统通过避免预防由于设备和电能带来的经济损失，从而间接地为照明管理部门每年带来不可估量的经济效益。

3结论

通过本项目的研发，多方位、多用途的开展本市数字化建设，为城市数字一体化奠定基础。同时，该项目将为我市锻炼和培育一批自动化监控人才和LED路灯专业维护人才。城市LED路灯照明数字化管理系统研发后，我们争取将克拉玛依市中心城区作为示范基地，进行LED 路灯照明数字化管理系统的推广。