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智慧路灯控制系统可行性分析报告

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2020年4月19日
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智慧路灯控制系统

可行性分析报告

7月26日

目 录

1 项目背景 3
1.1 路灯规模 3
1.2 路灯管理现状 3
1.2.1 控制落后 3
1.2.2 操作不便 3
1.2.3 灯况不明 3
1.2.4 设施被盗 4
2 路灯照明发展趋势和市场需求 4
3 项目概况 6
3.1智慧照明控制系统 6
3.2 关键技术分析 7
3.3 系统优势 9
3.3.1 节能环保 9
3.3.2 五遥功能 9
3.3.3 安全防护 10
3.3.4 智慧管理 11
3.3.5 便捷维护 11
4 项目技术节电优势 12
5 节电效益分析 12
6 项目意义总结 13

1 项目背景
1.1 路灯规模
全球照明用电占全部用电的20%，而其中的很大一部分又是用在户外照明。据统计中国已经安装的路灯大约有2亿盏之多，还在以每年 万盏的速度增加。路灯的平均功率大约是200瓦，假定每天开启时间为10小时，那么每天就是2度电，365天就是730度电，2亿盏就是1460亿度电。而中国最大的水电站长江三峡水电站的26台机组完全投产以后每年的发电量才847亿度电。因此所有路灯所用电量大约为2个三峡电站的发电量。这绝不是一个小数字。
1.2 路灯管理现状
1.2.1 控制落后
当前路灯控制还停留在手动、光控、钟控方式。受季节、天气和人为因素影响，自动化管理水平低，经常该亮时不亮，该灭时不灭，极易造成极大的能源浪费，增加了财政负担。
1.2.2 操作不便
无法远程修改开关灯时间，不能根据实际情况（天气突变、重大时间、节日）及时校时和修改开关灯时间。
1.2.3 灯况不明
现有路灯照明设施的管理工作主要采用人工巡查模式，工作量大。故障不能实时、准确、全面地监控整个照明系统的运行状况，缺乏有效的故障预警机制。有时因维修不及时还会诱发安全事故，危及大众的生命和财产安全。
1.2.4 设施被盗
城市路灯覆盖面积大，管理手段落后，无法准确发现电缆盗割、灯头被盗和断路，一旦出现以上情况，势必给政府带来巨大的经济损失，同时影响市民的正常生活。
2 路灯照明发展趋势和市场需求
随着中国城市化水平的不断提高，城市的路灯照明系统也不断扩大，路灯照明是城市基础设施的组成部分，在城市的交通安全、社会治安、人民生活和市容风貌中居于举足轻重的地位，发挥着不可替代的作用，而且标志着城市实力和成熟的程度。当前中国照明用电占总发电量的20 %左右，而户外道路照明约占整个照明用电量的30％。由于传统的路灯节能系统存在着智能化程度低、照明资源浪费等问题，仍以低效照明为主，各大城市路灯能源利用率普遍不高，让路灯的电费和管理费用成为政府一项巨大的财政支出。
近年来，道路照明设施随着各地经济和交通的发展，其规模及数量越来越大，道路照明耗电在迅速上升。
以深圳市为例。 统计的四区(罗湖、福田、南山、盐田)路灯系统光源安装总功率为10294KW，镇流器损耗按光源安装总功率18%计算，照明线路损耗按5%考虑，路灯每年亮灯小时数按4000小时计，则：
路灯系统电气安装总容量为10294X（0.18+0.05）=12661千瓦。 路灯系统每年耗电为12661X4000X10-4=5064.4万度。
年耗电5064.4万度是什么概念呢？大亚湾核电站年发电能力约为140亿度，5064.4万度占其0.36%。
由上可见，路灯系统的耗电相当可观。正因为此，道路照明节电已成为日益受到重视的话题。近年来很多地区发生的日益严重的电荒，更使许多部门认识到这一当务之急。
提高中国道路照明的节约水平和智能管理水平，是整个社会节能减排的重要组成部分，对于治理环境污染、城市雾霾和能耗严重等问题有着十分重要的作用。
根据调查，中国道路照明有以下特点：中国小型城市在21 :00 后，大中城市在24 :00 后，道路上几乎空无一人，即便是北京、上海、广州这样的繁华都市，凌晨2 :00 以后，道路上也已罕见行人、车辆，从这一时段直至次日清晨为极低交通流量。可是在绝大多数道路上依然保持较高照度，造成资源的巨大浪费，没有必要。
当前在中国广大的中小城市，80%-90%道路照明依然采用最传统的照明设备，基本没有节能措施，如果智慧照明控制系统技术，凭借改造费用低（仅为传统LED照明改造费用的1/3左右）、工程量小、时间短的突出优势，能够帮助很多地区提前实现路灯节能目标，蕴含巨大的市场前景和社会效益。
3 项目概况
3.1智慧照明控制系统
智慧路灯控制系统是基于电力线载波与GPRS结合的路灯控制系统，实现城市路灯照明控制的自动化。该系统采用电力线载波通信方式，它将所有的路灯连接到计算机上，并经过计算机监视所控区域内的路灯工作状态，可随时设定开关时间、路灯开启比例或单独一个路灯的开与关。
任一路路灯的工作电流和温度均可随时查询，路灯损坏时可实时报警，以便于快速维修；当夜晚（或光线较暗）来临且处在交通高峰时，路灯全部开启，交通高峰期后，进入按比例开启，如午夜之后70%；在凌晨之前时段，路灯开启比例能够降到40%等，这样既兼顾了照明需要，又减少了电力浪费。
该系统设计符合国家及电力部和国际有关标准，为自主设计市政设备管理产品。它建立在电力线载波远程通讯技术基础之上，对难于管理的用电设备，例如路灯、公共场馆照明设备等，能按设置的时间自动或人工对分区，分线路进行断电或供电，节能的同时延长了灯具的使用寿命。既可自动定时开关，又可按作需要分不同路段、不同区域，在不同的时间段设置自动开关；还可对路灯实行某时段自动全开关，某时段灯杆间隔自动开关。
能够根据工作和生活的实际需要，事先设置区域、路段、时间段进行定时开关自动控制，也可实时进行开关控制。根据需要按照不同季节和天气变化，在微机上事先设定时间，系统就可自完成开关，不但节省了人力，更排除了人为因素产生的矛盾和失误，有效节约了电能。路灯，路灯整夜长明，现在只需要在微机上设定好工作时间，路灯就会在这一程序下自动变成间隔灯杆亮，还可对防范重点部位（区域）亮、安全地段（区域）不亮或少亮、有活动有需要的地方亮，无活动无需要的地方不亮或少亮，仅此一项就节电40％一切只需操作员在微机上轻松完成。
该系统对电线（路）路灯故障有监测的功能，操作员极易发现线路故障的地点和位置，只要通知维修人员，就能及时排除故障。如：路灯维修，以前是大白天开着所有路灯，才能一个一个查找故障，显然是浪费。现在只要上微机查看，记下故障灯杆号，就可直奔该灯杆去检修，目标明确，工作效率大大提高。
安装该网络系统，不破坏设施现状和周围环境，不影响正常的工作和生活秩序，施工简捷、工期短，是当今提倡的节约型社会一个很好的科学智能化管理设备。

3.2 关键技术分析
路灯管理系统方案

单灯控制器自组网技术经过智能化、精细化、模式化的控制方式，能有效的帮助客户实现路灯的节能效果，并能够在短期内收回投资。
开关控制器：能够精细化的控制任一盏、一路或某自定义路灯的开关 ；
调光控制器：能够精细化的控制任一盏、一路或某自定义路灯的调光；
状态查询：查询路灯状态、负载等数据；
定时控制：定时控制如定时开关灯、分时段调光等；
故障报警：路灯出现故障时，向监控中心报警显示故障灯号；
远程显示：远程显示路灯系统组织结构以及耗电等重要信息，实现办公室内实时监控，掌握现场第一手资料数据。
3.3 系统优势
3.3.1 节能环保
假设每盏灯的功耗为230W，采用光控+经纬度控制，每天将节省5%照明时间，以每天11点30分以后50%功率计算，总节能将达到30%。那么假设每盏灯每天亮灯时间为11个小时，那么每盏灯每年耗电为：230W×11小时×365天=924度，每盏节电：924度×30%=277度，每盏节电金额：277度×0.88元=244元，也就是说每年每盏灯将节点244元，每盏投资700元，那么投资在3年以内（2.8年）。
3.3.2 五遥功能
体验一机在手，轻松掌握！智慧照明控制系统采用超越传统“三遥”功能的“五遥”功能，电脑、平板电脑及手机可随时地进行监控管理：
l 遥控功能：应用远程控制技术，完成改变运行设备状态的命令。例如：开关控制等。
l 遥测功能：应用远程测量技术，传输被测变量的测量值。
l 遥信功能：应用通信技术，完成对设备状态信息的监视，如告警状态或开关位置等
l 遥调功能：远程调节，接受并执行遥调命令，调节节点输出比率（LED灯头和多灯头适用）。
l 遥视功能：在重点地段或有夜景景观的地点安装摄像机，在监控中心能够直观地监视夜景及控制情况。
3.3.3 安全防护
城市路灯覆盖面积大，管理手段落后，无法准确发现电缆破损漏电、盗割、灯头被盗和断路，一旦出现以上情况，势必给社会带来巨大的经济损失，以及危害人民群众的生命财产安全。
智慧照明控制系统，具有线缆全天安全监控及防盗功能，具备上位机、短信、邮件报警功能：
l 具有线路漏电检测自动报警功能
l 具有自动断电报警、来电提醒功能
l 具有意外开灯、意外关灯报警功能
l 具有三相电压缺相报警功能
l 超负荷检测：能够设定线路最大允许负荷，当负载超限时提供报警
l 门磁检测：支持门磁开关量检测，当控制柜被开启时产生报警。
3.3.4 智慧管理
智慧照明监控系统实现时控+光控+经纬度控制+手动控制的智能综合控制，能够根据所在城市经纬度、不同天气季节的关照变化、特殊照明需求（如配合交通路口、公安交警摄像头的照明需求等）、特殊节假日照明需求等，按需开闭路灯及调节功率，在节约用电的同时，做到光资源的按需分配。另外，用户能够在专家分析能耗报表系统以及资产管理系统上，根据不同需要自定义统计的对象、内容等，并对各类查询、统计报表的样式等进行编辑和管理：
l 实现对集中控制器、组、节点的查询功能；
l 自动计算、统计、查询照明配电箱的用电量、亮灯率等数据；
l 支持远程抄表，方便统计电费。
3.3.5 便捷维护
当前大多数城市照明设置管理工作主要采用人工巡查模式，不能实时、准确、全面地监控全城的路灯运行状况，缺乏有效的故障预警机制。不但工作量大，还浪费人力、物力、财力。
智慧照明监控系统拥有灯具故障检测报警/线缆安全防盗报警/数据采集管理/GIS地理信息系统等强大功能。
该系统对电缆、路灯故障具备检测功能，操作员极易发现线路故障的地点和位置，只要通知维修人员，就能及时排除故障。如：原有的路灯维修，白天时间需要开着所有路灯，一个一个查找故障，或者晚上彻夜巡线，不但工作效率滴且浪费人力、财力。现在只要登录微机查看，记下故障灯杆号，就可直奔该灯进行维修，目标明确，工作效率大大提高。
4 项目技术节电优势
（1）保留原有路灯设施，路灯上仅增加控制模块。
（2）利用无线传输技术、实现路灯的远程单灯控制。
（3）提高了灯具的使用效率，延长了灯具的使用寿命。
（4）实现路灯故障自动远程报警。
（5）路灯改造工程量小，改造费用极低。

5 节电效益分析
根据调研，永安县已安装的路灯总功率为1452.2千瓦，按照每盏灯一天工作10.5小时，每度电0.8元来计算，永安县路灯一个月的的耗电量在457,443度电，电费36.6万元，一年得电费在439万元左右。按照节点效率20%，一年能够为永安县的路灯管理所带来87.8万元电费的节省。
6 项目意义总结
智慧路灯管理系统是一个现代化、智能化的城市照明管理系统，体现都市的现代化、精细化的管理水平，由后台云系统、智能照明控制终端、无线数传机等组成的控制系统能够让管理人员远程对全市各个控制网点信息一目了然。
各处的路灯启闭情况、路灯的故障问题能够及时、有效地经过系统告警反馈给管理员，能够大大提高控制的效率和缩短抢修的时间，有效地提高工作效率，节省人力、物力和财力。智慧路灯控制系统实现了对城市路灯的理想控制、自动监控和运行管理，为城市的照明控制和管理水平，提升城市的品牌形象。操作人员和管理人员足不出门就能够了解各处的运行情况，做到有的放矢，克服了人工查询的盲目性，提高运行的稳定性，对城市的照明及维修和人力、物力的节约起到了积极的作用，同时提高了工作的效率。
智慧路灯控制系统的启用将会很大程度的为永安县的路等建设和管理增添新的活力，同时加强路灯防盗设施的监控和管理，将城市的道路照明控制节能控制和自动管理推向智能化、节能化、环保化、自动化，使城市尽显现代化信息。
7工程案例
7.1福建省示范项目云霄县照明节能改造
项目背景：
福建省城市道路照明节能改造示范工程，采用LED路灯配合最新一代单灯智能控制系统，以合同能源管理模式，不但实现政府零投入，还实现了节能盈利。
项目规模：
云霄LED路灯智能系统改造示范工程为县城区域87.42公里道路照明，约7000盏路灯，使用LED路灯及单灯控制器系统，采用“企业投入+路灯管理“的合同能源管理模式。
项目成效：
该项目为旧城改造智能控制项目，可实现节能效益2367.5万元，政府则将每年省下来的电费，用于偿还企业建设，维护路灯的投入。
案例照片展示：
(1)配电箱改装前后对比
改装前 改装后

(2)现场照片

7.2广深高速LED单灯智能监控改造项目
项目背景：
广深高速全长122.8公里，全封闭、全立交，全线设有路灯照明。作为国内较为先进的高速公路，经历了三代照明控制系统的变更，当前采用的是由我司提供的第四代单灯智能控制系统方案，是当前全世界具备最先进照明监控科技的高速公路项目。
项目规模：
全程7000多盏路灯，均采用单灯控制器及集中控制器。
项目成效：
该项目为高速公路照明节能改造项目，采用了单灯控制系统方案后，达到了如下成效：
节能环保。实现按需照明，节省30%的照明用电，创造城市低碳生活；
便捷维护。单灯故障报警，免人工巡线，节省维护成本，提高运维效率；
安全防护。线路破损或设置被盗即时报警，防止出现财产损失及公共安全事件；
智慧管理。采用监控中心、平板电脑及手机即可随时随地对每盏灯进行监控管理；

7.3沈阳大四环新建路段照明智能控制项目
项目背景：
辽宁省沈阳市四环快速路新建工程，为第十二届沈阳全运会重点工程（简称大四环），是沈阳三环高速公路的延伸和南拓，并为即将举办的全运会做足准备。该项目建成后，将实施全程监控，对全线照明实施智慧化管理，打造成为国内标准最高、功能最完善、具备国际先进水平的高速公路。
项目规模：
全长135公里，全部采用LED灯配合单灯控制系统进行智能控制，总计数量15000盏。
项目成效：
该项目为新建路段照明智能监控项目，采用单灯控制系统方案后，体现了如下管理优势——
1、 分区域光控、时控结合，按需开闭路灯
2、 在线自动巡测、手动巡测和选测
3、报警处理
4、查询日志功能
5、互联网自动校时系统
6、远程实时查询
在便捷维护及管理的前提下，还可实现节能效益。其中照明用电可节约30%-40%，更可节约人工维护成本及避免线路、照明器材等财产损失。