无线智能路灯节能控制系统介绍

第一篇第一篇 项目概述项目概述 第一章 城市照明节能改造的发展 随着我国城市建设的飞速发展 城市照明已成为体现城市形象的重要标志 对于一个城市而言 城 市照明已不仅仅是锦上添花 而已成为一个城市形象的基本组成部分 在内容上 城市照明的表现手法 越来越丰富 在趋势上 城市照明越来越注重科技含量 总体而言 城市正逐步走向高层次化 在满足 城市功能与景观照明的同时 如何解决电费支出增加 应对电力供应缺口增大的矛盾 成为各地政府关 心的问题 中国作为世界第二大能源消费国 中央政府一直高度重视能源和节能工作 90 年代实施了可持续发 展战略 颁布了 中华人民共和国节约能源法 2000 年国家经贸委 国家计委发布了 节约用电管理 办法 2002 年 11 月 6 日经贸委 国家计委 科技部 建设部等 13 个部门领导在北京召开 推动中国绿 色照明工程 交流会 2004 年 11 月 26 日建设部在北京召开 2004 年中国城市照明国际研讨会 2005 年 5 月 9 日国家发改委在上海召开 中国绿色照明国际会议暨第六届国际高效照明 会议 建设部 国 家发改委于 2004 年 11 月 23 日颁发了建城 2004 204 号文件 关于加强城市照明管理促进节约用电工作 的意见 文件中明确指出 要大力推广节能技术 提高电能利用效力 尽快实现节能型的城市照明体系 有条件的城市应实施城市照明集中监控和分时控制模式 努力降低电耗 并要求 2006 年底之前改造完成 照明节电成为政府相关机构重大任务之一 同时 对城市灯饰的管理与控制迫切需要一种科学 合理 高效的方法 因此 提供一种有效而合 理的控制与管理的方法 对城市路灯与饰灯的运行状态进行远程智能监控显得极为重要 首先回顾传统的路灯控制运行方式 钟控 人眼观测 派巡逻车轮巡 等等 传统路灯控制运行 方式早已不能适应形势发展的需要 随着科学技术以超乎想象的速度的发展 计算机应用的迅速普及 GSM GPRS 无线通讯网络的问世 真正能够自动化的 远程管理的监控办法出炉了 基于这两大实用的新 兴技术 针对一般城市路灯系统线路长 布局分散 管理困难 我公司自主研发 生产了我公司路灯自 动化监控系统 它利用计算机技术 通讯技术对快速发展的城市路灯实行科学化的管理 从而提高道路 照明的质量 实现故障检测的实时性和维修效率 保证城市整体的亮灯率和设备完好率 它不但能降低 能耗 减轻劳动强度 而且避免了无畏的电能和人力物力的浪费 最终它提高了路灯所对社会的服务质 量 综合发挥出城市道路照明的社会效益与环境效益 智能路灯节能控制系统介绍 现代城市景观照明控制管理系统中 要求在实现效果的同时 更加注重集中管理操作的便捷性及场 所性 以及设备的安装方便可靠 1 1 产品特性 1 1 高效 稳定的经济型节电器 高效 稳定的经济型节电器 我公司系列路灯节电器采用最先进的快速电子检测技术 微电脑的精确计算 通过电力电子智 能控制技术 节电效果明显 节电率稳定在 20 45 2 2 无电网污染的 无电网污染的 绿色环保绿色环保 节电器 节电器 在国外发达国家已有明文规定对电气设备谐波含量的限制 国内部分城市对谐波含量超标的设 备也限制并入电网使用 我公司系列路灯节电器 实现了电压的正弦波输出 克服了晶闸管等类型 灯光节电产品产生谐波的缺陷 3 3 无 无 闪断闪断 切换技术的智能节电器 切换技术的智能节电器 闪断 现象会导致 HID 灯 高压气体放电 如高压钠灯 金卤灯 高压汞灯等 熄灭 我公司 系列路灯节电器运用了先进的控制技术 确保在自动运行时不发生闪断现象 4 4 高速 智能的 高速 智能的 I I2 2C C 数据总线控制系统 数据总线控制系统 我公司系列路灯节电器的控制核心 FN PSCEIP1000 控制系统是在经过长期使用的 FN PSCEIP 控 制系统的升级型 采用 I2C 数据总线控制 实时检测电网及负荷状况 确保节电器稳定运行 5 5 可视化的数据管理 可视化的数据管理 我公司系列路灯节电器的所有实时运行数据以及设置数据 维修管理数据均用 LED 显示窗口直 接显示数据 6 6 智能防盗 智能防盗 6 6 智能时控设计 智能时控设计 主回路时控 定时启停路灯 本机备有天文时钟控制 可根据当地的地理位置自动调节 每个季节的路灯启停时间 在季节变化时不需人工逐一调节 按用户需要可设置半夜灯的启停时间 适用的节电设置 可根据现场的实际情况进行时段设置 使光源得到更加合理的利用 7 7 节电率可选择 节电率可选择 可根据当地电网状况 灯具新旧程度以及各现场灯光的使用效率选择不同的节电率 使路灯处 于最经济的工作状态 8 8 功能完善的保护措施 功能完善的保护措施 自动调节节电参数 节电器将根据电网的实时状况 自动调节路灯的馈入功率 I2C 数据总线控制 我公司系列路灯节电器的运行参数以及内置参数的校正 均可通过 按键调节 由 I2C 数据总线进行校正 无须开箱调节 数据实时显示 节电器的显示窗口实时显示电网电压和节电的运行状态 欠压自动旁路 当回路不具备节能空间时 节电器将自动运行旁路状态 系统故障旁路 当控制系统断电或驱动电路等硬件故障时 节电器将自动处于旁路状 态 应急手动旁路 在检修或其它原因需要退出节电状态时 可方便的使节电器退出节电 状态 线路故障自动断电 当线路的电流超过节电器的限定电流时或短路时节电器将自动断 电 9 9 适用范围广 适用范围广 适用于城市道路照明及亮化工程 如高压钠灯 金属卤素灯等照明系统的节能控制 广泛应用于港 口 码头 高速公路 隧道照明 城市路灯 广场照明等场所 1 21 2 控制软件控制软件 1 2 11 2 1 软件系统结构软件系统结构 现代城市景观照明控制管理系统中 要求在实现效果的同时 更加注重集中管理操作的便捷性及场 所性 以及设备的安装方便可靠 对于城市大面积的控制区域 用有线的方式来实现智能照明控制非常 困难 首先改造项目中大面积的穿管布线对施工带来很大的麻烦 区域内繁华的商业区 繁忙的交通要 道等障碍 施工起来更加不便 再者 配电箱多安装点分散 不宜用有线方式进行连接控制 同时本着 节约成本的原则 采用无线方式来实现对整个区域道路灯光的智能化控制是最优化最合理的方式 本系统的特点是控制精准 操控方便 施工周期短 影响面小 维护便捷 扩展性强 控制方案多 节能节耗 我公司城市灯光远程控制管理系统 采用全模块化设计 拥有标准数据接口 兼容性良好 系统 功能完善 维护管理便捷 其结构主要由远程灯光控制器和远程灯光控制管理软件组成 基于 CDMA GPRS 无线公共网络进行远程传输控制 城市路灯和景观灯的开 关控制和相应的景观灯节目表演均可实现远程 或者自动控制 我公司城市灯光远程控制管理系统还具有自动报警和监测功能 管理人员可以在办公室就能及时了 解监控范围内的所有景观灯的故障发生的地点和状态 为及时进行修复提供了有力的保障 为本系统的正 常运转提供了坚实可靠技术保障 我公司城市灯光远程控制管理系统结构分为测控端和控制中心两部份 1 测控端 采用本公司自主研发的我公司城市灯光智能控制器 主要安装于景观灯的配电箱旁 用于对所属区 域的灯光设备进行统一管理和控制 并通过 CDMA GPRS 无线通讯方式把各种数据传递到控制中心 2 监控中心 中心主机上安装有我公司远程灯光控制管理软件 及时的从各个现场站点采集各种数据 并进行分 析和处理 为保证整个景观照明的管理协调和统一 同时可以及时向各个控制现场站点发布控制指令 进行远程的管理控制 1 2 21 2 2系统功能介绍系统功能介绍 我公司灯光智能控制器具有以下功能 1 分组控制 可以把不同地理位置和要求的景观灯分成若干组 对不同组采用不同的定 时控制方案 2 定时控制 任意设置一年中的开关时间以及每周固定的开关时间或按日出日落时间自 动调整个回路的开关时间 3 逐点控制 根据景观灯的艺术效果进行灯光效果节目编排 做到多台控制器精准校时 逐点控制 此起彼伏的灯光效果 使整条大街的所有景观灯融合为一体 在突出艺术效果的同 时 达到了节约电能的作用 4 远程手机控制 根据临时控制需求或功能性人工巡检需求 可以通过 手机登陆 或 发送短信方式对各回路或整个系统进行远程控制 5 手机报警功能 通过系统设置可以将相关故障 预警 报警信息通过短信发送至相关 责任人的手机 6 用电计量采集功能 可将电表采集数据远传至控制中心 以便对各配电箱的用电量进 行统计 7 运行状态采集功能 主要是对各回路及总电源的电流 电压状态进行实时监测 由总 控室监测软件对所有回路采集的数据进行分析 为每一回路运行状态做出判断 对非正常状态 的变化 即故障状态 进行预警和报警 8 漏电流检测功能 由于大部分照明系统是建立民宅公寓楼的外墙 所以做好漏电报警 安全防范 防范于未然尤为重要 我公司灯光智能控制器特有的实时漏电监测和报警功能 将 为系统的安全运行 维护市民安全带来最大的保障 9 心跳功能 我公司灯光智能控制器特有并具完全自主知识产权的心跳技术 使终端控 制器按一定时间的间隔自动向控制中心发送控制器的运行电压 供电电压 对每一回路状态的 巡检结果等数据 使控制中心人员对每个控制终端 回路 开关电源供电等系统的运行了如指 掌 10 冗余功能 由于本系统依赖于 无线网络和互联网 网络的稳 定将对本系统远程控制稳定运行起到重要作用 为防万一 本系统具有离开网络自动运行功能 当网络出现故障时 自动切换到自动控制 系统按单体控制方式独立运行 11 便于维护 由于系统具有心跳技术 对故障报警 运行监测等日常维护不需要像 以前一样去巡视发现故障 这不仅减少了巡检人员和车辆损耗 降低了维修成本 而且在检修 人员出发之前就已经知道了故障的准确地点和基本状态 因而缩短了维修时间 提高了检修效 率 由此可以节约维护费用开支 1 2 3 控制管理软件介绍控制管理软件介绍 1 登陆界面 2 运行状态与用电量监测界面 3 运行状态与视频监控界面 4 设备控制节目编排界面 5 控制设备配置管理界面 一 一 系统设备介绍 系统设备介绍 灯光控制器 灯光控制器 L L 主要性能 主要性能 1 采用先进的微处理晶片 稳定性强 2 超大容量的存储芯片 3 自动时钟校对功能 4 提供 GPRS 无线数据双向传输 5 自动拨号连接 DTU 上电自动拨号上网 连接网络 支持用户端发起命令连接或远程唤醒 连接 6 实时监测网络连接情况 掉线自动重拨功能 7 支持点对点 点对多点 多点对多点对等 数据传输 8 支持多数据中心 自动切换 9 包含工作电压 供电电压 回路巡检信息的心跳技术 10 看门狗技术 11 三路开关量报警信息检测 12 三路电压监测 13 三路漏电流监测 14 六路电流监测 15 RS 232 通讯 电站能够实时将电量数据传送给系统 电站能够实时将电量数据传送给系统 系统能够根据电站的容量 自动调整到设定的节电模式 当系统探测到电网供电量有变化时 根据系统能够根据电站的容量 自动调整到设定的节电模式 当系统探测到电网供电量有变化时 根据 系统设定 自动切换到相应的亮化管理范围系统设定 自动切换到相应的亮化管理范围 1 31 3 节电原理节电原理 1 设计理论依据 道路的主要目的是使车辆 行人安全出行 户外灯光的主要目的是美化城市夜景 让市民有一 个和谐温馨的休闲氛围 人流 车流在晚上 12 点以后明显减少 而此时正是用电低谷时段 电网电 压升高 灯具在非正常电压状态下工作 超出额定照度 因此 此时段的灯光利用率相当低 如不 采取措施加以调整 将浪费相当多的电能 其次 道路照明直接接用市电电网 据测试 各供电变压器的输出电压远大于额定电压 220V 有的高达 250V 以上 使输出功率大大增加 则产生三种后果 其一 由于发光效率限制 照度不会与能量成正比增长 其二 出于健康或舒适 人们希望光照柔和适度 过强刺眼的强光不仅令人心理烦燥 而且它 所产生的眩光现象对人的视觉有很大影响 其三 灯具迅速发烫 不仅意味着能量浪费 灯具因温升而降低发光效率 更明显是灯具和线 路的老化及损坏加快 根据上述路灯现状 我公司特研制了以日本的电磁节能技术为基础的 我公司 牌智能路灯节 电器 2 智能节电控制原理 我公司系列路灯节电器核心控制系统是我公司研制的智能化控制系统 FN DGV1000 本系统采用 先进的快速电子检测技术 微电脑的精确计算 结合隔离变压器励磁调压的原理 通过现代电力电 子智能控制技术 经济 实时 准确地控制用电器的能耗 控制原理图如下 接口 输出端 1 2 3 温 度 检 测 散热装置 保护控制 电路 人机界面 输 入 电 压 信 号 采 集 输出电流 信号采集 微电脑智能 控制电路 调压控制电路 R S T N V W 旁路接触器 驱动电路 N 避雷器 防感应雷 避雷器 防感应雷 预留 时控信号 接触器 驱动电路 电源 工作原理 启动 可预置旁路启动和软启动两种方式 旁路启动 当接触器 KM 得到开灯信号后闭合 微电脑控制电路输出旁路信号 使 三相多级励磁调压电磁组 T1 T2 T3 处于旁路状态 节电器输出电压等于输入电压 由于 钠灯启动时需要足够的电压才能正常启动 过低的电压启动会造成钠灯启动困难 直接影响 钠灯的使用寿命 启动时间可预置 软启动 当接触器 KM 得到开灯信号后闭合 微电脑控制电路输出旁路信号 使三相多级励磁调 压电磁组 T1 T2 T3 处于低电压输出状态 输出电压约为输入电压的 85 在约 1 分钟内逐步将节电 器输出电压调节为输入电压 由于钠灯启动时需要足够的电压才能正常启动 过低的电压启动会造成钠 灯启动困难 直接影响钠灯的使用寿命 等待 时间可预置 钠灯启动完成后 再进入节能状态 节能调压 调压装置采用三组三相多级励磁调压方案 主回路在调压过程中不断开 输出无断电过 程 当旁路启动完成后 微电脑实时采集输出电压与预置的节电数据相比较 给三相励磁调压电磁组 T1 T2 T3 输出调压信号 使三相电压缓慢调节 每次调压幅度约输入电压的 2 至预置值 2 15 分钟 时间 如果输入电压有变化 节电器的输出电压也随之变化 微电脑实时获取电压的变化数据 在 3 秒 4 分钟 时间长度取决于瞬间电压变化幅度 的内完成调节过程 自动保护控制 我公司智能化控制系统实时采集无级调压电磁组的温度 节电器的工作电流 当任 何一相无级调压电磁组的温度达到 45 系统自动启动散热装置 当任何一相无级调压电磁组的温度达 到 85 时 旁路系统自动工作 且采用机械互锁 当节电器的工作电流达到功率极限时 约额定容量的 150 以上 节电器自动停止工作 防雷保护 为确保系统的正常运行 有效的抑制电网瞬变电压 在节电器的输入 输出端均安装有 防感应雷的避雷装置 1 3 我公司系列智能路灯节电器参数标准 序 号 项 目 规 格 要 求 1 节电 器技术指 标 输入电压 三相交流 380V 20 380V 10 N 单相 220V 15 输入频率 50HZ 6 节电率 20 45 空载损耗 0 3 谐波畸变 0 效 率 98 环境温度 30 55 相对湿度 95 无结露 环境要求 无腐蚀金属 破坏绝缘的气体 无爆炸危险物质 无强烈震动 整机正常使用寿命 15 年或 100000 小时 1 保护功能 a 欠压自动旁路 当回路不具备节能空间 设定值根据现场设定值在 185V 220V 之间可调 时 本节电器将自动退出节电状态 b 过流 短路保护功能 当回路线路故障或过流时可根据要求旁路或 断电 具备短路断电功能 b 过热保护 当箱内温度超过 45 时 节电器将自动启动冷却风扇 保证 节电器的正常运行 当箱内核心部件温度达到设定值 85 时 节电器将自动处于 旁路状态 保证发光源的正常使用 c 系统故障旁路 当控制系统断电或驱动电路等硬件故障时 节电器 将自动处于旁路状态 d 应急手动旁路 接触器旁路 在检修或其它原因需要退出节电状 态是 可方便的使节电器退出节电状态 并可以在带电条件下任意进行节电 旁路功能之间切换 切换时不必断电 停电 e 对灯具 发光源无任何损害 f 我公司路灯节电器实现了电压的正弦波输出 克服了晶闸等类型灯光节电 产品产生谐波污染的缺陷 2 节电 器的功能 2 远程监控功能 我公司系列路灯节电器具有 RS232 485 通讯接口 与相应的信息传输设备连 接 可实现路灯的 三遥 控制 遥控 在节电器运行时 由中控室发出指令 可控制以下运行数据 分时段运行的时间控制 每个时段的节电率控制 实时旁路控制 实时时钟效正 遥测 在节电器运行时 在中控室可实时监测以下运行数据 节电器主器件的过温保护 无节能空间旁路信息 节电器无负荷旁路信息 设备超负荷旁路 或断电 信息 非法开门防盗信息 电缆断路防盗信息 遥信 在节电器运行时 可实时查询以下运行数据 节电器的调压状态 时钟的实时时间 电网输入电压 节电器的负荷率 选配 可根据现场要求增加其他功能 3 节电器的显示功能 我公司系列路灯节电器的所有实时运行数据 以及设置数据 电网 的实际电压参数 当前的节电状态 故障均用 LED 耐高低温 显示窗口直接显 示数据 4 参数设置具有实时在线调节功能 可根据当地电网状况 灯具新旧程度以及各现场灯光的使用效率选择不同的 节电率 实时在线设置或修改参数时 不须断电 5 节电器输出电源质量 在标准的电压范围内 三相 380V 5 单相 220V 5 具有稳定的电压输出 实 时输出电压值误差应在设定值的 2 具有 8 级节电率自动调节 无 闪断 切换功能 采用缓慢调压技术 每次调节电压幅度不大于 5V 采用先进的电磁平衡技术 对谐波 瞬变有一定的抑制功能 从而减少其对电网 和路灯的影响和伤害 可改善线路的功率因数 3 控制 方式及设 备 1 节电器具有 4 个时段的时间段控制模式 电压控制模式及自动和手动旁路 节电模式 可以根据现场的实际情况进行节电率时段设置 使光源得到更加合理 的利用 2 接触器均采用国际知名品牌产品牌 也可根据客户需要更换其他知名品牌 3 调压切换采用无触点的电力电子器件 实现了无触点调压功能 4 启动方式为旁路启动和软启动可选择 5 调压方式为单相控制和三相控制两种 相与相的负荷不平衡度为 100 单相控制方式输入电源不平衡度达到 100 在可控范围内单相控制方式 输出平衡误差为 3 4 安装 要求 节电器安装后不改变原线路的控制方式 不改变用户原来的使用方式 不影响用户其他设备的正常使用 5 箱体 规格及要 求 标准节电器箱体防护等级为 IP44 箱体外形美观大方 能适应安装现场要求 可根据用户现场需要订做特殊型号 特殊材质的箱体 1 4 节电装置的安装 1 4 1 电气安装示意图 1 标准配置的节电器 景观灯路灯路灯 AAAV KWH 时 光 控单元 KM0KM2 KM1 KF KM KM1 KM2 KMn KM0 KF1 FU L 智能节电装置 KMnKM0 路灯 KMn 交通信号灯 等其他电源 KM N 2 节电器 天文时控 二合一 控制原理图 KMn KM2 KM1 KM L2 A1 KM FU1 智 能 路 灯 节 电 器 时控器 KFn KMn N K2 L2 L1 KF1 KM1 KM2 KF2 接 路 灯 远程控制接口 3 节电器 远程监控终端控制原理图 KM4 A B C N L1 控制电源 KF FU KM1 GPRS通讯模块 电 流 电 压 采 集 单 元 节电器 通讯接口 CPU I O扩展口 路灯开关控制 KM1 KM2 KM3 时钟系统 数据存储 节 电 装 置 报警输入口 KM2 KM1 KM4 路灯路灯路灯 KM3 我公司系列采用日本先进的电磁组合节能技术 克服了电子类存在的电网污染 调相线型存在的电 压变化幅度大 切换电流大 无电压补偿等技术缺陷 调零线型存在的切换瞬间回馈电压 无电压补偿 等技术缺陷 其具有以下特点 输出为无畸变的正弦波电压 无谐波污染 灯具无 闪断 现象 没有回馈电网的瞬间峰值电压 多级调控 具有电压补偿线圈 普通型的为 2 的稳定输出 可制作精度高达 1 稳压输出 需 定制 调控时切换电流小 调相线为节电器负荷的 100 调零线达到节电器负荷的 35 我公司系列最 大为 7 由于低于 7 的切换电流 进一步的提高了控制器件的机械可靠性和整机的稳定性 没有功率限制 1 5 4 我公司系列技术优势 分时段控制 本机具有旁路启动时段和四个节能控制时段 在路灯流工作时 可根据人流和车流量在晚上不同的 时段变化 和对路灯的照度等的要求 设置不同的节电率 如以下案例 某城市在晚上 7 点开灯 7 11 点人流量 车流量最大 路面对照度要求最高 11 凌晨 1 点人流量 车流量减少 凌晨 1 点到 6 点为人流量最少 早晨 6 点以后 人流量 车流量增加 对路面照度要求提 高 根据该城市的人流 车流的变化 我公司的节电装置根据以下时段设置方案就可完全满足该城市的 要求 时段运行设置方案如下 旁路启动时段设置分钟 节电器输出电压与电网电压相等 确保灯具的正常启动 第 1 时段节电器输出电压设置为 210V 时间设置为 4 小时 如果电网电压高于 210V 节电器输出 电压始终稳定 210V 2 当输入电压稳定在 220V 左右时 在该 4 个小时内节电率为 10 左右 电网电压 升降 节电率随之升降 第 2 时段节电器输出电压设置为 200V 时间设置为 2 小时 如果电网电压高于 200V 节电器输出 电压始终稳定 200V 2 假如输入电压稳定 220V 左右时 该时段节电率可达 15 18 电网电压升降 节电率随之升降 第 3 时段节电器输出电压设置为 190V 时间设置为 5 小时 如果电网电压高于 200V 节电器输出 电压始终稳定 220V 左右时 该时段节电率可达 25 左右 如果电压在 230V 左右时 节电率可达 30 第 4 时段节电器输出电压设置为 210V 时间设置为 小时 当输入电压稳定在 220V 左右时 该时 段的输出电压及节电率与第一时段相同 如果电网电压存在变化 该时段的节电率随电压的升降而升降 采用以