城市公共照明智能化节能减排改造方案

1城市公共照明智能化节能减排改造方案二 0 一三年三月2目录一、项目概况 41.1 项目描述 .41.1.1 项目背景信息 .41.1.2 项目概述 .51.2 节能改造目标 .5二、技术方案 52.1 方案概述 .52.2 系统组成 .52.2.1 监控中心 .52.2.2 控制系统软件 .52.2.3 集中监控器主机 52.2.4 单灯通信模块 .52.2.5 数字镇流器 .52.2.6 高光效光源 .52.3 系统功能 .52.3.1 遥控功能 .52.3.2 遥测功能 .52.3.3 遥讯功能 .52.3.4 遥视功能 .52.3.5 遥调功能 .52.3.6 远程抄表功能 .52.3.7 GPS 卫星校时 .52.3.8 数据查询统计打印功能 .52.3.9 亮灯率统计 .52.3.10 系统扩容功能 52.3.11 远程实时查询功能 532.3.12 GIS 地理信息系统功能 52.3.13 单灯实时控制功能 52.3.14 报警处理功能 5三、节能效益分析及系统优势 53.1 系统比较优势 .53.2 项目改造投资预算 .53.2.1 项目投资设备费： .53.2.2 安装费 .53.2.3 系统运营费 .53.3 投资回收周期 .5四、系统实施方案 54.1 监控中心建设 .54.2 系统改造施工 .54.3 项目施工技术支援 .5五、公司资质 54一、项目概况 1.1 项目描述1.1.1 项目背景信息*区是规划建设的 “城区面积 100 平方公里、 。* 拥有国家级森林公园、4A 级景区野生动物世界、全国乡村旅游示范区，是全国优秀旅游城市。已建和在建五星级酒店达到 4 家，旅游接待能力第一。随着城市的发展，城市照明在城市建设中发挥着重要作用，如何有效地管理好城市路灯设施以及节能减排已成为目前城市管理中的重要任务。近几年，党和政府密切重视节能减排工作的开展，相继推出了一系列促进节能减排的政策、规范和指导办法，节能减排已成为我国的一项基本国策。特别是 2011 年 11 月推出的 “十二五”城市绿色照明规划纲要中，提出了城市绿色照明的发展目标，重点强调在保证照明质量的前提下，达到节能的目的。目前*主城区共有可实施改造的路灯 盏，周边城区共有 盏，合计路灯数量为 盏，其中 250W 钠灯数为 盏，400W 钠灯数为 盏，路灯用电电费标准为 0.55 元/度，全区年路灯电费为万元。路灯区块 数量(盏) 年电费（万元）*城区周边城区5合计1.1.2 项目概述本方案针对* 区 41 个箱变、 个控制柜共计 盏路灯，整体运用苏州市*照明有限公司“City ES 智能化路灯节能系统”对*区城市照明系统进行节能改造。该方案基于物联网技术的城市照明单灯控制技术和数字镇流器的无缝配合，以移动无线通信（GPRS）网络为城市照明监测控制主干网，以电力载波通信以及 Zigbee 无线通信为二级子网，从路灯灯杆到照明控制箱、从控制箱到监控管理中心的两级照明监测控制网络，通过灯杆、控制箱、监控管理中心三个层次，对城市照明整体状况进行“ 点、线、面”实时测控。基于物联网技术的城市照明单灯控制系统利用将现代通信技术、物联网技术、嵌入式计算机技术、传感器技术融入传统城市照明控制，为智能电网的有机组成部分。从根本上解决了传统城市照明的路检、单灯控制、信息跟踪等问题，为现代城市照明的根本解决方6案，从根本上改变了城市照明全靠人工巡检方式，实现路灯管理自动化。系统根据交通流量和行人对路灯照明的需要，在满足人们夜晚出行安全的前提下，实现按需照明。实现路灯的开关灯统一控制和对箱变工作状态数据的采集，以及单灯节能控制。同时针对照明设施管理中数据不准确、难以查询统计和数据更新慢、滞后等现象，搭建城市照明地理信息系统（GIS）和城市照明设施资源管理平台。对照明设施的空间信息与控制管理、节能管理等应用关联，进行可视化、精细化管理，提高管理效率，从而达到节能目标、提升照明质量、提高城市亮化及路灯管理和监控效果的目的。1.2 节能改造目标本次*区进行城市照明系统的升级与改造，不仅紧密契合了党中央国务院提出的一系列号召和要求，同时也融合了当今科技发展的主流和趋势。我们结合*城市特点，提出本方案， 即对*区原有钠灯，通过改造来实现单灯控制，搭建智能化平台，实现精细化管理，达到节能率 40%65%的节能目标。区块数量(盏)路灯总功率电费（元）年电费 (万元)节能率每年节约电费（万元）*城区45%7周边地区小计：二、技术方案2.1 方案概述系统结构图8防火墙系统服务器G P R S监控工作站 监控工作站工作站组路由及交换设备R T U 监控主机电缆防盗末端BB B现场开关箱 接警手机光照度读取G P S 校时系统现场/移动接入E C X - P 单灯 E C X - P 单灯 现场开关箱报警 M O D E M通讯网络硬盘录像机视频解码器 前端视频采集拼接处理器D L P 大屏E C X - P 单灯E C X - P 单灯预留接口本 方 案 采 用 国 内 先 进 的 单 灯 控 制 系 统 ， 并 且 预 留 了 视 频 接 口 ，具 有 很 好 的 扩 展 性 。 如 图 所 示 ， 系 统 设 计 采 用 三 层 结 构 ：1. 监控中心：构建基础数据库、基础 GIS、动态数据服务，实现自动化监控节能管理、安全运营管理、维护调度管理、突发事件处理等功能。在监控中心用若干计算机和服务器设备建立一个计算机局域网络，通过中国移动 GPRS 服务，实现远端现场数据、处理和控制，同时通过大屏幕将现场情况、数据报表、地理信息数据进行反应和显示，以供用户进行管理和决策；同时中心还配备光照采集、GPS 校时、不间断电源等，保障中心系统稳定可靠地运行。92. 通讯层：路灯监控部分采用 GPRS 通讯方式实现，告警采用GSM 短信息方式发送，授权用户还可以通过 Internet 网络远程访问系统；3. 采集执行层：实现路灯的手/自动采集和控制，实现路灯单灯节能控制及故障安全检测。2.2 系统组成2.2.1 监控中心监控中心需要配置 1 台服务器， 2 台计算机。服务器主要用于通信处理和数据存储的功能。2 台计算机作为管理工作站，1 台为前台机，专门用来运行监控软件，与服务器通过 TCP/IP 协议进行通讯，数据交换。一台为后台机，用于数据备份和管理。如果系统需要构建管理部门的内部局域网的情况下，可采用服务器和配置若干台工作站的方式运行，分别实现监控、数据处理、管理和远程访问的功能。设备之间的具体连接如图 2.1 所示。图 2.1 监控中心设备连接图10图 2.2 监控中心效果图2.2.2 控制系统软件软件分为系统支撑软件和应用软件两部分。系统支撑软件为支持系统硬件平台运行必要的软件环境，包括：服务器操作系统软件以及工作站操作系统软件。应用软件安装在监控主机，与安装在数据库服务器中的数据库管理软件以 C/S 方式工作。服务器采用 Windows 2003 中文版操作系统和 SQL Server 2005 数据库平台，与 Internet 实现连接，实现监控计算机远程访问。应用软件操作系统均支持中文 Windows XP及 Vista，视窗化语言进行设计。控制系统软件在可视化的环境下以 32 位模式编制，具有信息处理速度快，可靠性高，升级维护方便等特点，当用户有新的需求时，可在第一时间内完成新功能的扩展，并且支持灵活升级。服务器软件具有数据库控制管理功能，所有相关配置数据均保存在服务器的系统数据库中，以备应用。基础地理空间数据库(GIS) 负责存储全市域范围内的基础地理数11据，包括行政区划、路网、植被、水系、建筑物等信息，条件许可情况下，还包括遥感影像数据。基础地理空间数据构成城市路灯监控管理的空间基础。2.2.3 集中监控器主机实现路灯终端的数据采集、监控、控制和路灯线缆的防盗、报警，单灯的控制，是亮灯系统与电缆防盗结合体。路灯监控一体机把采集的信息和监控到的路灯数据（如电压、电流等）及时可靠地传送到监控中心，并实时对防盗电缆的电压电流检测，是线缆防盗监测技术和通讯技术，单灯技术的完美结合，同时从监控中心接收控制、设置命令，保证指挥中心对路灯进行实时的监控。热插拔结构，内部没有走线，易于维护,现场诊断故障也方便。每个插板都有独立的 CPU,如果别的部分有故障不会影响关键的功能实现2.2.4 单灯通信模块单灯通信模块由于实现了精细化的监控，计算亮灯率将变得绝对的精确，每一盏灯的运行情况都可随时把握，不再会有监视盲区；通信模块可以把镇流器反馈的所有信息传输给集中监控器主机，再上报到监控中心。建设了单灯监控系统后，地理信息系统将会得到最大化价值的体现，即在城区电子地图基础上进行二次开发，矢量化分层系统，可将开关箱、线缆敷设、变压器、灯杆、光源类型、功率数等，在地理信息系统上进行精确表达，在将原先的图纸录入地理信息系统12后，可实现准确的电子图纸，不再需要原先的纸质化图纸，随时更改随时打印。目前*提供基于电力载波技术和 Zigbee 无线通信技术的单灯通信模块，针对不同的项目情况，可以灵活使用。单灯通信模块技术参数1) 防水等级：设备防水等级不低于 IP65；2) 供电电源：15V（DC ）电源，由数字镇流器提供；3) 工作温度：-25 75 ；4) 湿度要求：95%RH（+25） ；5) 电流检测范围：交流 05A，误差小于 1%；6) 电压检测范围：0300V，误差小于 1%；7) 功率检测范围：01000W，误差小于 1%；8) 设备功耗：设备功耗需小于 1.5W；9) 控制方式：对一个灯杆上的两个灯头分别进行开/关控制、检测，并将数据传回，如有故障主动报警；2.2.4.1 电力载波通信模块我方拥有专利技术的电力载波通信技术，由于其不被补偿电容吸收，通讯距离可达到 3 公里，是目前国内最先进成熟的单灯控制电力载波系统。2.2.4.2 Zigbee 通信模块通信模块是依靠无线 Zigbee 通信协议传输数据，在灯与灯之间接力传递控制信号的先进通信方式，主要对路灯实现开关控制、遥13测电流、电压以及故障检测。通信协议：无线 Zigbee，2.4GHz，单灯通信距离：200m。联合组网距离2Km2.2.5 数字镇流器数字镇流器与传统电感式镇流器相比，自身损耗低，节电效果明显。光源出现故障时，数字镇流器将发出报警，报警内容主要有：光源故障、输入电压、电流、镇流器工作状态、温度等。数字镇流器因其数字化的特点，完全适应现代化城市改造的要求，不仅自身效率高，而且可有效延长灯泡寿命 50%以上，并且在灯泡工作生命周期内光衰小，有效保障照明效果数字镇流器具有开路、短路、过压、欠压、过流保护，无低频噪声，降低环境噪声。对供电系统的容量（VA）需求减轻 60%以上，且无电网污染。在通信控制信号故障时，或对于部分偏远路段的路灯，因为成本或公共通信网络信号覆盖等原因造成通信故障时，数字镇流器内置的多种定时调光程序可自动判断并选择对应季节的调光方式，从而达到节能与科学照明的目的。数字镇流器与传统镇流器对比见下表电网电压超过一定范围时，使用电感镇流器的输出功率将超过灯泡限定值，从而危害灯泡的使用安全；而当电网电压低于一定值时，电感镇流器将无法维持灯泡工作所需电压条件而熄灭。 电感式镇流器的输出功率随工作电压的变化而波动，电网电压14上升 5%时灯功率上升可达 10%。如实测市电电压在 230V，250W高压钠灯电感镇流器实际消耗功率可达到 300W，不仅带来能源浪费，而且损害灯泡，严重降低灯泡寿命。数字镇流器参数表型号 LT70EH LT150EH LT250EH LT400EH配套灯泡 70W 高压钠灯150W 高压钠灯250W 高压钠灯400W 高压钠灯测试环境： 220V,50Hz,2030序 项目 参数值（范围）1工作电压范围185V-265V 185V-265V 185V-265V 185V-265V2 额定功率 70W 10% 150W 10% 250W 10% 400W 10%3 触发电压 3.0-5.0 kV 3.0-5.0 kV 3.0-5.0 kV 3.0-5.0 kV4启动电流（初始）0.99 0.99 0.99 0.997 输入电流 0.35A 0.75A 1.25A 2.0A8电流总谐波（THD ）6% 6% 6% 6%9 冷启动时间 2sec. 2sec. 2sec. 2sec.1 重启动时间 60sec. 60sec. 60sec. 60sec.15011输出频率 50-150kHz 50-150kHz 50-150kHz 50-150kHz12灯泡弧光（声共振）无闪烁 无闪烁 无闪烁 无闪烁13灯电流波峰系数（CCF/ ICF）1.6 1.6 1.6 1.614异常 开路，短路各 8 小时测试不应对镇流器造成损坏15外形尺寸（长 x 宽 x高）1568554mm190x106x82mm190x106x82mm220x106x82mm16电磁干扰 符合国家标准备注：2.2.6 高光效光源高压钠灯的发光效率为白炽灯的 10 倍，其光谱为 550 毫微米，透雾能力强，特别适合道路、高速公路、机场、车站、广场等公共场所的照明。其发光效率为 90-110Lm/W，为白炽灯的 10 倍，平均寿命 20000 小时，目前本项目改造前用灯主要为常规型高压钠灯。高光效高压钠灯：在常规高压钠灯的基础上升级而成，除具备16常规高压钠灯所有的优点外，还具备更高光效（130-140 Lm/W）和更长使用寿命（平均 32000 小时）的优点。是城市照明节能升级改造的最佳选择。飞利浦 250W 高光效钠灯和飞利浦普通钠灯参数对比2.3 系统功能2.3.1 遥控功能即智能开关灯功能，系统同时兼顾用户操作中的便捷性，路灯照明的遥控功能设计上能够提供不同的控制操作，操作既可以通过列表方式实现，也可以通过地图完成；既可以由系统自动完成，也可以随时由人工进行干预。路灯智能监控系统采用时控和光控相结合的路灯控制方案。该方案基于智能控制理念，以当地 365 天日出日落的时间作为基本条件，设定一个有效的开/关灯时间，在此时段内根据光照度的具体情况自动执行相应的开/关灯命令，若该时段结束时光控仍未起作用，则在该时段结束时，监控终端自动按时控方式开/关灯。2.3.2 遥测功能能够对电流、电压、功率因素、用电量、接触器状态、短路、开路等数据进行检测，并将检测结果发回监控中心。系统可以在单位时间内任意设定遥测次数，遥测监控终端数据。系统可以随机的选择全市、某组、某管理区、某监控终端的工作状态，显示方式可以列表或城市地理信息系统（GIS）直观显示。2.3.3 遥讯功能17能够按监控中心的要求，定时或随机向监控中心返回检测参数，支持故障自动上报功能。终端出现故障能即时主动反馈到中心主控设备，中心主控设备接收到监控终端的报警信息或接收到故障参数时，将故障地点、类型以文字形式显示在 PC 屏幕上，大屏幕上对应终端应闪烁，文字栏中应显示故障地点及故障类型，并自动存入数据库中；主控设备自动用语音报出故障的有关参数并通过网络对各有关人员发出语音、短信告警信息。 供电源停电、缺相； 电源短路、开路； 错误亮灯、灭灯； 空气开关跳闸或熔断器熔断； 过/欠电压、电流； 接触器失效； 过/欠电容补偿；18 配电箱门开； 电缆被盗报警。2.3.4 遥视功能在城区合理位置设置高倍摄像头，反应各终端运行实际效果等无法用参数直观显示的监控内容。以光纤为传输媒体，实现多路视频信号同时传输。2.3.5 遥调功能通过中心可对远程终端进行设置，主要包括： 报警值上下限及正常值的设定； 开关灯时间的修正，提前量的设定，开关灯照度的设定，经纬度的设定； 改变某终端供电方式； 改变某终端配置，初始化某终端配置。192.3.6 远程抄表功能能够进行用电量检测和记录，响应监控中心抄表指令，即时返回数据。监控终端具有电表数据远传计量功能，对符合国家标准DLT 6451997 多功能电能表通信规约 的电子电表计量终端，可通过RS-485 接口对远程电度表进行读表操作，并保存数据记录。系统也应当具有按操作员设置的时间自动进行远程电度表进行读表操作，并保存数据记录和统计。2.3.7 GPS 卫星校时 防止系统时间偏差或出错，系统能够利用接收 GPS 卫星基准时间与电脑系统时间校对，保证监控中心所有微机时钟的准确性和一致性。控制中心配备卫星自动校时系统，利用全球卫星定位系统所提供的准确计时，实现对系统的准确校时，保证系统内的所有计算机设备以及前端智能控制终端设备在时间上具有完全的准确性与一致20性。2.3.8 数据查询统计打印功能可以对各监控终端任意时间的数据按照年、月、日进行查询、统计；可以定时将各监控终端的电压、电流、亮灯率等运行情况进行查询、统计；可以对任意一天的实际开关灯时间等记录进行查询、统计；可以对历史故障、登陆信息进行查询和打印。2.3.9 亮灯率统计系统能够根据检测电压、电流自动计算各支路的亮灯率、各监控点亮灯率、全部监控范围某时刻总亮灯率和整夜平均亮灯率。2.3.10 系统扩容功能系统具有根据城市建设的发展和管理，任意增加或减少监控终端。系统最大容量不低于 9999 个监控点。2.3.11 远程实时查询功能通过因特网，实现微机或便携式笔记本的远程实时查询，查询21内容包括各终端的最新以及历史数据和故障情况，实现异地远程接入访问。2.3.12 GIS 地理信息系统功能系统提供对图形信息和属性信息的多种双向查询方式，查询内容可以包括地图显示的所有信息，主要有： 位置信息查询 设施分布查询 回路布置查询 实时运行数据查询222.3.13 单灯实时控制功能系统可以实时检测单灯的运行状态电压、电流、消耗功率、功率因数等，可以对单灯开/关、变功率、调光方式实现节能控制，真正实现按需照明，同时在线对单灯故障实现报警如灯泡损坏、功率异常、灯具失效等。系统可以实现对单灯的开关、调光水平进行远程控制，显示方式可以通过列表或城市地理信息系统（GIS）直观显示。2.3.14 报警处理功能当智能监控终端主动报警或监控管理中心在遥测时发现警情时，23监控管理中心监控主机自动报出故障的有关参数，并能够以短消息方式将故障信息发送至指定的手机。报警内容包括：白天亮灯、晚上熄灯、电压、电流越限、供电线路停电、控制箱非法打开、路灯电缆被盗报警等功能。系统能够按监控管理中心的要求，定时或随机向监控管理中心返回检测参数，支持故障自动上报功能。三、节能效益分析及系统优势3.1 系统比较优势目前我国各个城市也计划或已经实施各种方式的城市路灯节能改造，现阶段几种路灯节能解决方案对比如下。对比项目City ES 系统暖白光路灯 LED 路灯太阳能路灯无极灯改造基准150W-400W高压钠灯60W-250W路灯50W-250W 路灯50W-120路灯150W-400W 路灯流明效率120-150Lm/W100-114Lm/W80-90Lm/W60-90Lm/W80-100Lm/W应用范围 道路、隧道城市次干道、支路、隧道城市支路、小区、乡间道路、隧道城市支路、小区、乡间道路隧道、小区道路节能效果 40%以上 40%以上 40%以上 40%以上 40%以上24可靠性 较好 一般 较差 一般 一般建设/维护成本较低 一般 高 较高 一般安装 方便 一般 不方便 不方便 一般数字镇流器可实现自动延时多段调光控制，延时时段任意设定，数字镇流器可以提供极为稳定的光输出，而且灯的色温和亮度不随电压波动而变化，无频闪，保证了照明优异质量。通过有源功率因数校正技术控制电流波形，总电流畸变度小于 5%。降低基础设施投资费用，节约运行成本。数字镇流器采用恒功率控制，在电压大幅度波动的情况下，提供给灯的功率保持不变，而且数字镇流器的工作频 50KHz150KHz，高压钠灯的电光转换无脉动，提高了效率和舒适度，在同等光照的条件下，延长灯管的寿命。无需外加触发器和补偿电容，使用安装方便。内置自动定时调光功能，在控制系统信号中断或出现故障时，可依据实际照明要求实现自动调光，在保障照度数据符合国家照度标准的前提下实现节能效果。3.2 项目改造投资预算3.2.1 项目投资设备费：序号 设备名称 型号 单位 数量 单价（元）金额（万元）1 集中监控器 City ES 台25City ES 250W台2 数字镇流器City ES 400W台3单灯通讯模块City ES 台son-T plus 250W只4 高光效钠灯son-T plus