智慧灯杆智慧城市道路智慧照明云平台综合解决专业方案.docx
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1、智慧灯杆-智慧城市道路照明云平台综合处理方案目 录1.城市道路智慧照明41.1 智能化管理的路灯改造方案迫在眉睫 .51.2智慧路灯是智慧城市的最佳入口和服务端口92.我国路灯规模巨大122.1路灯存量巨大且稳定增长122.2我国城市道路建设推进路灯建设142.3城镇化的持续推进,加快路灯的基础设施建设153.智慧照明技术比较和效益分析173.1电力载波和ZIGBEE通讯173.2 城市道路智慧照明建设效益明显203.3政策频出,大力推广智慧照明214.解决方案以及产品介绍234.1 产品简介244.2 产品功能及规格说明25 1. 城市道路智慧照明 1.1智能化管理路灯改造方案迫在眉睫 城市
2、道路照明是城市公共设施关键组成部分,而伴随城镇化建设推进,城市道路照明路灯数量越来越多,能耗越来越高,供电趋于担心。另外,城市照明维护工作和高昂维护成本(人工控制、路灯巡查等),给城市管理造成了巨大困难。管理部门需要更有效率管理和节能方案,从而推进城市照明科学管理和绿色节能。依据道路照明专业委员会统计,在全国811座城市中已经有263座城市道路灯管控采取了“无线三遥(遥控、摇信、遥测)智能化控制系统”。 依据“十二五”城市绿色照明规纲要课题组对包含全部直辖市、省会城市、计划单列市在内81个关键城市统计,智能监控仪总数最多,已达21826点,分别为时控、光控和防盗监控点3倍、6.8倍和9.2倍。
3、 图表 1:道路照明控制系统情况现在,中国城市道路照明系统大部分没有采取网络化监控管理,“三遥”智能化控制系统只能以区域为单位对照明设备进行远程开关灯控制,多数城市路灯开、关控制仍由每台变压器(配电箱)分散控制,这种控制方法缺乏灵活性,并不能实时获取每盏路灯情况,也无法依据实际情况对路灯进行单灯控制和监控,调整路灯亮度,无法实现有效节能。这种城市照明监控和管理方法相对简单、粗放,服务质量和节能水平偏低,已经无法满足现代化城市照明需要。图表 2:城市照明传统管理模式存在弊端路灯节能改造有两种方法:第一,对已经有路灯灯头进行更换,就是把传统高压钠灯或是金卤灯之类光源换成新型LED光源;第二,在现有
4、基础上对路灯进行升级,即在现有路灯上安装单灯控制器,是物联网技术新产品,新型单灯控制器能够使路灯控制智能化,并能够经过0-10v、PWM等接口使调光降功率运行;既提升了城市路灯整体控制实现智能化,又能够达成节能减排目标。所以,二次节能显著、含有智能化管理照明方案成为路灯管理热点。1.3城市道路智慧照明系统呼之欲出现在,在原有“三遥”系统上,城市道路智慧照明系统以地理信息系统(GIS)平台为基础,融合大数据、云计算、物联网等技术,深入实现单灯节能管理、设施安全监测、资产管理和生产管理等功效。图表 3:城市道路智慧照明系统智慧照明,是智慧城市关键组成部分。它应用城市传感器、电力线载波/ZIGBEE
5、通信技术和无线GPRS/CDMA通信技术等,将城市中路灯串联起来,形成物联网:1) 实现对路灯远程集中控制和管理,含有依据车流量、时间、天气情况等条件设定方案自动调整亮度、远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程抄表等功效2) 智慧路灯能够有效控制能源消耗,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。3) 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,对包含民生、环境、公共安全等在内多种需求做出智能化响应和智能化决议支持,使得城市生活照明达成“智慧”状态。图 表 4:城市道路智慧照明系统智慧照明系统能够依据道路行人和车流量改变,在满足市民生活需求和确保社会治安需求前
6、提下,经过自动降低照明亮度或采取隔一亮一、单侧亮灯等自由组合路灯控制方法,实现按需照明、节能降耗。和现在整体路段一个开关控制方法相比,智慧照明系统依靠远程管理,对城市路灯计划设计、工程建设、日常巡查、维修管理等进行网络化、精细化、规范化、日常化管理,改变传统人工巡查模式,降低管护人员、车辆外出巡查次数,对管辖照明设施实现智能监控、筛选,定位故障灯具,立即发觉路灯故障、老化、短路及短路等问题,全方面真实监测亮灯率、故障灯率等数据,大大减轻维护人员劳动强度,并有效降低维护成本。图 表 5:智慧照明建设效益显著现在,全国已经有多座城市开始智能照明管理系统试点工作,采取城市照明管理系统城市已达263个
7、,覆盖率32.42%。伴随城市照明行业连续发展,将有更多城市采取城市智能化控制系统。城市智能照明关键应用在道路照明方面,景观亮化、公园广场、学校小区等区域照明智能化监控市场尚处于刚刚开启阶段,智能照明市场未来增加还有很大空间。1.3智慧路灯是智慧城市最好入口和服务端口城市拥有数量众多路灯,是最密集城市基础设施,便于信息采集和公布。智慧路灯未来是物联网关键信息采集起源,城市智慧路灯是智慧城市一个关键组成部分,能够实现城市及市政服务能力提升,也是智慧城市一个关键入口,可促进智慧市政和智慧城市在城市照明业务方面落地。智慧路灯经过集成传感器,采集城市信息,在未来将产生智慧城市所需多种大数据。数据上传到
8、云端,在云端形成大数据。这些数据可和政府内部交通系统、警务管理系统、财政管理系统和采购管理系统进行交互,为智慧城市大数据应用提供多个数据支持。数据在分析和处理后,图 表 6:智慧路灯图例智慧路灯能够依靠LED路灯和智能控制平台,集成WIFI基站、摄像头、红外线传感器、雷达、电子显示器、充电桩、电子等,变成一个信息载体,实现数据监控、环境保护监测、车辆监控、安防监控、灯杆屏、地下管网监控、城市洪涝灾难预警、区域噪声监测、市民应急报警等。图表 7:智慧路灯集成模块现在,智慧城市建设正在全国如火如荼进行。智慧城市经过物联网、大数据、云计算等技术,完善城市公共服务,改善城市生活环境,使城市变得更智慧。
9、智慧路灯是智慧城市概念下产物,伴随“智慧城市”建设日益推进,利用路灯逐步智慧升级打造物联网信息化网络平台将发挥更大作用,从而拓展城市智慧化管理服务。作为智慧城市基础设施,智慧照明是智慧城市关键组成部分。而且智慧城市还处于初步阶段,系统构建太复杂,城市照明是最好一个落脚点。智慧路灯能够融入信息交互系统和城市网络化管理监控体系之中,而且作为关键信息采集载体,路灯网络能够延伸到停车综合管理网、环境监测网络、充电桩网络等,实现N+网络合一。图表 8:智慧路灯成为智慧城市端口2. 中国路灯规模巨大近些年来,中国城市建设展现高速增加态势,而作为城市基础建设一部分,城市照明行业2.1路灯存量巨大且稳定增加作
10、为城市照明主体,城市道路照明伴伴随中国城市建设高速发展,取得了快速增加。国家统计局数据显示,从至,中国城市道路照明灯数量由1053.15万盏增加到3000万盏以上,年均复合增加率超出11%,城市道路照明行业保持连续快速发展趋势。图表 9:中国城市道路照明灯(千盏)及增速近几年,伴随中国路灯LED改造工程开展,中国LED路灯渗透率在不停提升。中国LED路灯市场渗透率为4.21%,达成8.02%,为14.7%。截止到,中国LED路灯市场渗透率超出20%。依据CSA Research测算,估计到,渗透率将提升到39%。未来伴随智慧城市深入推进和LED路灯渗透率提升,智慧路灯未来发展空间巨大。路灯市场
11、有巨大存量和增量,1) 截至,中国路灯存量超出3000万盏2) 假设每十二个月路灯增加速度为10%伴随中国交通道路建设不停成熟,估计到中国路灯保有量将达成5000万盏。2.2中国城市道路建设推进路灯建设城市道路照明工程属于城市基础设施建设,是国家投资公共设施建设一部分。国家对于城市道路建设投入对城市照明行业市场改变趋势相关键影响,而城市道路建设长度及面积将会直接决定城市道路照明路灯数量。近些年来,伴随国家对道路建设连续投入,中国城市年末道路长度和面积连续多年增加。国家统计局数据显示,从至,中国城市实有道路长度从22.3万公里增加到33.6万公里,年均增加率4.25%。图表 11:-末中国城市实
12、有道路长度及面积2.3城镇化连续推进,加紧路灯基础设施建设作为城市公共市政建设一部分,城镇化建设将直接推进城市照明行业发展。多年来,中国城镇化进程快速推进,城镇化率逐步提升,在-,中国城镇人口从5.62亿增加到7.71亿,城镇化率从42.99%增加到56.1%,年均增加2.45%。中国城镇化还将不停推进,国家对城镇化建设投入会继续加大。所以,国家对城市道路照明等基础设施建设将连续投入。图表 12: 年- 年中国城镇化情况照明能源消耗巨大,效率有待提升依据中国电力企业联合会最新汇报,全社会用电量为5.32万亿千瓦时、同比增加7.5%。中国照明学会和华通人企业调查研究表明,道路照明用电量占全部照明
13、用电量29%,约占全社会用电量9%,位居各领域照明用电量之首。图表 13:中国各领域照明用电量分布传统路灯通常以钠灯为主,能耗高且耗损大,而LED路灯能够降低耗电量,综合节能率能够达成50%以上,假如再经由智能改造,LED综合节能率能够达成70%以上。国家统计局数据显示,中国发电量为5.618万亿千瓦时。假设道路照明用电量占9%,那么就是5056亿千瓦时。考虑到中国城市道路智慧照明工程渗透率还很低,假如中国路灯全部经过智能改造,以20%平均节电率计算,则每十二个月可节省电量超出1000亿度电。从节能角度来看,中国政府有强烈动力实施智能路灯改造。3. 智慧照明技术比较和效益分析3.1电力载波和Z
14、IGBEE通讯在城市智慧路灯控制领域,GPRS + ZigBee和GPRS + 电力线载波通信方法是两种主流技术。图表 14:路灯控制技术优缺点比较图表15:技术结构图其中,GPRS 技术适适用于远距离传输,ZIGBEE和电力线载波技术适适用于短距离组网应用,假如把这两种技术结合起来,可充足利用各自优势。GPRS技术负责远距离(监控中心和现场)数据传输,而ZIGBEE和电力线载波技术则负责子网(集中控制器至单灯控制器)内节点数据采集。对于采集点分散、采集环境恶劣而对实时性和可靠性要求比较高场所,这种组网方法很适宜。城市智慧照明系统中,因为传输数据量不大,ZigBee、电力线载波技术等全部被应用
15、于路灯控制和管理。 电力线载波技术经过电线传输数据,方便快捷,但传输距离短、信号损失大、脉冲干扰严重;而ZigBee技术含有低成本、低功耗、组网灵活等优点,但对动态环境适应性、稳定性稍差。图表 16:电力线载波和ZigBee技术比较现在在城市公共照明单灯智能化监控领域,电缆线载波通信是底层通信技术主流方向,在实际应用中约占90%百分比,而且保持不停增加趋势,ZigBee技术也有一定应用,约占近10%市场份额,其它技术应用较少。3.2 城市道路智慧照明建设效益显著经过一组数据对比,能够清楚看到节能效果。以250w高压钠灯为例,应用城市智能道路照明控制系统后,单盏灯天天亮12个小时,天天晚上6点至
16、8点,10点至12点功率降至70%,凌晨12点至6点功率降至30%。根据1元/千瓦时,每十二个月每盏灯能够节省费用约800元,每十二个月每10万盏灯可节省费用近8000万元。图表 17:节能效益(单盏路灯)城市道路智慧照明系统不仅提升运维效率,同时降低维护成本,降低费用支出。以某市为例,采取城市道路智慧照明系统后,运维成本十二个月降低了56%。图表 18:运维巡检方法对比图表 19:改造前后,运维成本对比城市道路智慧照明建设内容关键包含:中心系统、中心设备、现场监控设备。经过综合测算,每个灯杆平均成本约为1200元,整体市场规模超出上百亿,市场空间巨大。下面根据城市规模对投资规模进行估算。图表
17、 20:成本估算3.3政策频出,大力推广智慧照明伴随物联网、下一代互联网、云计算等新一代信息技术广泛应用,智慧城市已成为肯定趋势。多年来,智慧城市新政频出,中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方法推进智慧城市建设, 智慧路灯作为智慧城市建设中关键组成部分,估计未来仍然会得到政策支持。图表 21:政策大力支持智慧照明4. 处理方案和产品介绍伴随智慧城市推广力度加大,节能型LED更适合替换大功率钠灯,不仅能够节省很可观电能损耗,也能够降低环境压力。同时伴随汽车工业飞速发展,中国石油消耗对外依存度连续升高,年已达58.1%,石油短缺局面日益加剧。电动汽车发展对中国含有重大意义,首
18、先能够提升电能替换,有效降低单位GDP能耗,其次能够有效破解环境约束,处理雾霾等大气污染问题。于是提出了一个基于LED市政路灯和电动汽车充电桩一体化设计方案,可有效利用市政路灯改造后节省出来配电容量安装充电桩。广泛分布于城市街道一体化充电桩在确保道路高效照明同时,为电动汽车充放电提供接口,含有保护、监测、控制、通信、计量等功效,便于主站系统实现对路灯和电动汽车充放电状态远程监测和控制。该方案可行性强,适合大规模推广,能够很好地处理充电桩、充电站建设过程中征地难问题。伴随城市发展推进,智慧城市不停完善,城市WIFI热点覆盖,城市小型微基站站点覆盖,城市道路视频监控,城市传感层(PM2.5监测,车
19、流人流量监测等)需求加大,也促进了智慧灯杆多样化应用体系,充足结合城市道路现有路灯资源,以路灯为载体,来构建智慧城市建设,将成为未来一大趋势,同时也合理使用了市政道路公共资源,避免反复资源浪费。4.1 产品介绍智慧路灯是一个集成多种信息设备技术创新复合应用智慧路灯产品,含有智慧照明、WIFI 热点、环境信息采集、安防及道路智慧监控、信息公布、应急可视报警和电动汽车智能充电条等多个功效。产品采取模块化结构设计,用户可依据不一样需求和不一样应用场所,选择不一样功效模块,为业主和其服务最终使用者提供愈加好服务和基础设施。产品下图所表示:4.2 产品功效及规格说明智慧路灯系统由七大应用子系统组成:LE
20、D 路灯监控子系统、网络多媒体信息公布子系统、无线 WLAN 子系统、智慧监控子系统、环境传感监测子系统、充电桩子系统和视频语音求援子系统。各应用子系统能够依据实际需求联合运作,用户也能够依据实际情况选择不一样应用子系统进行组合应用。4.2.1LED智慧 LED路灯子系统LED 灯具采取高压压铸成形外壳,外部静电喷塑处理。采取导热系数高材料及铝合金散热。灯具转角具调整器并标有调整刻度尺,可上下 45 度调整,模块化模组设计,标准安装接口,实现快速维护更修。配合终端控制器实现远程开关、调光、电能数据和灯具状态查询。用户可依据不一样需求自选灯具。4.2.2 、 网络多媒体信息公布子系统LED 灯杆
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