城市道路智慧路灯项目投标方案（技术方案）

城市道路智慧路灯项目投标方案

目录

第一章太阳能LED智慧路灯系统................................6

一、需求分析.................................................6

1.智能路灯概述............................................6

2.智能路灯的设计功能......................................6

3.智能路灯的工作原理......................................7

二、功能分析.................................................8

1.系统组成................................................8

2.系统部件指标...........................................10

3.功能实现...............................................12

三、方案设计................................................14

1.蓄电池组容量设计.......................................15

2.太阳能电池.............................................17

3.LED灯..................................................23

4.控制电路...............................................24

5.路灯组件...............................................24

第二章智慧城市道路照明云平台系统............................26

一、城市道路智慧照明........................................26

1.智能化管理的路灯改造方案迫在眉睫.......................26

2.城市道路智慧照明系统呼之欲出...........................28

3.智慧路灯是智慧城市的最佳入口和服务端口.................30

二、我国路灯规模巨大........................................33

1.路灯存量巨大且稳定增长.................................33

2.我国城市道路建设推进路灯建设...........................34

3.城镇化的持续推进，加快路灯的基础设施建设...............35

三、智慧照明技术比较和效益分析..............................37

1.电力载波和XX通讯.......................................37

2.城市道路智慧照明建设效益明显...........................38

3.政策频出，大力推广智慧照明.............................40

四、解决方案以及产品介绍....................................40

1.产品简介...............................................42

2.产品功能及规格说明.....................................42

第三章智慧灯杆系统..........................................56

1

一、系统架构..............................................56

1.系统架构图...........................................56

2.网络设计.............................................57

3.平台设计............................................60

4.智慧灯杆信息化设计...................................61

二、网络设计.............................................62

1.总拓扑...............................................62

2.无线网络架构.........................................62

3.有线网络架构.........................................64

4.认证、计费系统.......................................65

5.网络安全.............................................66

6.运维管理............................................68

7.基础架构云平台设备的统一管理.........................71

8.基础架构云平台的高可靠性.............................72

三、信息化灯杆设计.......................................74

1.云wifi解决方案.......................................74

2.数据分析方案.........................................77

3.监控网络存储方案....................................79

4.产品介绍.............................................84

第四章城市道路LED智能化道路改造...........................87

一、项目概述.............................................88

二、项目分析.............................................89

1.经济效益和社会效益...................................89

2.LED智能化路灯的前景.................................89

3.LED路灯对提升道路照明安全和美化路灯照明环境的微观效益.90

三、项目运作方式.........................................91

1.LED智能化路灯的ppp运作模式..........................91

2.合同能源管理模式流程.................................91

3.智能化路灯运作方式(改造方案)........................91

四、LED路灯和高压钠灯的比较..............................92

五、企业生产线...........................................95

1.企业厂房.............................................95

2.灯具生产线..........................................98

六、质量保证措施.........................................99

第五章智慧路灯智能控制系统................................101

一、方案设计...............................................101

2

1.系统概述..............................................101

2.系统建设意义..........................................104

3.系统设计方案..........................................105

二、智能照明中心控制软件设计...............................107

1.遥控功能..............................................108

2.遥测功能..............................................113

3.显示功能..............................................116

4.报警功能..............................................117

5.分组控制功能..........................................121

6.系统设置功能..........................................122

7.数据查询统计和打印功能................................124

8.通讯功能..............................................127

9.系统扩容功能.........................................128

10.系统的网络功能.......................................128

11.登陆系统管理功能.....................................128

12.开关灯时间控制......................................129

13.卫星自动校时系统(GPS)................................129

14.数据库数据管理与数据共享.............................130

15.远程实时查询.........................................131

16.视频监控图像功能.....................................131

17.数据备份与恢复.......................................132

18.照明地理信息系统功能.................................133

三、路灯监控终端...........................................140

1.设计依据：.............................................140

2.基本功能设计..........................................142

3.基本配置..............................................142

4.测量和计量功能........................................143

5.数据记录功能..........................................143

6.通信功能..............................................143

7.监控终端自动运行功能..................................143

8.终端保护..............................................143

9.自动抄表功能.........................................143

10.调压功能.............................................144

11.单灯控制.............................................144

四、车辆跟踪定位系统.......................................145

1.工程车辆跟踪定位系统..................................145

3

2.车辆监控功能........................................145

3.通讯功能............................................145

4.报警功能............................................145

5.自动漫游............................................145

五、通信系统............................................145

六、电缆防盗系统.........................................146

第六章多功能杆塔系统......................................147

一、方案背景.............................................147

1.政策导向............................................147

2.市场展望............................................148

3.行业现状............................................149

4.设计原则............................................150

5.设计依据............................................153

二、总体设计.............................................154

1.方案概述............................................154

2.系统架构............................................155

3.网络架构............................................157

4.终端介绍............................................157

5.平台介绍............................................158

6.方案优势............................................163

7.未来演进............................................164

8.场景分解............................................165

三、主要产品参数.........................................166

1.杆塔................................................166

2.LED模组.............................................167

3.信息发布屏..........................................167

4.互动交互屏..........................................168

5.WIFI模块............................................168

6.广播模块............................................169

7.一键对讲............................................169

8.监控摄像机.........................................170

第七章质量管理体系与保证措施...............................171

一、质量控制目标.........................................171

二、质量管理流程.........................................171

三、质量保证体系建立.....................................174

四、质量管理岗位职责.....................................176

4

4.1项目经理..........................................176

4.2项目技术负责人....................................176

4.3质量部...........................................177

4.4工程技术部........................................177

4.5各专业工程师.......................................178

五、质量要素的控制.......................................179

5.1劳动力的保证......................................179

5.2施工机具、检测设备的保证...........................179

5.3材料的优质保证....................................180

六、项目文档管理.........................................181

七、安装工程质量达优的保证措施...........................181

第八章安全文明管理体系与措施...............................184

一、安全生产管理目标.....................................184

二、安全生产管理组织机构设置.............................184

1.人员配备............................................186

2.安全生产责任制......................................186

三、安全生产保证措施....................................192

3.1安全生产管理制度..................................192

3.2安全生产技术保证措施..............................200

3.3设置安全专项经费...................................207

第九章环境保护管理体系与措施...............................208

一、环境保护管理体系....................................208

二、主要环境污染及其特征.................................210

三、施工准备阶段环保措施.................................210

四、施工阶段环保措施.....................................211

五、施工噪声、振动、废气物等的控制措施...................212

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第一章太阳能LED智慧路灯系统

一、需求分析

LED智能路灯充分考虑了城市道路照明的实际状况，采用单片机控制技术对

智慧城市

路灯照度进行动态智能化管理，实现路灯人性化。路灯灯杆方案开发由于

LED路灯具有其它路灯所没有的瞬态响应极快的特性，

电路上极易实现使用KHZ级的脉宽调制方式对LED

路灯的亮灭进行占空比调节，即调节了整体灯具亮度。

工作于如此高的频率下不会存在频闪现象。通过对灯具设定，可在繁忙的时段使

路灯保持较强的照度，在后半夜车稀人少时开始自动调光，使路灯保持较低照度

的照明。

1.智能路灯概述

随着我国经济建设的发展，能源的开发和利用也显得日益紧张起来。而随着

城市路网建设的不断发展，路灯数量增多，使得人们对电能节约以及路灯的管理

要求也越来越高。采用先进技术节约能源以及提高路灯智能化控制与管理水平，

已成为城市照明系统建设的当务之急。

2.智能路灯的设计功能

与遍布大街小巷的路灯不同的是，智能路灯并不依赖传统的钠汽灯，而是依

赖发光二极管或LED。首先，LED灯耗电更少。其次，LED灯的寿命比钠汽灯长

智慧城市

5倍，这意味着减少浪费和节省电能，使城市的街道

路灯灯杆

照明成本直接减少四分之三。智能路灯进一步方案开发发挥

LED灯的优势，使照明设备适应其半径150米以内的

智能方案开发一站式服务

周边环境。由英唐众创设计研发的雷达芯片能电主PCAAPPH够检

测是否有目标如行人或车辆接近路灯，并判断其行进速度。雷达芯片与

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光源控制器的协同作用下，路灯可以在目标接近时照亮。仅在目标远离路灯时，

LED灯才会变暗。同时，芯片还能调节灯光，使之适应主导天气条件。在下雪或

下雨天，LED灯的亮度明显高于黄昏时分。智能路灯的另一项功能是面向电动汽

车的充电模块。一旦电动汽车的电池电量耗完，司机可以利用22kW的功率输出

为电池充电。智能路灯还特别贴心，它能够识别免费停车位，通过“云”连接将

相关信息传递给司机。不但帮助节约能源、节省时间，还可缓和司机的紧张情绪

呢。智能路灯节能装置采用分时换挡方法，在保证照明的情况下兼顾到了用电低

谷期节能效果。在节约能源、电力资源合理利用的前提下，智能路灯有着十分广

阔的社会和商业前景。

3.智能路灯的工作原理

智能路灯又叫智能化路灯，或者智慧路灯、智慧照明，是采用物联网和云计

算技术，对城市公共照明管理系统进行升级，实现路灯集中管控、运维信息化、

照明智能化。智能路灯是应用先进、可靠的电力线载波和无线通信技术等，实现

对路灯的远程集中控制与管理。该系统具有根据车流量自动调节亮度、远程照明

控制、无线网络覆盖、故障主动警报、灯具线缆防盗、远程抄表等功能，能够大

幅节省电力资源，提升公共照明管理水平。

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二、功能分析

LED太阳能灯，具有节能、环保、寿命长，免维护等优点，光源可以采用几

百颗高亮度LED组成，内置路灯控制器(光控、时控)及LED恒流驱动器，用

户只需要连接灯杆、蓄电池，就可以完成太阳能路灯的组装生产。产品适用于小

区道路、庭院、工业园区及新农村亮化工程的照明。

太阳能LED灯不需要外接220V电源，提高安全性。采用太阳能作为驱动。

每个LED灯组都配置一个单独的太阳能电池板，该电池板能够使电池在阳光充

足的条件下充电。可以将它们放置在家门口，信箱上，柱子等白天或者夜晚需要

高亮度照明的地方。灯的电池不需要直接的太阳光，仅仅需要对着天空即可。只

要有太阳光，灯的电池就可以自动充电，同时，日落之后灯就会自动发亮。不需

要保养，不需要更换电池，不需要更换灯泡。

灯的特点：

1.采用太阳能驱动，不需要电力

2.采用LED为光源，不需要更换灯泡

3.电池在充足电之后可以维持发光

4.灯可以自动启动和关闭

5.具备良好的防水和耐环境侵蚀的性能

1.系统组成

太阳能LED灯指的是用太阳能电池板作为能源采集方式替代传统的市电接

入方式，采集太阳能转换为电能存储到蓄电池，在需要照明时驱动照明设备，这

里的照明设备采用高亮度LED替代传统的照明灯。

产品由四大部分组成，即：

1)太阳能采集和转换部分太阳能板；

8

2)电能存储部分蓄电池；

3)照明部分高亮度LED灯

4)控制电路；

5)其它——如支撑部件，控制箱灯。

图1太阳能路灯实物图图2太阳能LED路灯结构示意图

太阳能板蓄电池

LED灯

控制电路

指示灯

图3系统电气连接示意图

组件功能类型

太阳能利用光伏效应将太单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池(总

电池板阳能转换为电能称晶体硅太阳电池)和非晶硅太阳电

池

电池存储电能有铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电

池和碱性镍镉蓄电池三种，主要是第

一个，普通铅酸蓄电池需要维护，而

碱性镍镉蓄电池较贵

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LED灯照明白色，彩色，单个大功率或多个小功

率

电路过充、过放保护，单片机或比较器方式

光控、时控，防反

接，LED恒流驱动

其它提供物理支撑，连灯架，控制箱，连线

线等

表1、部件功能

2.系统部件指标

1、太阳能电池板指标：

●材料(单晶硅，多晶硅，非晶体);非晶硅

●光电效率；

●价位；30元/W

●峰值电压；17.5

●接口；

●工作寿命

●工作电流

●太阳能板的面积、重量

●工作条件(温度、湿度范围)-20度80度

使用单晶和多晶的电池片，功率从1W到190W。电池片的厚度大约在

200-350微米，使用高透光的钢化玻璃和TPT,保证组件在恶劣环境下的良好

性能。组件用电镀的铝型材框架便于安装和携带，组件边框和电池片之间的距离

确保抵御气候变化的影响，同时保证组件的最经济尺寸。

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2、电池指标：

●过充电压14.4V+-0.2V

●容量50AH

●无电时的电压

●接口(连线标准)

●太阳能电池对电池充电的开关控制方式(放电-待机-充电)

●电池的品种免维护铅酸电池

●价位

●工作寿命

●工作条件

3、LED灯：

●实现方式

●色彩

●价位17元/W

●功耗

●电路形式

4、控制电路：

太阳能LED系统的控制电路需要具备以下四大功能：

●充放电控制功能

●路灯控制功能：时控、光控

●LED驱动

●其他辅助功能。

另外，还需要有以下的特别功能：

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1:太阳能板、蓄电池、负载反接无忧设计。绝对不用烧保险丝的办法来保

护电路。

2:智能电子保险丝设计具有过流保护、过温保护(特有)功能。

3:大过流率TVS雷击保护

以上三项保护措施，可以使产品更可靠。

具体技术数据有：

●12V,24V

●防蓄电池反接

●防太阳能板反接

●防负载反接

●蓄电池过充保护

●蓄电池过放保护

●LED灯恒流驱动

●负载短路保护

●智能充电算法

●温度补偿(选件)

●系统状态指示

●内置微控制器

●路灯控制-时控(4-10小时，0:无定时),光控

3.功能实现

1、类似产品资料收集，市场分析；

2、产品分析，原理分析；

3、电路设计；

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4、试验；

5、BOM表，询价，试生产

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三、方案设计

太阳照在地面太阳能电池方阵上的辐射光的光谱、光强受到大气层厚度(即

大气质量)、地理位置、所在地的气候和气象、地形地物等的影响，其能量在一日、

一月和一年内都有很大的变化，甚至各年之间的每年总辐射量也有较大的差别。

太阳能电池方阵的光电转换效率，受到电池本身的温度、太阳光强和蓄电池

电压浮动的影响，而这三者在一天内都会发生变化，所以太阳能电池方阵的光电转

换效率也是变量。

蓄电池组也是工作在浮充电状态下的，其电压随方阵发电量和负载用电量的

变化而变化.蓄电池提供的能量还受环境温度的影响。

太阳能电池充放电控制器由电子元器件制造而成，它本身也需要耗能，而使用

的元器件的性能、质量等也关系到耗能的大小，从而影响到充电的效率等。

负载的用电情况，也视用途而定，如通信中继站、无人气象站等，有固定的设备

耗电量.而有些设备如灯塔、航标灯、民用照明及生活用电等设备，用电量是经常

有变化的。

因此，太阳能电源系统的设计，需要考虑的因素多而复杂.特点是：所用的数据

大多为以前统计的数据，各统计数据的测量以及数据的选择是重要的。

设计者的任务是：在太阳能电池方阵所处的环境条件下(即现场的地理位置、

太阳辐射能、气候、气象、地形和地物等),设计的太阳能电池方阵及蓄电池电源

系统既要讲究经济效益，又要保证系统的高可靠性。

某特定地点的太阳辐射能量数据，以气象台提供的资料为依据，供设计太阳能

电池方阵用.这些气象数据需取积累几年甚至几十年的平均值。

地球上各地区受太阳光照射及辐射能变化的周期为一天24h.处在某一地区

的太阳能电池方阵的发电量也有24h的周期性的变化，其规律与太阳照在该地区

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辐射的变化规律相同.但是天气的变化将影响方阵的发电量.如果有几天连续阴雨

天，方阵就几乎不能发电，只能靠蓄电池来供电，而蓄电池深度放电后又需尽快地

将其补充好.设计者多数以气象台提供的太阳每天总的辐射能量或每年的日照时

数的平均值作为设计的主要数据.由于一个地区各年的数据不相同，为可靠起见应

取近十年内的最小数据.根据负载的耗电情况，在日照和无日照时，均需用蓄电池

供电.气象台提供的太阳能总辐射量或总日照时数对决定蓄电池的容量大小是不

可缺少的数据。

对太阳能电池方阵而言，负载应包括系统中所有耗电装置(除用电器外还有蓄

电池及线路、控制器等)的耗量。

方阵的输出功率与组件串并联的数量有关，串联是为了获得所需要的工作电

压，并联是为了获得所需要的工作电流，适当数量的组件经过串并联即组成所需要

的太阳能电池方阵。

1.蓄电池组容量设计

1.1蓄电池种类

后备式蓄电池通常用在UPS系统中，他不适合长期充放电，但是，他可以

极大程度的极限放电，比如UPS在短电后，为了保持输出供应，在全速维持着

系统运转，他绝对不允许蓄电池中途没电了或者放不光，否则柴油引擎等还没有

来得及启动可能电力就中断了，这种事对于数据中心等场合，造成的后果可能是

整个国家甚至全世界的网络瘫痪。

而动力型蓄电池，比如电动车的就是，适合经常充电和放电，而且拥有比较

强的放电能力，持续大电流放电的性能的

启动型蓄电池就是通常见的那些，比如汽车等，他低温性能会比较好，可以

在瞬间释放大量的电流，这样启动引擎，但启动几下就要等一会让他恢复过来，

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不然就没电了。事实上，除了这3类外，还有其他很多呢，比如通讯专用蓄电池，

缓冲蓄电池等。

1.2蓄电池组容量设计

太阳能电池电源系统的储能装置主要是蓄电池.与太阳能电池方阵配套的蓄

电池通常工作在浮充状态下，其电压随方阵发电量和负载用电量的变化而变化.它

的容量比负载所需的电量大得多.蓄电池提供的能量还受环境温度的影响.为了与

太阳能电池匹配，要求蓄电池工作寿命长且维护简单。

1.蓄电池的选用

能够和太阳能电池配套使用的蓄电池种类很多，目前广泛采用的有铅酸免维

护蓄电池、普通铅酸蓄电池和碱性镍镉蓄电池三种.国内目前主要使用铅酸免维

护蓄电池，因为其固有的“免”维护特性及对环境较少污染的特点，很适合用于性

能可靠的太阳能电源系统，特别是无人值守的工作站.普通铅酸蓄电池由于需要经

常维护及其环境污染较大，所以主要适于有维护能力或低档场合使用.碱性镍镉蓄

电池虽然有较好的低温、过充、过放性能，但由于其价格较高，仅适用于较为特殊

的场合。

2.蓄电池组容量的计算

蓄电池的容量对保证连续供电是很重要的.在一年内，方阵发电量各月份有很

大差别.方阵的发电量在不能满足用电需要的月份，要靠蓄电池的电能给以补足；

在超过用电需要的月份，是靠蓄电池将多余的电能储存起来.所以方阵发电量的不

足和过剩值，是确定蓄电池容量的依据之一.同样，连续阴雨天期间的负载用电也

必须从蓄电池取得.所以，这期间的耗电量也是确定蓄电池容量的因素之一。

因此，蓄电池的容量BC计算公式为：

BC=A×QL×NL×TO/CCAh(1)

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公式中：

A为安全系数，取1.1~1.4之间；

QL为负载日平均耗电量，为工作电流乘以日工作小时数；

NL为最长连续阴雨天数；

TO为温度修正系数，一般在OC°以上取1,-10C°以上取1.1,-10C°以下取1.2;

CC为蓄电池放电深度，一般铅酸蓄电池取0.75,碱性镍镉蓄电池取0.85。

2.太阳能电池

2.1原理

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，通过转换装置把太阳辐射能

转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件

的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。

Sun

Electricalload

电源负载(-)太阳

Photovoltaiccell

DCcurrentfiow光伏电泡

直流电流向

BordpedPp)Phosphorousdoped(N-type)

aeonysom(+)|siliconlayer0.3um

罐质硅层(P-结)250μm确质硅层(N-结)0.3um

图形1.光伏电池

Graph1.Diagramofphotovoltaiccell

光伏电池的工作原理(见图形1)

当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给

了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，

当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输

出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。

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光伏发电系统的构成：

一套基本的太阳能发电系统是由太阳电池板、控制器、逆变器和蓄电池构成。

光伏发电系统的类型：

光伏发电系统的两大分类：并网发电和独立发电

交流负载

ACLoads

光伏电池组逆变器/电电流分配盘

源调节器

PVArayDstrbutionPanel

InvertecPower

Condtioner

发电局

EecreUaty

图形2.并网型光伏发电系统

Graph2.Gridconnectedphotovoltaicsystem

并网发电系统(见图形2)

太阳能电池方阵发出的电经过并网逆变器将电能直接输送到交流电网上，或

将太阳能所发出的电经过并网逆变器直接为交流负载供电。

光伏电池组充电控制器直流负载

蓄电池逆变器

交流负载

图形3.独立型光伏发电系统，

配合逆变器和蓄电池

Graph3.Stand-alonePVsystemwithbattery

storagepoweringDC&ACloads

独立发电系统(见图形3)

独立发电系统，太阳能电池方阵发出的电经蓄电池充电并经过逆变器直流转

换成交流电。

2.2太阳能电池材料

多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、

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光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。被称为"微电子大厦的基石"。

在太阳能利用上，单晶硅和多晶硅也发挥着巨大的作用。虽然从目前来讲，

要使太阳能发电具有较大的市场，被广大的消费者接受，就必须提高太阳电池的

光电转换效率，降低生产成本。从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展

趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜

及染料薄膜)。

从工业化发展来看，重心已由单晶向多晶方向发展，主要原因为；[1]可供应

太阳电池的头尾料愈来愈少；[2]对太阳电池来讲，方形基片更合算，通过浇铸

法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料[3]多晶硅的生产工艺不断

取得进展，全自动浇铸炉每生产周期(50小时)可生产200公斤以上的硅锭，

晶粒的尺寸达到厘米级；[4]由于近十年单晶硅工艺的研究与发展很快，其中工艺

也被应用于多晶硅电池的生产，例如选择腐蚀发射结、背表面场、腐蚀绒面、表

面和体钝化、细金属栅电极，采用丝网印刷技术可使栅电极的宽度降低到50微

米，高度达到15微米以上，快速热退火技术用于多晶硅的生产可大大缩短工艺

时间，单片热工序时间可在一分钟之内完成，采用该工艺在100平方厘米的多晶

硅片上作出的电池转换效率超过14%。据报道，目前在50～60微米多晶硅衬底

上制作的电池效率超过16%。利用机械刻槽、丝网印刷技术在100平方厘米多

晶上效率超过17%,无机械刻槽在同样面积上效率达到16%,采用埋栅结构，

机械刻槽在130平方厘米的多晶上电池效率达到15.8%。

单晶硅电池具有电池转换效率高，稳定性好，但是成本较高。单晶硅电池早

在20多年前就已突破光电转换效率20%以上的技术关口。

多晶硅电池成本低，转换效率略低于直拉单晶硅太阳能电池，材料中的各种

缺陷，如晶界、位错、微缺陷，和材料中的杂质碳和氧，以及工艺过程中玷污的

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过渡族金属被认为是造成多晶硅电池光电转换率一直无法突破20%的关口。德国

弗劳恩霍夫协会科研人员采用新技术，在世界上率先使多晶硅太阳能电池的光电

转换率达到20.3%。

从固体物理学上讲，硅材料并不是最理想的光伏材料，这主要是因为硅是间

接能带半导体材料，其光吸收系数较低，所以研究其他光伏材料成为一种趋势。

其中，碲化镉(CdTe)和铜铟硒(CulnSe2)被认识是两种非常有前途的光伏材料，而

且目前已经取得一定的进展，但是距离大规模生产，并与晶体硅太阳电池抗衡需

要大量的工作去做。

2.3太阳能电池设计

1.太阳能电池组件串联数Ns

太阳能电池组件按一定数目串联起来，就可获得所需要的工作电压，但是，太

阳能电池组件的串联数必须适当。1)串联数太少，串联电压低于蓄电池浮充电

压，方阵就不能对蓄电池充电。2)如果串联数太多使输出电压远高于浮充电压时，

充电电流也不会有明显的增加。因此，只有当太阳能电池组件的串联电压等于合

适的浮充电压时，才能达到最佳的充电状态。

计算方法如下：

()

Ns=UR/Uoc=(Uf+UD+Uc)/Uoc()

(2)式中：

UR为太阳能电池方阵输出最小电压；

Uoc为太阳能电池组件的最佳工作电压；

Uf为蓄电池浮充电压；

UD为二极管压降，一般取0.7V;

UC为其它因数引起的压降。

20

电池的浮充电压和所选的蓄电池参数有关，应等于在最低温度下所选蓄电池

单体的最大工作电压乘以串联的电池数。

2.太阳能电池组件并联数Np

在确定NP之前，我们先确定其相关量的计算方法。

(1)将太阳能电池方阵安装地点的太阳能日辐射量Ht,转换成在标准光强下

的平均日辐射时数H:

H=Ht×2.778/10000h(3)

式中：

2.778/10000(h-m2/kJ)为将日辐射量换算为标准光强(1000W/m2)下的平均日

辐射时数的系数。

(2)太阳能电池组件日发电量Qp:

Qp=1oc×H×Kop×CzAh(4)

式中：

loc为太阳能电池组件最佳工作电流；

Kop为斜面修正系数；

Cz为修正系数，主要为组合、衰减、灰尘、充电效率等的损失，一般取0.8。

(3)两组最长连续阴雨天之间的最短间隔天数Nw,此数据为本设计之独特

之处，主要考虑要在此段时间内将亏损的蓄电池电量补充起来，需补充的蓄电池容

量Bcb为：

Bcb=A×QL×NLAh(5)

(4)太阳能电池组件并联数Np的计算方法为：

Np=(Bcb+Nw×QL)/(Qp×Nw)(6)

公式(6)的表达意为：并联的太阳能电池组组数，在两组连续阴雨天之间的最

21

短间隔天数内所发电量，不仅供负载使用，还需补足蓄电池在最长连续阴雨天内所

亏损电量。

3.太阳能电池方阵的功率计算

根据太阳能电池组件的串并联数，即可得出所需太阳能电池方阵的功率P:

P=Po×Ns×NpW(7)

式中：Po为太阳能电池组件的额定功率。

本次设计光源电压12V,功率为21W,每天工作6h,最长连续阴雨天为3d,两

最长连续阴雨天最短间隔天数为15d,太阳能电池采用云南半导体器件厂生产的

WBG40(P)型组件，组件标准功率为40W,工作电压17.2V,工作电流2.32A,蓄

电池采用铅酸免维护蓄电池，浮充电压为(144±2)V.其水平面太阳辐射数据参照

表，成都地区其水平面的年平均日辐射量为10392(kJ/m2),Kop值为0.7553,计算

太阳能电池方阵功率及蓄电池容量。

1.蓄电池容量Bc:

Bc=A×QL×NL×To/CC=1.2×(21/12)×6×3×1/0.75≈50Ah

2.太阳能电池方阵功率P:

太阳能电池组件串联数Ns:

Ns=UR/Uoc=(Uf+UD+UC)/Uoc=(14+0.7+)/17.1=0.88≈1

太阳能电池组件日发电量Qp:

Qp=loc×H×Kop×Cz=2.32×10392×(2.778/10000)×0.7553×0.8≈4.05Ah

需补充的蓄电池容量Bcb:

Bcb=A×QL×NL=1.2×21/12×6×3=37.8Ah,其中QL=(21/12)×6=10.5Ah

太阳能电池组件并联数Np:

Np=(Bcb+Nw×QL)/(Qp×Nw)=(37.8+15×10.5)/(4.05×15)≈3故太阳能电池

22

方阵功率为：

P=Po×Ns×Np=40×1×3=120W

3.计算结果该地面卫星接收站需太阳能电池方阵功率为120W,蓄电池容量

为50Ah

上述设计所需：

50Ah蓄电池：

NS=1,NP=3,功能为120W太阳能电池：

序号器件名称产品型数量单价(元)金额小计

号(元)

1太阳能板WBG*(P)120W30元/W3600

2免费维护铅50Ah640560

酸电池

3.LED灯

灯头部分采用1W的白光LED灯，以3个一串，共并联7组，共27颗，分布

在散热板上作为平面光源

序号器件名称产品型号数量单价(元)金额小计(元)

1大功率LED1W2114294

2LED透镜21363

3散热片1100~250100~250

4路灯灯头DD101200200

5其它器件1010

23

总计667~817元

4.控制电路

控制电路分为两大部分，即：太阳能充放电控制器和LED灯供电电路。太

阳能充放电控制器的主要作用是保护蓄电池，基本功能必须具备过充、过防保护，

防反接等。

而LED灯供电电路则需要具有光控、时控功能。

蓄电池过充、过放保护电压一般参数如表1,当蓄电池电压达到设定值后就

改变电路状态。

表1蓄电池充放电保护

标称电压防过充电压防过放电压

6V7.2+-0.1V5.5+-0.1V

12V14.4+-0.210.8+-0.2V

24V28.6+-0.1V22V

选用器件上，有用比较器，也有用单片机的，具体依情况而定。

序号器件名称产品型号数量单价(元)金额小计(元)

1控制器12V21W1100100

5.路灯组件

路灯灯杆高6M,厚度为5MM

序号器件名称产品型号数量单价(元)金额小计(元)

16M灯杆1800-1000800-1000

24

2蓄电池箱1100100

3线缆15米3030

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第二章智慧城市道路照明云平台系统

一、城市道路智慧照明

1.智能化管理的路灯改造方案迫在眉睫

城市道路照明是城市公共设施的重要组成部分，而随着城镇化建设的推进，

城市道路照明路灯的数量越来越多，能耗越来越高，供电趋于紧张。此外，城市

照明的维护工作和高昂的维护成本(人工控制、路灯巡查等),给城市管理造成

了巨大的困难。管理部门需要更有效率的管理和节能方案，从而推进城市照明的

科学管理和绿色节能。

根据道路照明专业委员会的统计，在全国811座城市中已有263座城市的道

路灯管控采用了“无线三遥(遥控、摇信、遥测)智能化控制系统”。

根据《“十二五”城市绿色照明规纲要》课题组对包括所有直辖市、省会城

市、计划单列市在内的81个重点城市的统计，智能监控仪的总数最多，已达21826

点，分别为时控、光控和防盗监控点的3倍、6.8倍和9.2倍。

图表1:道路照明控制系统情况

26

目前，国内城市道路照明系统大部分没有采用网络化监控管理，“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

的开、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的状况，也无法根据实际情况对路灯进行单灯控制和监控，

调节路灯的亮度，无法实现有效节能。

这种城市照明的监控和管理方式相对简单、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的需要。

图表2:城市照明传统管理模式存在的弊端

赞端

监控管理方式相传统的“三遥”系统只能实现回路级别的采集和控制，对单灯运行情况无法实时、准确监控，出现

对粗放灯具故障无法及时反馈到监控中心，不能实现智能化监控和精细化管理；另外也不能对故障处理情

况实时跟踪、分析，影响能明生产管理考核，以至影响管理的决策判断。

缺少灵洁有效的节能控制手段，过度照明和那明不足的矛盾堆以调和(即韩半夜按船城市形象解度

能原两耗偏大运行，后半夜采取节能照度运行),无法实现按需照明，从而在保障照明质量的前提下有效降低照

明能耗。

由于路灯的数量非常大，并且分布非常广，现阶段的照明设施故障发现机制主要采用人工巡查模

运行维护效率式，工作量巨大，需要投入大量的人力物力，并目还可能留有盲区，运维效率低、成本高，难以实

低、成本偏高现主动服务、保障服务质量；在维护过程中，对材料的采购也缺少科学的依据，不适当的材料备货

会造成资金的占用，不能对材料进行精细化的管理，可能会造成材料的浪费。

设施安全难以保缺少实时监管措施，照明电缆等设施频繁被盗或损坏，给照明管理部门造成直接的经济损失，严重

障影响幅市然明的正常运行，同时带来安全隐患。

设施资源缺乏有城市照明设施资源管理基本停留在人工台账时代，缺少信息化手段，设施资源数量不清、状态不

效管理明，不利于运维养护，

路灯节能改造有两种方式：第一，对已有的路灯灯头进行更换，就是把传统

的高压钠灯或者是金卤灯之类的光源换成新型的LED光源；第二，在现有基础上

27

对路灯进行升级，即在现有路灯上安装单灯控制器，是物联网技术的新产品，新

型的单灯控制器可以使路灯控制智能化，并可以通过0-10v、PWM等接口使调光

降功率运行；既提升了城市路灯的整体控制实现智能化，又能够达到节能减排的

目的。因此，二次节能明显、具有智能化管理的照明方案成为路灯管理的热点。

2.城市道路智慧照明系统呼之欲出

目前，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，进一步实现单灯节能管理、

设施安全监测、资产管理和生产管理等功能。

图表3:城市道路智慧照明系统

云平台

大数据防盗报贸满应

密产管理系统运行数据采售地理信患系统

灯杆漏电警报

系统PM

尘露PM2.5

课理窗检测系绩检测系统

智慧照明，是智慧城市的重要组成部分。它应用城市传感器、电力线载波/XX

通信技术和无线GPRS/CD