学校照明节能解决方案.doc

学校照明节能综合解决方案 杭州联昂科技有限公司

学校照明综合节能解决方案

杭州联昂科技有限公司
2011.11

目 录
一、项目背景及意义 ……………………………………………………1
二、技术介绍 ……………………………………………………………3
三、项目方案及功能原理描述 …………………………………………7
四、 产品的安全可靠性及维护 ………………………………………11
五、 LN-WSN系统市场安装业绩 ………………………………………13
六、设备、模块型号及报价 ……………………………………………15

一、项目背景及意义
1.1、学校用电现状：
学校作为培养人才、传播知识或公共服务性的重要场所，涉及的人数众多，在我国社会和经济发展中都占有相当重要的位置。随着我国教育和卫生事业的快速发展，目前全国共有各类学校近12万家，各级各类学校在校学生有2.6亿多人。据有关部门统计，全国学校年总用电量超过600亿kwh，是公共事业单位中能耗最多的行业之一。为了贯彻落实国务院十一五规划提出的“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右的目标，2007年9月教育部向全国教育系统各部门颁布了《关于开展节能减排学校行动的通知》，重点强调建设节约型校园的相关内容，加强学校师生的节能意识，目前相关节能措施在各地院校已如火如荼的进行；学校照明功能性场所较多，主要教室、食堂、图书馆、学生宿舍等场所，目前采用的是日光灯、节能灯、射灯等光源，数量很多，控制方法主要是以总闸电路通断及面板开关控制，比较单一。

1.2、本节能方案能达到控制要求：
本节能方案采用目前最先进的物联网无线控制与GPRS远程控制组成的通讯网络，对学校内照明设施实施控制与检测，达到智能控制与节能控制的目的。
● 通讯方式: 所有的灯具应能由控制中心进行控制，通信方式应采用无线方式，无需铺设通信线缆；控制方式应可以采用远程集中控制及现场开关面板控制。
● 　控制中心：控制中心应设置在学校监控室，安装中心监控软件，通过良好的人机界面对学校教室、宿舍、图书馆等场所内的灯光进行控制。
● 开、关控制：监控中心可以远程控制教室、宿舍、操场、图书馆等在内的每一控制回路。
● 状态检测（用电检测）：监控中心可以检测到学校内的每一个照明回路的电流，判断教室等场所灯的使用情况。
● 教室晚自习模式控制：晚上上自习的教室所有照明设施在晚自习时全部上电，在晚自习结束后10分钟由监控中心统一关闭。
● 执勤人员巡逻控制模式：执勤巡逻校园，只需要佩戴我们的手持仪，巡逻校园可以做到人到灯自动亮，人走灯自动关，并记录巡逻轨迹。
● 宿舍自动控制：在宿舍里学生在熄灯时控制中心对每一个宿舍实施定时开关。
● 应急情况控制：当出现一些应急情况，本控制系统可以专门针对某一教室或某一区域进行开关控制。
● 插座单独控制： 任何一个教室或宿舍内的插座通断都可以通过控制中心控制，并能够检测每一个教室或者宿舍的插座电流大小。
● 教室温度监控（扩展功能）：应用此网络平台，系统可以检测每个教室温度，并远程对空调进行单独开、关控制。

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二、技术介绍
杭州联昂科技有限公司与浙江大学工业控制技术国家重点实验室合作，开发了Zigbee技术运用于照明控制领域的系列产品。ZigBee无线技术为解决诸多问题提供一个良好平台。

智能监控管理系统将ZigBee无线技术和GPRS技术完美的结合在一起，解决了通讯距离和信号干扰等诸多问题。如图3所示，在灯与

控制器之间采用ZigBee技术作为信息传播途径，在子网管理器和中央监控中心之间，用GPRS技术来传输信号。如此，子网管理器可根据地形、地面状况等实际情况灵活布点，且每台子网管理器可控制多个单灯智能控制器。
2.1 ZigBee产品性能特点
(1)通信距离远：最大传输距离100米；
(2)抗干扰能力强：2.4G DSSS扩频技术；
(3)串口应用灵活：透明传输，最高波特率115200；
(4)发送模式灵活：广播发送或目标地址发送模式可选；
(5)节点类型灵活：中心节点、路由节点、终端节点可任意设置；
(6)组网能力强：星型网、树型网、链型网、网状网；
(7)网络容量大：16物理信道可选，65535个网络ID任意设置；
(8)最大数据包：256字节；
2.2 采用ZigBee作为通讯技术的优势
（1）数据传输速率低：10KB/秒～250 KB/秒，专注于低传输应用
（2）功耗低：ZigBee数据传输率低，协议简单，故大大降低了成本
（3）网络容量大：网络可容纳65，000个设备
（4）时延短：典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延时15 ms，活动设备信道接入时延为15 ms
（5）网络的自组织、自愈能力强，通信可靠
（6）数据安全：ZigBee提供了数据完整性检查的鉴权功能，采用自行设计的加密算法，各个应用可灵活确定其安全属性
（7）工作频段灵活：使用频段为2.4GHz，868Mz（欧洲）和915MHz（美国），均为免费执照的频段。

2.3 ZigBee与传统通信技术比较

ZigBee®
Bluetooth®
UWBTM
Wi-FiTM
LonWorks®
标准
IEEE® 802.15.4
IEEE 802.15.1
IEEE 802.15.3a
(to be ratified)
IEEE 802.11a,b,g
(n to be ratified)
EIA 709.1,2,3
组织
ZigBee Alliance
Bluetooth SIG
UWB Forum and WidmiaTM Alliance
WiFe Alliance
LonMark Interoperability Association
拓扑网，星型，树形
星型
星型
星型
依赖媒介
P2P，星型，网状
RF频率
868/915MHz 2.5GHz
2.4GHz
3.1-10.6GHz(U.S.)
2.4GHz 5.8Hz
N/A（有线技术）
数据传输率
250Kbps
723Kbps
110Mbps-1.6Gbps
10-105Mbps
15Kbps-10Mbps
范围
10-300m
10m
4-20m
10-100m
依赖媒介
功耗
非常低
低
低
高
有线
电池使用寿命
碱性电池（数月-数年）
可充电电池（数小时-数天）
可充电电池（数小时）
N/A
碱性电池（数月-数年）
节点数
65，000
8
128
32
32，000

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2.4 项目设计依据及参照标准
设计主要依据为：
  《无线电负荷控制双向终端技术要求》
《电力负荷控制实用化考核验收标准》
《远动终端技术条件》GB/T 13729-92
《电工电子产品环境条件》GB4796-4798.85
《地区电网数据采集与监控系统通用技术条件》GB/T13730-92
《电信传输手册》
《邮电局房动力设备及环境集中监控系统》

同时，系统的设计还参照如下技术规范和标准：
GB8566           计算机软件开发规范
GB/T12504        计算机软件质量保 GBJ93-86        
工业电气自动化仪表工程施工及验收规范
GBJ232-82        电气装置安装工程施工及验收规范
GB11920-89       电站电器部分集中控制装置通用技术条件
GB4720-84        低压电器电控设备
JECC144          低压开关和控制设备的外壳防护等级
ANS1488          可编程仪器的数字接口
三、项目方案及功能原理描述
根据学校照明智能化无线管理要求：
（1）监控中心由PC操作系统界面提供即时控制检测所控区域运行状况，建立线路运行数据库数据并永久保持。
(2)系统能达到掌控学校所有回路运行情况，回路故障提示，减少巡检工作量。
（3）项目实施后，控制中心将观察到学校所有楼宇中回路的工作状态,并且能任意对某栋楼宇的某个回路进行开启、关断等实时监控,还具有打印报表和历史查询等功能。
（4）监控平台具有完善的人机界面功能，完备的操作权限限制，能够准确生成维修定单。如图1所示。共包括三个层：监控中心、电控柜（无线照明主控器）层和回路（单灯智能控制器）层。

图1 学校照明智能控制结构图
3.1 监控中心
监控中心为最高层次的服务、管理系统，监控中心服务器通过Internet与LN无线照明主控器连接，发送命令至单灯智能控制器组成的网络，实现回路的远程开关控制、状态、故障检测。操作系统会建立运行日志数据库数据并永久保持，故障提示，打印功能及检修订单打印。
3.2 LN-101无线照明主控器
LN-101无线照明主控器（如图2）是远程控制的中间层, 是Internet与回路网络的信息传输网关，LN-101无线照明主控器根据楼宇结构情况选择安装于电控箱内或电控箱旁。

图2 LN-101无线照明主控器
3.3 智能控制终端
智能控制终端为远程控制的底层，应用LN-WSN-S2智能控制终端（如图3），主要对回路实现开关控制、故障检测等。

图3 LN-WSN-S2智能控制终端
3.4 具体实施方案
在学校的每栋楼宇电控柜内安装一个无线照明主控器，保证与它最近的单灯智能控制器之间的距离不超过100M，智能控制终端安装于教室的吊顶上面，每个智能控制终端可以控制6个回路，根据Zigbee无线控制器在室内安装的实施经验，为保证通信准确无误本项目无线信号需引导到一定的空间条件。现将每个控制单元安装在一个教室或者一个宿舍的天花板上，以便无线信号的传输通畅。如下图所示

开关控制功能：
3.4.1保持原开关控制的手动功能，为开关功能的最高优先级。任何时候能开灯或关灯。
3.4.2无线控制为设置后的执行级，以突发控制和时间控制执行。
3.4.3手动和无线能单独控制灯的开关，仅无线控制会先检测灯的现行状态然后确定相应的操作。不会发生开关灯的事件冲突。

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四、产品的安全可靠性及维护
l 工作安全性
单灯智能控制器和无线照明主控器的安全性具有过载、温升、阻燃保护及报警应急断电功能，整体可靠性-平均无故障运行时间MTBF≥25000h。
无线系统的测、控响应时间≤10秒，亦与GPRS通信服务商有关。
产品能在下列条件下正常工作
1、 环境温度：-25℃～+70℃；
2、 相对湿度：40%～70%；
3、 温度变化率：小于10℃/h，且不会结露。
l 通信距离
1、无线照明主控器与LN-WSN单灯智能控制器的通信距离不小于100m；
2、LN-WSN单灯智能控制器之间的通信距离不小于100m
l 电气安全
系统中LN-WSN单灯智能控制器交流端与外壳之间，常态下其绝缘电阻不小于50MΩ，恒定湿热试验后不小于1.5MΩ。
系统中LN-WSN单灯智能控制器交流端与外壳之间能承受500V、50Hz、历时1min的工频耐压试验而无击穿和闪络现象。
工作稳定性
系统进行工作稳定性试验，通电试验时间不小于2d。
l 产品维护
LN-WSN系统产品主要是依托公网而进行信息的传输，所以一般来说，只要公网中的中国联通、中国移动系统自身不出现信息故障，智能监控系统也不会出现故障。同时，考虑到产品使用中的问题出现在该系统安装过程中，我公司本身就对该系统的安装实行模块备用，随着时间的推移，对于其他外力因素引起的产品故障只需进行产品更新和换代升级即可。

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五、LN-WSN系统市场安装业绩
1999年浙江大学工业控制技术国家重点实验室开始从事无线传感网络研究；
2008年底开发出物联网技术运用城市照明领域.并开发出了第一套系统；
2009年,在听取很多专家的宝贵意见后,对照明控制系统进行功能的修改,达到了比较完善的成果,并进入试安装阶段。
2010年6月,公司进行了第一个试点项目,400盏高压钠灯；
2010年11月,在苏州工业园区进行了700个点的路灯安装,目前在稳定运营的基础上，欲在园区全面铺开；
1月7日常州路灯管理处开始用该司产品，在龙井路、虎丘路、淮河路、宜家弄、空港一村小区路段进行了安装，运行正常。
2011年2月，在牡丹江市前进路100个点进行了安装；
2011年3月，对云南昆明、迪庆公园景观灯无线控制改造，运行正常至今。
2011年4月，对河北承德市中心大街、滨河大街等970个LED路灯实施安装；
2011年4月，山东华艺太阳能路灯安装150盏，调试运行正常。
2011年8月，对湖北大冶东风路、金湖大道等路段1000个路灯实施安装；验收合格，至今运行正常。

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六、 设备、模块型号及报价
联昂科技无线控制系统设备报价
序号
名称
厂家
数量
单价（元）
合计
1
LN-WSN监控软件V1.0
联昂科技

2
LN-101无线照明主控器
联昂科技

3
LN-WSN-S2单灯智能控制器
联昂科技

4
安装调试费另算
联昂科技

总计

供货商信息：
名称：杭州联昂科技有限公司
地址：杭州市朝晖路182号国都发展大厦1栋16C室
联系方式：0571-85451353（电话） 0571-85452523（传真）
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