路灯节能监控可行性报告.doc

rainbow人博城市灯光节能监控管理可行性报告南京人博科技有限公司地址：南京市常府街85号新大都广场乙楼7bc座 电话 传真司网站： 电子信箱：目 录目录 01前言 02一 南京人博科技有限公司简介 03二 实施建立城市灯光监控管理系统办法 04三 我国路灯照明现状 06四 我国节能工作的现状及阻力 07五 城市灯光监控管理系统功能简介 08六 对已经安装的节能设备纳入本系统的实施 24七 人博城市路灯节能监控系统实施案例25前言人口、节能和保护环境是当今世界普遍关心的三大社会问题，并直接影响到人类社会的可持续发展。而节能和环保问题更为引人注目。自上世纪70年代出现世界性能源危机后，绿色照明节能已引起人们重视。所谓绿色照明是指在节约能源和保护环境照明的一种通俗而形象的描述，其内涵是选用光效高的优质节能的照明产品，再运用智能监控管理的科学方法，从而创造出一个功能合理、经济适用、节约能源的照明环境。节约用电从两个方面来讲，都是十分重要的。一是从资源利用角度来讲，合理利用有限资源、保证有限资源充分使用，必须节约用电；二是从用户自身的经济利益讲，为达到以最少的支出获得到最大的利益，也必须节约用电。 因此，节能不仅是一种社会责任，更是双赢之举，既节约资源，又降本增效，符合单位企业的长远发展利益。 编者：姜 文一 南京人博科技有限公司简介南京人博科技有限公司是专业开发、生产、销售rb人博【电力设备保护/节能装置】（俗称节电器）产品的高新技术企业。公司始终坚持以市场需求为导向，以尖端科技为依托，通过自主研发及与欧美发达国家和国内著名高校研究机构的技术交流与合作，目前公司业已发展成为一家在国内独具优势的专业电能管理设备制造商和专业的电能管理服务提供商。作为专业提供商，我们可根据不同用户的不同用电特性及其特殊要求，通过向其输出一系列规范化的电能审计服务，以使我们向用户所提供的每一套解决方案都更具有针对性，从而确保了用户能够以最小的投入来获取最大的用电成本控制收益。公司引入现代化的企业经营机制和理念，广泛吸收高新技术人才，追求以人为本的企业文化。公司凭借先进的产品、雄厚的技术实力和高度的责任感为用户提供全面的节能、节电解决方案, 以最强的技术支持和卓越的品质服务，打造人博rainbow卓越的品牌。公司现已推向市场的产品有10大系列、上百个规格，应用领域涉及工业、商业、市政、文教、政务、医疗等行业，并通过遍布在全国各地的30余家分销机构，在全国二十余个城市和地区上百家的客户当中得到应用，取得了良好的社会效益和经济效益。二 实施建立城市灯光监控管理系统办法人博公司的基础： 具有高尖端的技术、过硬的产品质量、雄厚的资金实力人博公司的目的： 建设城市路灯监控管理系统，运用自主开发技术和进口设备，路灯节能达30%左右人博公司的诺言： 投入所需的设备、技术和施工材料等资金，政府能在13年内收回投资成本。建立系统的方案： 1）由各级政府牵线，与市政各级部门协调，签订意向协议；2）根据路灯照明的不同要求，建立技术方案和投资总额报告；3）商议建立系统后节电数额计算方法及回收投资时间表；4）与市政部门签订建立系统合同书；5）人博公司配备系统所需的设备和技术人员；6）委托施工单位建立自动化监控节能管理系统和控制系统；7）组织和地方人员对整个系统进行技术培训和维护；地方政府的业绩：实现城市照明高效监控和管理，合理配置资源，降低能耗，提高路灯管理工作效率，方便人民群众生活。利用国际先进技术，无需政府财政投资，建立灯光自动化监控管理系统和节能控制系统，解决国家电力资源紧张这一矛盾，提高了城市市政建设硬件水平。针对城区路灯维护工作量非常庞大这一特点，采用灯光监控系统，将只需要较少的人员，管理日益增多且品种繁多的灯光系统，实现城市灯光网络的安全、可靠、高效运行。投入运行城市灯光监控系统大大提高管理部门对于城市灯光的管理和业务水平，节约路灯巡视和值班人员及灯具消耗等造成的各种费用。运用该系统还可以避免白天意外亮灯（费电）或夜间大面积路灯熄灭的现象，甚至可有效地防止电缆、灯具被偷盗等情况。使用该系统后值班人员可以根据报警信息应急处理因各种情况而发生的开路、短路故障，避免事故发生。这样体现了工作高效益，改善了投资环境，提升了城市软硬件设施，改善了城市居民的生活环境水平，提高了政府形象。三 我国路灯照明现状1、随着经济的繁荣，城市的发展，路灯数以万计，日夜照明消耗大量的电能，电力品质诸多问题的存在也使得路灯照明损耗大量的电能，同时依靠人力控制路灯的方法也不能适应发展的需要，随时开关、查找故障和维护是一项非常繁琐和耗费人力的工作。2、据调查，城市公共照明在我国照明耗电中占30%的比例，约439亿kwh，以平均电价0.65元/kwh计算，每年开支285亿元。3、我国小型城市在夜晚9点后，大中城市在午夜12点后，道路上几乎空无一人，即便像北京、上海这样繁华的都市，凌晨2点以后，道路上也已罕见行人及车辆。从这一时段直至清晨6点路灯熄灭，在低交通流量的道路上仍然保持较高照明亮度显然没有必要。4、以城市照明高压钠灯为例，由于我国城市电网技术落后，造成线路的电压波动大大超过国际标准，许多地区的电压波动甚至超过额定电压的15%左右，特别是在后半夜电负荷的减少，使得电网电压有时接近245v，致使路灯灯泡的实际使用寿命平均不到一年，而灯泡的设计寿命为5年（24000小时），造成灯泡极大的浪费。5、在市政开支极度紧张的今天，国内绝大部分城市和地区均采用路灯隔盏关灯的省钱方法，其中的弊病不言而喻不仅导致路面照度分布不均，给社会治安及交通安全埋下隐患，而且不能避免后半夜电网电压的升高对路灯寿命的减损，因而不能称为真正意义上的节能。四 我国节能工作的现状及阻力1、全国的路灯部门，仍然是执行计划经济的运行方式，修建公路装多少路灯是建委和计委及财政的事，路灯部门只负责维护，节电效益体现不到他们身上，因而他们对节能兴趣不大，而主管部门对实际运行缺乏了解，所以一个项目很容易在部门之间踢来踢去。2、现阶段建设资金尤其是市政资金极度紧张，相应的法规、制度不建全，很少有人敢向节能领域大力投资，使得路灯节能推广异常困难3、为何国家大力提倡节能十几年了，而节能工作却一直推而不广呢？其中一个重要原因就是投入不足，使得许多产品还仅仅是实验室产品时就匆匆上市，结果远远不能适应各种复杂的实际运行工况。产品质量的不过硬，也就是造成人们常说的节电不节钱的情况发生的重要原因。4、节能产品的市场推广，是一个耗力、耗时、耗钱的系统工程，没有大的资本做后盾，市场很难打开，很多好的产品也就夭折了。五 城市灯光监控管理系统功能简介（一）、系统工作原理该系统分为中控室和现场监控、采集设备两个部分。如下图：中控室通过无线网络和现场设备完成信息交互。中控室硬件主要由控制服务器和数据库服务器、无线接入设备、gps校时设备、光敏感应设备等组成。软件由主台软件、前置机软件、gis地理管理软件、报警软件、数据库管理软件、安全管理软件等组成。中控室软件具备对所有现场设备的自动和手动控制、现场设备采集数据的接收、报警、软件使用人员的分级管理、安全管理等功能。现场设备由控制模块、采集模块、通信模块、防盗模块等子模块构成。通信模块负责接收中控室下发的数据同时把现场采集的数据发送到中控室。控制模块完成对路灯开、关的控制。采集模块完成对现场电压、电流等数据的采集，完成对控制命令下发执行情况的反馈。防盗模块完成对供电线路电缆情况的检测，在电缆被盗时，发出报警信号通知中控室及相关管理人员。（如下图）根据现场有无电流互感器，可能需要增加电流采集模块。（二）、路灯监控管理系统平台本系统利用无线通信网络实现现场终端和中控室的通信，可采用既有的公网方式（cdma），也可采用独立电台的方式完成信息的交互。路灯监控系统管理平台处理终端上报的数据并保存到数据库服务器，并留下日志记录。采用局域网方式，将各计算机联网。采用浏览器/服务器（b/s）与客户机/服务器（c/s）相结合的组网方案，支持远程查询和访问。（如下图）本系统提供大容量本地网和小规模本地网两种配置，以便于用户做出最佳选择。（三）、路灯监控系统软件3.1软件系统简介本系统软件应该能够提供一系列应用功能模块、数据库管理系统模块和web服务模块，完成路灯监控管理系统的各项功能，这些软件模块可以运行在一台或多台主机设备上，并能根据管理规模灵活配置。本系统可有标准配置和普通配置，以针对不同的用户需求，标准配置采用两台服务器工作，一台专门负责通信管理，一台负责数据库管理和web服务。普通配置将两台服务器的功能合二为一，精简配置，经济实用。应用软件能够提供多种用户接入管理模式，包括本地图形终端接入方式、远端图形接入方式和web接入方式。系统工作时将所巡测到的数据分别存储到对应的数据库中。操作人员可以根据不同的需要，对各监控终端任意定时数据和年、月、日统计数据进行查询，显示的表格、曲线图、直方图。也可以对任意一天的实际开关灯时间、日出日落时间等记录进行查询。还可以对历史故障进行查询和打印。后台系统采用开放操作系统平台windows2000sever，配合各个监控测试终端完成控制、检测功能，同时还能运行软件分析测试结果。3.2 系统功能计算机监控平台是一个客户机/服务器（client/server）体系结构的开放式计算机局域网络，采用windows2000sever 作为网络操作系统。该系统的主要功能是：终端数据采集、历史数据和管理、系统的远程监控、报警处理、事件处理、故障的管理、统计报表生成、事故追忆记录、数据显示、终端监控、系统管理等各项管理功能。计算机监控平台主要由通讯/数据服务器、监控工作站等组成。本系统软件的功能有：（1）、自动和手动遥控本系统可以根据不同类型的路灯控制要求，把全市路灯和饰灯分成若干个组，分别采用时控方案或时控和光控相结合的控制方案，自动遥控开关全夜灯、半夜灯和饰灯；也可以手动对全夜灯、半夜灯和饰灯进行遥控开关操作；在特殊情况下，可实现白天亮灯。（2）、自动巡测、手动巡测和选测调度端能按设定的时间周期（可以根据开关前后任意选取不同的周期）自动进行定时巡测。操作者也可随时手动巡测和选测各监控终端乃至单灯的运行及节能情况。（3）、报警处理当监控终端主动报警或调度端在遥测时发现有情况时，调度端微机自动用语音报出故障的有关参数。报警内容包括：白天亮灯、晚上熄灯、配电箱漏电，配电箱门开关不正常打开，电压、电流越限和供电线路停电、电气回路端口断线、电缆被盗等故障。（4）、自动计算亮灯率能根据电压、电流、有功功率和功率因数的变化自动进行亮灯率估算。为了保证亮灯率的统计，数据采集精度应优于。所以，我们的终端采用16位以上的采集模块，使数据采集精度为0.5，并且采用交流采样，以保证计算的亮灯率准确。（5）、存储查询打印功能中心软件可以对各监控终端任意定时数据和年、月、日统计数据进行存储查询，显示的数据均可打印。可以对任意一天的实际开关灯时间、日出日落时间等记录进行查询。可以对历史故障进行查询和打印。（6）、安全管理出于通信安全性考虑，必须在系统安全上采用严格安全措施，在中心实施操作口令和密码保护，特别在白天需要开灯时要发指令。（7）、系统软件操作界面为地图界面地图可以平移、缩放，监控终端在地图上可以搬移。（采用电子地图）并可在地图的路面上以各种颜色来表示路灯单灯运行状态,使整个路灯系统的运行在地上一目了然。（8）、卫星自动校时系统（gps）运用全球卫星定位系统与计算机技术，实现对系统的准确校时，保证前置机和局域网内所有微机时钟的准确性与一致性。（9）、网络系统具有可靠的防范和安全措施。（10）、系统有故障时可自动按预定顺序向管理人员的手机发短消息报警。（11）、系统可分批扩容，最大容量对终端数目不受限制。系统扩容时，同原设备分开进行，原设备的运行不受影响。（12）、利用光纤通信技术和网络技术，可与市政已有的视频监控系统实现共享，实时掌握城市照明的动态状况。3.3管理功能管理人员可以随时通过web服务器登录到后台服务器，查询、监控线路的运行状态，下发命令，提高路灯监控的的工作效率，降低响应用户要求的时间，提高服务质量同时也降低了管理成本。主台控制软件也可以根据实际情况，发送报警信息到相关人员的手机，便于快速处理现场状况。3.4 管理子系统/web服务器管理系统支持web访问方式，可供用户远程访问程序来读取、查看、分析数据。目前各软件版本号均执行到ver3.0，受软件产品版本的控制。（四）、系统的硬件设备4.1 计算机设备部分（1）、针对路灯监控管理系统的情况，可以采用标准的配置模式，即由两台服务器（应用服务器和数据库服务器）架构，通过cdma公网方式配合监控测试终端和防盗终端的应用，可以满足需求。也可以采用一台服务器的简单配置方式。（2）、我们的服务器采用p4以上cpu。（3）、服务器（包括应用服务器和数据库服务器）是配线资源动态管理系统中的关键资源，需7*24小时连续运行，我们的服务器都采用ups电源保护供电。数据库自动备份。（4）、计算机设备具有较强的扩充能力，包括系统处理能力的扩充、存储容量的扩充及i/o能力的扩充等等；并支持cpu版本升级。（5）、提供的计算机系统5年内支持配件的供应。4.2 网络设备部分（1）、本系统内部通过以太网相连，故需要以太网交换机一台，8端口。（2）、系统和监控测试终端通过internet和cdma无线公网互连，因而需要cdma接入设备一套。另外需要监控中心配置一路申请静态ip的宽带专线。（注：如单独拉宽带专线需配置网络路由器和物理隔离设备）。（3）、我方提供的网络设备支持在3年内支持配件的供应。4.3 终端设备部分监控终端是一种远程数据执行、检测、反馈终端设备。主要负责本地各类数据（如终端运行状态信息、开关量状态、各类世间、故障信息等）的采集和控制指令的执行。其中，通讯服务器是监控终端的管理调度者。监控中心通过无线数据通讯网络与远程监控终端进行数据传输和交换。我们采用的rblj-3000型路灯监控终端，在反复分析用户需求的基础上，积累多年的运行经验后，经过优化改进而推出的新一代路灯监控需求侧管理终端设备。在结构上采用国际流行的结构，具备优良的电磁兼容性能，将一切干扰拒之门外，确保现场的可靠运行。在用户界面上，采用液晶屏显示，菜单驱动，操作简单直观；内含国标字库，支持中文信息发布，方便为路灯用户提供优质服务。在接口上，配置了4路脉冲输入、4路遥信状态量输入、4路控制输出（常开与常闭）、无线信道、rs232口、专用于抄表的rs485接口，实现了路灯监控需求侧管理终端要求的所有功能。 首家采模块用式结构，极强的抗干扰能力 超大容量内存，“记忆力”更强，大大提高数据存储密度 全面的功能配置，全面实现需方管理 便携式、小型化，安装维护更为便捷 宽电压范围设计 ，更加适应现场工作电源环境 全新的整机维护概念，使你的工作更为轻松（五）、系统的接口实现5.1 可靠性可靠性是本系统的根本。应具备多渠道、多方式、多系统的监控手段，确保系统的可靠。路灯照明与市民日常生活息息相关，系统中的任何差错都会产生严重的社会影响；无线照明监控系统必须保证24小时365天稳定可靠运行。本系统由路灯现场监控设备和中央控制室两个子系统构成；在设计时，必须根据两子系统各自的特点，采用适当的冗余可靠设计，保证在个别设备出现故障的情况下仍能稳定运行，不影响或者少影响路灯的按时开启和关闭。成熟技术原则。必须提供成熟的系统方案和技术、设备。应重点考虑当今主流技术和设备，保证系统的稳定性、合理性。安全性原则。系统传输部分应具有良好的抗干扰、抗骚扰和抗攻击的功能。5.2 适应性通过设置不同的工作参数可以实现不同的功能。5.3 可扩展性和兼容性全部采用标准接口和协议，兼容异种机型；监控系统硬件设备采用单元模块化设计；软件系统采用符合工业标准的软件设计。这些设计保证系统后续扩展或升级均不必改变现有设备的状态。能够方便地调整系统各节点，并预留可扩充的空间，视需要逐步扩充和搭建其他平台。5.4 可维护性整个监控系统，无论是监控软件还是硬件监控设备均采用模块化、单元化设计，可快速定位故障单元或故障部位以便于设备维修。5.5 先进性和实用性采用的多项成熟的先进关键技术均通过实际使用的检验。保证整个系统长期处于国内领先水平。同时，应以实用为原则，不可脱离实用性而盲目追求先进性。（六）、系统集成6.1 标准型集成方案我们的路灯监控管理系统标准集成是由以下部分组成:主控平台、前置机管理平台、数据库管理平台、web服务平台、gis地理信息管理平台、控制测试终端、防盗电源模块、防盗末端模块。管理维护终端根据用方要求配置。标准配置框图是：图四 标准配置方案该配置采用中国移动cdma公网的通信方式，中心配置一台服务器进行数据存储，两台工控机为监控主备机，实现双机热备，一台ups电源保证在停电情况下系统正常运行，一台打印机打印各类报表。中心设备可以根据需求进行扩展，增加一台备用服务器，建立双机双网热备，增加一套视频监控设备进行有效的视频监控。（1）计算机监控平台计算机监控平台是一个客户机/服务器（client/server）体系结构的开放式计算机局域网络，采用windows2000sever 作为网络操作系统。该系统的主要功能是：终端数据采集、历史数据和管理、系统的远程监控、报警处理、事件处理、故障的管理、统计报表生成、事故追忆记录、数据显示、终端监控、系统管理等各项管理功能。计算机监控平台主要由通讯/数据服务器、监控工作站等组成。（2）监控工作站主要负责终端采集数据的收集及监控命令的执行，同时具有安全管理，权限管理，数据管理，远程登录管理，网络维护等功能，对系统的设置、运行状态进行时实修改，同时提供实时数据的动态显示。它可以接收人工指令，通过通讯服务器，监控主要通讯机，将监控命令发送至相应的监控终端。操作结果以及监控终端所采集到的运行数据和状态数据通过上述通道反方向传回监控工作站，并在界面上实时显示、报警。同时通过局域网将上述数据送至数据库。主要控制包括灯光启闭执行状态的开关量检测、灯具亮度的开关量检测、监控终端后端线路工作电流开关量检测、总电源断电的报警与故障判断功能、终端开门报警与判断功能、终端被盗窃案报警与判断功能、通讯系统故障报警与判断功能等事件采集、故障判断与查询信息。（3）通讯/数据服务器主要负责对系统采集的各类信息进行分类、保存，用于提供客户访问、查询、更新和管理相关信息用于地理信息数据的生成、管理、修改以及显示、查询、统计等，可以方便的将各类数据和地理信息的关系直观的展现，提供数据维护、数据展现、输出和可视化、可用性等方面的功能；负责整个无线网络的管理和对远程监控终端的管理调度，实现无线协议与网络协议之间的相互转换以及数据信息的无差错传输。系统的通讯协议采用国际通用的标准规约iec870-5-1,并结合公司多年在电力系统通信组网设计和开发的经验，结合dl535-1993电力负荷控制系统传输协议，采用“信令监控”和“差错临近”技术，以保证无线通讯的可靠性和有效性。（4）gis信息管理采用目前主流的gis平台之一的mapx，将所要监控地区的所有监控点一目了然的在电子地图上显示出来，可以放大，缩小，拖动。出现故障时便于工作人员确定监控点的具体位置及时抢修。另外地图上通过不同的颜色将所有监控点的运行状态表现出来，便于管理。（5）gps校时计算机监控平台具有gps自动校时功能。采用专业gps授时芯片构成的gps接收模块，由gps时钟、gps天线、gps馈线、串口线外加服务器软件+客户端软件组成，时间精度高，信号捕获能力强，经过特定处理的准确的时钟数据通过串口对计算机进行时钟修正，利用相应开发的校时软件，再通过上位机对下位机发送校时命令并校时的方式来统一监控网络的时钟。6.2 简易型系统集成方案简易型主要针对后台监控中心的配置做了些简化处理，尽量减少实现成本，保证系统最低要求地可靠运行，去掉gis地理信息管理软件，合并数据库服务器和主台控制模块为一个服务器。图五 简单配置方案（七）、技术要求7.1 软件可靠性（1）、我们的监控中心处理系统具有以7*24*52的方式连续不间断工作的能力，整个系统的可用性应达到99以上。（2）、系统不存在因为单点故障而导致系统全面瘫痪的可能性。7.2 安全性（1）、系统的数据是企业的商业秘密，必须保证数据安全。系统定位于管理层面，数据通过无线公网传输，必须和外部互联网隔离。（2）、对不同的用户提供完善的用户权限管理和用户认证机制。7.3 扩展性应用系统具有可扩展性，能满足不同层次用户的应用需要。在对系统最终的可能用户情况进行分析后，用户可分成两类：一般性浏览用户、多维分析用户。（1）、对于一般性浏览用户，系统能够提供简单、友好的操作界面。（2）、对于多维分析的用户，能迅速地响应用户新的分析主题的需求，并允许用户根据需要自主定义分析模型。7.4 准确性应用系统能准确可靠地进行数据采集及处理，各类数据的汇总加工处理过程经过严格的测试。7.5 可维护性（1）、在进行产品供货时，提交易于安装的标准安装程序 (如主要软件包都放置于光盘)，提供必要的操作维护手册及技术手册。（2）、提供必要的培训。我们的培训主要针对管理人员和操作人员两个部分，针对操作人员主要指实际操作服务器和终端维护的人员的培训，内容有：a.如何使用服务器软件；b.终端安装要求和技术特点；c.常见故障如何处理（3）、能够对管理系统进行远程的操作和故障修复工作。（4）、软件版本升级能够进行远程下载、在线安装。（5）、软件版本升级时提供版本差异的详细说明。目前的软件版本为ver3.0版本，受国家软件产品版本的控制。7.6 可操作性（1）、用户界面支持并发性，即支持多窗口和多任务。（2）、管理系统具有友好、实用、直观的中文图形用户界面，方便易学、易于操作，含全菜单式处理和必要的联机帮助。（3）、用户界面是中文方式的,支持常用中文输入方式。7.7 数据转换（1）、数据格式的一致性将各个业务数据中的同一主题的数据集成在一起的时候按照统一数据格式。（2）、测量单位的一致性在将各个业务数据中的同一主题的数据集成在一起的时候使用统一测量单位。（3）、数据名称的一致性在将各个业务数据中的同一主题数据集成在一起的时候使用统一数据名称。（4）、数据代码含义一致性在将各个业务数据中的同一主题数据集成在一起的时候使用统一数据代码含义。7.8 数据存放系统在各分阶段建设时能够满足当前可预见的数据量的需求，主存储系统应具有良好的可扩展性，满足系统投入运作后的数据不断增长的需要。系统主要的外存储系统应采用磁盘阵列技术，并满足下列技术要求：（1）、广泛的连接性：可以连接当今商业企业的主要计算环境，包括异构主机平台、网络、文件服务器、网络服务器和管理平台；（2）、多层次信息保护：提供磁盘raid0-raid5的数据保护；（3）、系统易于级联和扩充；（4）、使用工业标准的接口。（5）系统的备份存储系统应采用磁带库或光盘库系统，其在线的存储能力不少于一年的数据（包括原始数据、结果数据、报表和图表等）。7.9 开放性（1）、管理系统应运用开放结构，能够与其它管理支持系统建立无缝隙联网。（2）、管理系统应能提供与上级网管的向上联网接口。7.10 适应性应用软件能够支持sql数据库。7.11 硬件分为标准配置和简化配置2种，具体见系统基本配置章节。7.12 服务器系统技术性能本方案采用的服务器型号见设备配置。7.13 网络要求（1）、网络连接方式系统各硬件设备之间或系统与被管交换机之间采用计算机局域网或广域网方式连接。交换机设备与本系统处于同一建筑物之内，二者之间的连接采用局域网互连。局域网采用10/100m自适应以太网。（2）、网络安全网络应具备一定的安全机制（加防火墙）对外部用户的的