港口照明智能无线监控方案

1、港口照明智能无线监控系统解决方案 日照博康自动化科技有限公司RIZHAO BOKANG AUTO TECHNOLOGY Co., Ltd目录 前言-31 项目背景-32 项目目的-33 系统概述-44 系统特点-45 系统组成-56 系统示意图-57 系统设计原则-68 系统原理图-69 设备功能及参数-710 系统软件-911 系统对比优势-1212 系统效益分析-1213 交货周期-1414 施工周期-1515 质保期-1516 售后及技术支持-1517 付款方式-1518 安装及控制方式-1519 设备清单及报价-1620 结束语-16 随着港口建设规模的扩大，港区货场、码头及道路面积越

2、来越大，配套的照明设施的数量也相应增加，迫切需要一个自动化的、科学的管理方式和系统对其进行管理和控制。港口照明智能无线控制系统设计采用先进可靠的无线数据传输技术（ZIGBEE+GPRS组合传输），将人机操作界面和远程控制环节有机结合起来，可实现对照明设备的远距离控制。通过即时开启、关闭设备，合理组合开启数量、策略安排开启时间，以达到高效节能、安全运行的良好效果。一、 项目背景目前，国内港口码头的作业生产均采用24h全天候作业模式，规模庞大的高杆灯群是保证港口码头夜间作业的必要设施，而高杆灯照明消耗的电力资源是巨大的。现有港区照明控制方式多为“时间控制器+接触器”的方式。此种方式只能在事先规定好

3、的时间点亮、熄灭。在夜晚，不论有无船舶、机械、人员作业，港口码头的高杆灯都会通宵达旦的照明，浪费大量电力资源。在白天阴雨或沙尘暴、扬沙灯特殊天气情况下需要临时照明时，照明系统却无法即时启动。采用这种传统的控制方式就会出现白天需要照明时无法启动和夜间无照明需求的地方无法关闭的情况，造成不能合理、有效地使用照明设备，由此造成极大浪费。照明光源及配套的电器设施是有寿命的，照明时间短就意味着维修工作量的减少和照明设施使用寿命的延长。照明及控制设施分布于整个港区内，范围广、数量大、控制点多，对每个时间控制器进行调整时由于路程远、调整的时间长而造成效率低，人工、车辆需求大。照明设备的使用状态只能通过人员的

4、巡视检查来考核，受时间环境及观察角度的限制，不能保证设备使用中存在问题的及时发现，不能使设备处于最佳的使用及维护状态。如何充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个新的和紧要的课题。因此，建立智能化、集约化的港口码头照明管理系统已刻不容缓。日照博康自动化科技有限公司研发的港口照明智能无线监控系统完全能解决上述问题。二、 项目目的实施港口照明系统的自动控制，主要是将港口范围内所有照明设备进行分组，通过软件平台发送指令给单灯控制器，由控制器自动控制照明设备开启或熄灭。通过这种方式，将自动控制技术应用于港口照明系统中，把整个港口的生产照明置于生产调度人员的集中控制之下，由管理人员远程

5、控制灯光的开关，这样既可有效地提高设备的利用率、增加使用寿命，同时还可以节约人力资源与生产成本，具有良好的经济效益和社会效益。具体体现在以下几点：1、高杆灯照明系统具有智能控制功能和单灯远程监控功能，可准确巡查指示每盏灯运行状况，可实现单灯远程监测、控制、故障报警，可远程任意控制每盏灯的开关灯时间，也可实现组控以及策略控制（分组控制或按每日作业安排控制等）等。 2、系统需实现分别在控制主机、移动手机、子网监控器三种平台上，对所属高杆灯的状态进行查询和监测控制功能。3、控制中心平台采用无线ZIGBEE组网传输技术+GPRS远传技术实现控制器与单灯间的通讯。4、系统支持自动生成故障设备清单及存储、

6、查询、统计历史数据的功能。三、系统概述港口照明智能无线监控系统能够灵活开/关灯，随时了解运行参数，及时发现故障，将传统的人工“巡灯”制度改为“值班”制度，极大地提高照明系统的管理效率。系统能将采集到的数据自动进行存储、统计，并能随时进行查询和打印，极大地提高管理水平，同时还能根据作业时间智能化控制等手段，降低能耗，提高设备使用寿命，获得良好的经济效益。  本系统是自主开发研制的无线组网透明传输系统，采用智能调压装置、照明遥控装置，利用计算机监控技术、ZIGBEE无线通信技术、GPRS远传技术实现的智能照明控制系统，该系统可对照明区域进行实时分组区，分点及全区域控制，也可按照预设时间方

7、案作定时控制。系统控制方式灵活，节能效果显著，是实现港口大面积货区及道路节电照明工程的有效控制方法。四、系统特点1、节省成本：安装施工简易快捷，无需铺设专线, 模块化安装，可以系统自动检测生成故障报表。每2盏灯只需要一个单灯控制器，每200个单灯控制器配备一台子网监控器，节省了GPRS流量。不用改变既有的电力线架设和配电监控网络，一方面节省了人力物力；一方面自动组网的ZigBee模块不受天气和地形的影响，也保证了通讯的可靠性。 2、每天可进行自动通、断电操作；可根据每日工作情况进行单灯、单组、单线亮灯控制；可保证工作日、节假日按不同的时间自动通、断电；可对用电高杆灯进行分灯、分区、分线路管理。

8、 3、延长灯具寿命。单灯控制器具有输出限压保护功能，系统采用缓开启及淡入淡出控制，可避免对灯具的冷态冲击，延长灯具寿命。智能开关控制，减少了开灯时间，从而可以显著延长灯具的有效寿命，减少灯具更换次数，也大幅降低了电耗。4、系统抗干扰性强，容量大，运行机制高度灵活，有强大的扩展性和实用性。5、系统自带诊断功能，可确定灯具的状态，一旦出现故障可及时提醒对其进行维护。6、系统采用光控和时控相结合的控制方案，根据天气情况和实际光的照度，自动监控灯具的开/关和灯具的亮度，如在不好的天气时及时打开高杆灯，对于安装在光线比较差的环境中的高杆灯，根据实测光强，来自动以最佳的亮度打开高杆灯，提高使用满意度，在灾

9、害天气使高杆灯更人性化。 7、通过系统中心设置，防止非授权人操作，确保系统监控安全可靠。依据采集数据情况，可判断终端设备运行状态情况。所有运行参数（自动通断电时间，区域划分）可在管理终端随时设置，随时启用，管理方便。五、 系统组成 港口照明智能无线监控系统主要由单灯控制器、子网控制器、监控中心三部分组成。单灯控制器与子网控制器之间通过ZIGBEE组网技术进行数据通讯，子网控制器和监控中心通过GPRS远传技术进行数据通讯。监控中心通过设置不同的操作权限，实现全部照明系统的集中管理，并将所有照明的相关数据集成到数据库中。1、单灯控制器：单灯控制器内嵌ZIGBEE和智能芯片，安装在高杆灯上部灯杆上，

10、具有开关控制、故障报警、电流电压采集等功能。2、子网控制器：子网控制器内嵌ZIGBEE、GPRS和智能芯片，一般安装在高杆灯控制箱内，是单灯控制器和计算机监控中心的通讯桥梁。它负责监控子网内的高杆灯，将监控中心的命令下达给高杆灯，将高杆灯及线路信息反馈给监控中心。子网控制器还可以扩展回路控制功能。 3、监控中心：中心具有管理子网控制器、单灯控制器的功能，并对收集上来的数据进行分析处理和反馈报警，可以及时进行管理调度和评估。六、 系统示意图七、 系统设计原则1、 可靠性由于系统的服务对象是港口堆场，稍有差错即会产生不良后果；同时监控设备长期在户外运行，工作环境极为恶劣；因此必须充分考虑系统的可靠

11、性，要求监控系统能够长期稳定地运行；同时要求监控系统在个别设备出现故障的情况下仍能稳定运行，不影响或者少影响照明系统的按时开启和关闭。2、 先进性和实用性设备须符合相关国内、国际标准，整个系统应是目前国内最先进的，并长期处于国内较为先进的水平。同时，应以实用为原则，不可脱离实用性而盲目追求先进性，从而造成华而不实、浪费资金，降低可靠性。3、 可维修性系统的设备模块化设计，并且各单元部件具有故障定位指示，便于设备维修。4、 可扩展性硬件采用模块化设计，软件采用组态化设计，使得系统扩展、升级均不必改变现有设备的状态。5、 通用性硬件设备具有通用性，通过不同的软件参数设置，可以实现不同的功能。6、

12、经济性尽可能采用成熟的先进技术，选择性价比高的方案和设备，既要考虑初期建设费用，也要降低今后的运行维修费用。八、 系统原理图九、 设备功能及参数1、 单灯控制器1.1性能特点：*通过Zigbee无线自组网进行通信连接，实时在线收发信息；*高性能嵌入式微处理器技术，先进的电能测量计量专用芯片，大容量存储器技术；*自诊断和自恢复功能；*断电数据保持功能；*无线路由功能，实现通号中继功能。*产品可实现继电器输出控制和交流电量采样，继电器输出控制平均无故障工作时间达到10万小时。1.2主要性能参数 *输入电源：AC 220V 50Hz (两相三线制)*输出电源：AC 220V 50Hz*继电器触点容量

13、达30A/220VAC *提供1-2路继电器输出 *具有电压、频率、温度检测功能 *具有一路电流、有功功率、无功功率检测功能 *具有过流保护、灯具状况检测、缺省亮灯等功能 *适用于LED灯、高压钠灯、金卤灯等灯具的开关和调光使用*基于安全的过载保护设计 *无线频点 2.4G ISM全球免费频段 *无线信道 16个。单网容量：65535个节点 *网络拓补、支持星型、树型、链型、网状网 *ZIGBEE无线模块接收灵敏度高达94DBM *完善的ZIGBEE无线组网通线协议 *工业级工作温度范围：4080 *外形尺寸：100mm×100mm×50mm（L×W×H

14、） *天线连接 胶棒天线、吸盘天线、馈线+胶棒天线1.3安装要求安装和放置单灯控制器时应避免人为破坏。天线应该避免出现断裂、脱落、和灯杆发生碰接等情况。单灯控制器在安装时应该固定牢靠，并避免线路的划伤和绝缘损坏。2、 子网协调器 2.1系统主要功能*接收服务器下发的定时策略存储在本地，上报服务器所要查询的数据；可实现本地或者远程的查询与配置；同时可实现策略的查询、修改；也可进行手动实时控制命令和查询命令。*接口：带有ZIGBEE/GPRS/3G/WIFI的两路上行（到服务器）和两路下行（到终端路灯控制器）的接口；同时可直接集成这些无线通讯模块。*人机交互：具有记录显示时钟日历信息（可定时查询、

15、控制，有效记录数据的时间）存储（可存储策略历史、历史数据），网关自带大容量FLASH和RAM存储LCD显示屏（可选择自己想要显示的信息），彩屏带背光按键选择控制 （方便进行配置，菜单选择查询查看信息，选择发送策略）备用锂电池（3.6V，80Mah） 设备基准电压检测（低电压检测）状态信号指示灯 （反应子网控制器的实时工作状态）异常情况蜂鸣器报警 （可自己设定告警的上限值和下限值） *供电方式及工作温度供电：AC 单相220V/三相380V DC 5-24V工作温度: 工业级： -40-85设备功耗：待机：35mA 工作：50100mA十、系统软件1、 软件架构l 真正的B/S 三层架构，支持远

16、程办公和异地操作，数据集中存放管理。l 采用100%纯.NET语言开发，可跨WINDOWS系列、UNIX、LINUX等多种平台运行。服务端通过Windows系统自带的IIS（互联网信息服务）将自身的应用程序接口以网页的形式发布到互联网上，客户端则通过服务器端开放的指定端口和服务进行远程连接，在互联网上实现数据交互。l 支持SQL-SERVER、ORACLE、SYBASE、INFORMIX、DB2、MYSQL等多种主流数据库。l 三级缓存技术及数据压缩技术的运用，大大提高系统的运行效率。2、 软件界面1） 登陆界面操作用户分角色进行管理，即便是同样角色的用户，也可设置差异化的操作权限，方便简单。

17、2） 监控界面 可实时监控各灯运行状况，配置灵活，信息清楚，便于查看。3）设备维护界面 可根据灯杆分布、照明区域、灯具情况维护照明设备等信息。4）策略管理界面 根据生产时间、夜间时长、照度情况等信息设置自动控制策略，可以全部执行、部分执行，也可以单灯执行。5）报警界面 各监控点报警方式配置灵活，同一监测点可以分时段报警，便于交接班管理。可以打印出某段时期内灯具损坏情况表，便于及时更换。3、软件构成软件可分为以下几大模块： (1)地理信息管理模块：系统把港口高杆灯分布图进行嵌入式开发，实现了对灯控设备的地图式显示，用户可根据系统显示地图对港口所有高杆灯的在线情况、亮灯状况、报警状态进行直观的监控

18、和快速的定位，可以实现对高杆灯状态的直观监测，对各种异常情况进行准确定位、快速处理。 (2)设备管理模块：用户可以以中文名称、数字编号等方式将灯控设备，录入系统中。可以根据各种相关信息对设备进行快速的增、删、改、查。 (3)时间方案控制模块：用户可以在服务器计算机上设置时间方案的各种相关参数，然后通过网络下发给现场的灯控设备。 (4)即时开关灯控制模块：灯控设备除了可以依照本地时间表自动执行开关灯动作以外，还可以按用户下发的即时命令进行开关灯动作。(5)功耗显示模块：灯控设备可以实时回传所控灯具的当前功率、电流、电压等数据，在系统中形成记录，以便查询和统计灯的具体功耗，判断灯的寿命，以备及时更

19、换灯具。(6)权限管理模块：系统提供了灵活方便的人员权限管理机制。用户可以以管理员的身份，自定义岗位的名称和相应描述，将系统所有的功能和操作有选择性的分配给存在的岗位，然后将岗位分配给个人，这样就可以对相应人员屏蔽系统的相应功能，从而实现了对系统有机的、合理化的管理。 (7)数据统计模块：系统服务可以对下位机上报的巡检数据和报警数据进行定时、定量的处理，实现高效、准确的数据管理效果。此外，还可对设备的各种即时状态、用户对系统的各种操作作出即时的跟踪记录，生成相应的数据报表供用户查阅和打印。 本系统还可以对灯头坏损、执行机构、通讯故障、非法 开关灯等进行统计报表(8)报警管理模块：系统为用户提供

20、了诸如电压电流越限报警、电压电流变化量报警、白天亮灯夜晚熄灯报警、亮灯故障报警等等丰富的报警功能，这些报警均可以在服务器端自动生成报警记录来供用户查阅并打印出报表。 (9)短信报警模块：系统支持用户以短信的形式和服务中心的计算机进行数据交互，故障短信报警功能。十一、系统对比优势 1、采用无线数传方式与有线传输方式相比具有以下优点： 1）成本低廉。有线通讯方式的建立必须架设电缆或挖掘电缆沟，而用无线数传方式只需要在每个终端处架设适当高度的天线就可以了，节省了人力物力。 2）建设工程周期短。采用有线的方式，必须架设长距离的电缆或挖掘电缆沟，相比之下，无线的方式可以迅速组建起通讯链路，工程周期大大缩

21、减。 3）适应性好。无线数传方式比有线通信有更好的、更广泛的适应性，几乎不受地理环境限制。 4）扩展性好。只需将新增设备与无线数传模组相连接就可以实现系统的扩展。 5）设备维护更简单。有线通信线路的维护需要沿线路检查，出现故障时，一般很难及时找出故障点，而采用无线数传模组建立专用无线数据传输方式只需维护数传模组即可，出现故障能快速找出原因，恢复线路正常运行。 2、采用ZIGBEE+GPRS无线数传方式与传统GPRS无线传输方式相比具有以下优点： 1）传输成本低。单灯控制器与子网控制器之间的大流量数据传输采用2.4G免费无线传输方式，所有数据由子网控制器打包后再通过GPRS发送到数据库平台上，比

22、传统单传依靠GPRS通讯节省90%以上的流量。 2）维护成本低。单灯控制器内嵌ZIGBEE组网传输模块，无需插拔SIM卡，故障率低，维护成本减少。3、采用ZIGBEE无线数传方式与传统433无线传输方式相比具有以下优点：1） 抗干扰性好。ZIGBEE组网传输，抗干扰能力强。2） 传输效率高。ZIGBEE组网传输，通过广播方式指令下达迅速。传统433方式只能点对点单一下达指令，速度慢。 3）传输距离远。ZIGBEE采用的是组网传输，每个控制器都具有中继路由的功能，能中继传输较远距离的控制器信息。传统433需要额外增加中继器，增加成本。十二、系统效益分析1、 节约高杆灯维护费用高杆灯自动化监控系统

23、将传统的“巡灯查找故障”改为“值班等待报警”，不仅减少了“巡灯”人员和车辆损耗，降低了维修成本；而且在检修车派出之前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；由此将产生了极大的经济效益。2、 节约大量的电费支出高杆灯无线监控系统能提高开/关灯的可靠性和可检查性，避免白天亮灯情况的出现；同时，系统采用光控和时控相结合的控制方案，在预置的时间区段内根据光照度决定高杆灯的开或关，既能在阴雨天自动延长照明时间，又能在晴好天气自动缩短照明时间；这些措施既可满足货场工作人员对照明的需求，又避免了高杆灯的无谓开启，减少了开灯时间,从而节约了大量的电能。3、 提高灯具寿命，降低运

24、行成本由于减少了开灯时间，延长了灯具寿命，降低运行成本，进一步提高了经济效益。4、 实现自动计费功能，减少电费支出高杆灯无线监控系统具有远程自动抄表和计量电费功能，每天、每月、每年的照明用电能够及时的自动采集、计算、存储、打印，随时了解用电情况，实施有效管理，降低支出，提高经济效益。5、提前故障预警，降低因照明故障造成作业生产上的损失。举例：以港区58杆高杆灯，每杆高杆灯配12盏1KW灯具为例分析，通过智能控制每年可节省费用：共计人民币126万余元。节省项目节省人力成本节省电费节省设备购置费减少污染排放总计价格（万元）3.49527.8126.21、节省人力劳动若半月对照明时间进行一次调整，需

25、2个人工作3小时，采用集中控制后，只需当值人员用半分钟就可以完成一次时间的调整。灯具故障系统自动报警提示，且自动打印出某段时间内的故障灯具的个数及详细方位给运维公司，减少巡检成本（包括人员成本及车辆成本）。以减少1人为例可节省 1人*2000元/月*12=2.4万元+1万元车辆年运维成本=3.4万元2、节省电费（按照明电价0.85元/KW.H计算）根据港口货场夜间实际作业情况，货场高杆灯每天夜间如果关闭40%，每年可以省电费95万元12kw/盏*58杆*40%*11小时/天*365天/年*0.85元/千瓦时=95万元1）亮灯方式一：作业区全亮、非作业区亮2盏 根据不同时间段作业需要智能控制每一

26、高杆灯的亮灯盏数。以作业区占堆场照明区的50%计算，每年可节省电量为：41.7%。 现有情况每天耗电：58杆*12盏*11小时*1KW=7656KWH实现智能控制后每天耗电：【58杆*50%*12盏*11小时*1KW】+【58杆*50%*2盏*11小时*1KW】= 4466KWH2）亮灯方式二：主作业区全亮，次作业区每盏灯隔一、隔二亮根据不同时间段作业需要调节灯源开关状态，以主作业区占堆场照明区的40%计算，每年可节省电量为：30.0%（隔一）、 40.0%（隔二）。隔一亮每天耗电：【58杆*40%*12盏*11小时*1KW】+【58杆*60%*6盏*11小时*1KW】= 5359KWH隔二亮

27、每天耗电：【58杆*40%*12盏*11小时*1KW】+【58杆*60%*4盏*11小时*1KW】= 4593KWH3）亮灯方式三：作业区前4小时全亮，后7小时按隔一、隔二盏灯量法计算；每年可节省电量为：31.8%（隔一）、 42.4%（隔二）。隔一亮每天耗电：【58杆*12盏*4小时*1KW】+【58杆*6盏*7小时*1KW】= 5220KWH隔二亮每天耗电：【58杆*12盏*4小时*1KW】+【58杆*4盏*7小时*1KW】= 4408KWH3、延长设备的使用寿命、降低维修费用通过自动化控制后，降低了灯具有效照明时间，延长了光源及其电器元件的使用寿命，降低维修成本。同时控制器系统采用缓开启

28、及淡入淡出调光控制，可避免对灯具的冷态冲击，也同样延长了灯具寿命，节省大量灯管，减少更换灯管的工作量。按照高杆灯光源、电器元件寿命3年，每套成本3000元计算，年均成本1000元；如果货场实际无作业时关闭40%，光源和电气元件可延长光源使用寿命40%，年均成本600元。按上述方法计算，每盏灯年节省成本400元，58杆全年可节省维修费用27.8万元。 400元*12盏*58杆=27.8万4、减少污染排放采用自动控制后，按亮灯方式一每年可减少用电量116万kw.h，按每度电排放0.785kg CO2计算，每年可减少CO2排放量为910t。 0.785kg/kw.h*1160000kw.h=9106

29、00kg十三、交货周期硬件设备：包括单灯控制器、子网控制器、监控主机、控制柜、打印机、辅材等自合同签订之日起2周内交货，交货地点为甲方指定区域。软件：监控中心软件 系统标准版软件可随货一起交付；若甲方对软件有特殊修改或特殊定制部分，交期需根据工作量适当延长1至2周。十四、施工周期1. 施工人数及安排：总施工人员6名，具体分配如下：1名项目经理，负责协调；2名电工，负责接线；2名安装工，负责控制柜的安装；1名信号调试员，负责信号及软件的安装和调试.2. 施工期：设备及人员到位施工之日起12个工作日3. 调试期：主体设备施工完成之日起2个工作日 以上时间为设备本身及系统安装调试时间，不包含高杆灯升降工时。十五、质保期1.质量保证期为自调试合格、验收后算12个月.在保证期内卖方免费进行技术服务并免费提供维修损坏的系统设备(人为损坏除外),卖方在接到买方之报修单后,