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物聯(lián)網(wǎng)路燈遠控系統(tǒng)

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更新時間：2022-06-10 18:50:21瀏覽次數(shù)：573次

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國內(nèi)路燈管理的基本現(xiàn)狀

國內(nèi)路燈管理的基本現(xiàn)狀及前景

路燈照明是人們?nèi)粘Ｉ钪械墓苍O(shè)施。據(jù)了解，當(dāng)前我國路燈照明耗電量約占總量的15%。

面對供電的緊張局面，傳統(tǒng)的替換光源的節(jié)能方式已經(jīng)不能滿足大范圍節(jié)電的需求；而且人工定期調(diào)時開關(guān)、路燈巡查也是一項需要耗費大量人力物力的工作，如何更有效率的提高管理手段和采用智能化手段實現(xiàn)按需照明，已經(jīng)成為城市建設(shè)管理部門關(guān)注的焦點。

目前，全國已有多座城市開始智能照明管理系統(tǒng)的試點工作，采取城市照明管理系統(tǒng)的城市（縣）已達263個，覆蓋率22.42%。隨著城市照明行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，將有更多的城市采用城市智能化控制系統(tǒng)。

城市智能照明主要應(yīng)用在道路照明和景觀亮化方面，公園廣場、學(xué)校社區(qū)等區(qū)域照明的智能化監(jiān)控市場尚處在剛剛啟動的階段，智能照明市場未來的增長還有很大的空間。

國內(nèi)路燈管理存在的問題

現(xiàn)狀	問題
手動、光控、鐘控	易受季節(jié)、天氣自然環(huán)境和人為因素影響，經(jīng)常該亮?xí)r不亮，該滅時不滅，造成能源浪費和財政負擔(dān)。
無法遠程修改開關(guān)燈時間	不能根據(jù)實際情況（天氣突變，重大事件，節(jié)日）及時校時和修改開關(guān)燈時間，也無法進行LED 燈調(diào)光，無法實現(xiàn)二次節(jié)能。
不具備路燈狀態(tài)監(jiān)測	故障依據(jù)主要來源于巡視人員上報和市民投訴，缺乏主動性、及時性和可靠性，不能實時、準(zhǔn)確、全面地監(jiān)控全城的路燈運行狀況。
普通人工巡檢	管理部門缺乏統(tǒng)一調(diào)度的能力，只能以逐個配電柜為單元進行調(diào)整，不僅費時費力，而且增加了人為誤操作的可能性。
設(shè)備易丟失故障無法定位	無法準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)電纜盜割、燈頭被盜和斷路，一旦出現(xiàn)以上情況將帶來巨大的經(jīng)濟損失，同時影響市民的正常生活及出行安全。

“智能路燈遠程控制"能夠解決的問題

通過照明智控平臺和路燈智控硬件，對路燈、夜景、隧道燈等公共照明實行統(tǒng)一管理，達到照明遠程監(jiān)測、智能管控、防盜防竊電的“三位一體"成效

“智能路燈遠程控制"的優(yōu)勢

1、實施部署快速便捷：

現(xiàn)場設(shè)備安裝實施過程中，無須改造和加裝線路；系統(tǒng)部署快捷方便。實現(xiàn)改造快速完工，立即投入使用的目標(biāo)。

2、提高運維效率，減少費用支出

設(shè)備及系統(tǒng)運行穩(wěn)定，遠程控制方便快捷，有效提高運維管理水平并保證亮燈率，進而減少了運營費用支出。

3、提升路燈管理水平：

防盜、故障提示、告警、數(shù)據(jù)分析等管理手段豐富、合理人性化，提高了路燈資產(chǎn)管理水平、提升道路照明安全。

4、節(jié)能效果明顯

根據(jù)按需照明的原則，定時調(diào)光，綜合節(jié)電率超過20%

“智能路燈遠程控制"與“智慧城市"

1、促進智慧城市的功能落地：

“智慧路燈"是未來城市物聯(lián)網(wǎng)的重要信息采集，路燈智能物聯(lián)管理平臺的建設(shè)，是智慧城市的一個重要組成部分，能夠?qū)崿F(xiàn)城市及市政服務(wù)能力提升，也是智慧城市的一個重要入口，可促進“智慧市政"和“智慧城市"在城市照明業(yè)務(wù)方面的落地。

2、智慧城市大數(shù)據(jù)的主要來源：

路燈智能物聯(lián)管理平臺在未來將產(chǎn)生智慧城市所需的各種大數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可與政府內(nèi)部的交通系統(tǒng)、警務(wù)管理系統(tǒng)、財政管理系統(tǒng)和采購管理系統(tǒng)進行交互，為智慧城市的大數(shù)據(jù)應(yīng)用提供多種數(shù)據(jù)支持。

3、實現(xiàn)智慧城市以民為本的服務(wù)：

以人為本是智慧城市、智慧市政建設(shè)的精髓，智慧城市核心是構(gòu)筑面向市民的泛在的、機會均等的城市服務(wù)，基于智慧城市照明的路燈智能物聯(lián)管理平臺，符合日常民生所需，減少因路燈故障造成的人民人身財產(chǎn)損失，做到真正的以人為本的城市服務(wù) 。

路燈遠控系統(tǒng)的特點

（1）遠控系統(tǒng)特點：提升管理能力

戶外燈具資產(chǎn)管理

√資產(chǎn)地理分布

√資產(chǎn)規(guī)格明細

√資產(chǎn)設(shè)備臺賬

遠程實時管理

√監(jiān)控中心/手機/電腦

√數(shù)據(jù)實時檢測與控制

豐富的燈光管理策略

√定時調(diào)光

√人工控制

√傳感器干預(yù)控制

大數(shù)據(jù)管理

√采集能耗數(shù)據(jù)并生成報表

√采集電氣數(shù)據(jù)并生成報表

√數(shù)據(jù)無縫對接智慧城市管理平臺

（2）遠控系統(tǒng)特點：安全防護

燈具故障
告警

當(dāng)光源、電器、單燈控制器出現(xiàn)異常時告警

電參數(shù)異常
告警

當(dāng)電流、電壓、負載超過設(shè)定的上下*告警

電纜防盜
告警

當(dāng)電纜損壞時發(fā)出警報

防告
警

用電數(shù)據(jù)與歷史用電數(shù)據(jù)的平均值不符，且相差較大時發(fā)出警報

（2）遠控系統(tǒng)特點：安裝簡單維護便捷

幾種主流方案的系統(tǒng)構(gòu)架及配置

路燈智控系統(tǒng)的主流方案

物聯(lián)網(wǎng)路燈遠控系統(tǒng)，是以地理信息系統(tǒng)（GIS）平臺為基礎(chǔ)，融合大數(shù)據(jù)、云計算、微電子等技術(shù)，實現(xiàn)路燈及能耗智慧化管理的系統(tǒng)平臺。目前的主流技術(shù)共有以下四種：

NB-IOT GPRS/CDMA+PLC GPRS/CDMA+ZIGBEE GPRS/CDMA+Sub1G

路燈智控系統(tǒng)的主流方案發(fā)展歷史、使用率

四種主流方案中，出現(xiàn)并取得大規(guī)模應(yīng)用的是PLC（power line carrier電力線載波）技術(shù)，其在國內(nèi)的發(fā)展歷程主要得益與智能抄表的推廣和普及，90%的智能電表均采用PLC技術(shù)；

ZIGBEE技術(shù)1998年推出，是作為藍牙技術(shù)的補充而生，在低功耗短距離傳輸?shù)沫h(huán)境下應(yīng)用，主要應(yīng)用在智能家居等短距離、低頻觸發(fā)的領(lǐng)域，近年來也有部分產(chǎn)品在路燈的遠控中應(yīng)用；

sub1g是LPWAN技術(shù)的一種，主要運行在433/868、915這三個免費頻段，其特點是傳射能力強，傳送距離遠，但由于其需要搭配內(nèi)置天線使用，故而在路燈中應(yīng)用不多；

NBIOT技術(shù)是一代的無線通訊技術(shù)，在遠控路燈的構(gòu)架里，它與其他三種技術(shù)的區(qū)別是NBIOT不需要中間數(shù)據(jù)采集層（幾種控制器），可以直接與云端設(shè)備連接，缺點是需要三大運營商的網(wǎng)絡(luò)覆蓋和負擔(dān)高昂的單燈通訊費用(每一盞燈都需要安裝一張物聯(lián)網(wǎng)手機卡，每個月繳納通訊費)

路燈智控系統(tǒng)的主流方案四種方案的通訊模式

NB-IOT 的通訊連接方式

PLC的通訊連接方式

ZIGBEE的通訊連接方式

SUB1G的通訊連接方式

路燈智控系統(tǒng)的主流方案 NB-IOT

在NBIOT的系統(tǒng)構(gòu)架里，單燈控制器通過內(nèi)置的NBIOT通訊模塊，直接與云端服務(wù)器相連，它省略了傳統(tǒng)路燈遠控系統(tǒng)中的中間層硬件設(shè)備：“集中控制器"，所有的數(shù)據(jù)以M2M的方式通過云端處理后直接與終端控制設(shè)備（單燈控制器）交互，這是與其他所有路燈遠控方案的區(qū)別。

NBIOT模塊我們可以把它理解成為給硬件設(shè)備配置的電話卡，事實上它也確實需要每個設(shè)備上搭配一張?zhí)厥獾氖謾C卡(ESIM卡)，部署它有兩個先決條件，1是該地區(qū)已經(jīng)有支持NBIOT的基站覆蓋，2是終端用戶愿意負擔(dān)這筆額外的通訊費用支出。

在傳統(tǒng)的路燈控制系統(tǒng)（PLC,SUB1G,ZIGBEE）中，所有的單燈控制器所采集到的數(shù)據(jù)，通過各自的通訊協(xié)議（PLC,SUB1G,ZIGBEE）統(tǒng)一的傳給該“區(qū)段"的集中控制器，集中控制器得到信息經(jīng)過編譯后通過GPRS/CDMA（也就是2G/3G/4G的手機卡，將來也可以支持5G手機卡）發(fā)給云端的服務(wù)器進行分析和匯總存儲，這是數(shù)據(jù)上行的路線；數(shù)據(jù)下行的路線是管理員發(fā)送命令，通過云端服務(wù)器的GPRS/CDMA（還是手機卡）下發(fā)到集中控制器里，集中控制器進行編譯，處理成單燈控制器可以理解的命令后，通過PLC,SUB1G,ZIGBEE中的一種通訊方式發(fā)給單燈控制器。集中控制器在“上行"和“下行"的過程中扮演著一個中轉(zhuǎn)站和翻譯員的角色，但除了可以承擔(dān)以上兩種職能之外，集中控制器其實還有幾個更加重要的功能，就是電網(wǎng)的支路控制，三相四線制配線中變電柜的電流電壓等電參數(shù)數(shù)據(jù)采集，和云端開關(guān)燈策略本地保存并確保脫機可運行的功能。所以從這個意義來講，NBIOT使用直接通信的方式去除了集中控制器，對路燈遠控系統(tǒng)的應(yīng)用而言并沒有帶來任何好處，而且削弱了部分功能并大幅度的增加了通訊（手機卡）費用。

路燈智控系統(tǒng)的主流方案 PLC（電力線載波）

電力線載波通信（power line carrier communication）以輸電線路為載波信號的傳輸媒介的電力系統(tǒng)通信。由于輸電線路具備十分牢固的支撐結(jié)構(gòu)，并架設(shè) 3條以上的導(dǎo)體（一般有三相良導(dǎo)體及一或兩根架空地線），所以輸電線輸送工頻電流的同時，用之傳送載波信號，既經(jīng)濟又十分可靠。這種綜合利用早已成為世界上所有電力部門優(yōu)先采用的*通信手段。的絕大多數(shù)智能電表，都是使用PLC技術(shù)進行遠程抄表，它也是當(dāng)前路燈遠控的所有方案中，一個是有著億萬臺設(shè)備大規(guī)模集群使用案例的成熟技術(shù)

路燈智控系統(tǒng)的主流方案 ZIGBEE 和 SUB1G

ZigBee和SUB1G技術(shù)都是一種低復(fù)雜度、低功耗、低速率、雙向無線通訊技術(shù)。主要用于功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。區(qū)別在與SUB1G主要用于長距離傳輸，而ZIGBEE用于短距離傳輸。

由左側(cè)和上面的圖示，可以清楚的看到，ZIGBEE，sub1G與PLC三者的系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)*一致，上層和中層通訊所需的硬件和傳輸制式*相同，均采用GPRS/CDMA，底層單燈控制器與集中控制器之間采用可采用PLC/SUB1G/ZIGBEE無線通訊。

由左側(cè)表可見，ZIGBEE在與SUB1G（SUBGHz）相比各有優(yōu)缺點，就路燈環(huán)境而言，兩種技術(shù)方案均可部分的滿足路燈使用需求，但在大規(guī)模集群應(yīng)用環(huán)境下，ZIGBEE和SUB1G的并發(fā)能力稍有欠缺，而且ZIGBEE需要外置天線，部分燈具無法滿足該條件。

路燈遠控系統(tǒng)方案的選擇

路燈遠控系統(tǒng)作為城市管理的重要組成部分，是關(guān)系到國計民生、出行安全的大事，在方案選擇時首先應(yīng)確保系統(tǒng)的成熟穩(wěn)定性和可靠性，其次追求系統(tǒng)的效率和成本。NB-IOT作為新興的通訊技術(shù)，可靠性還有待觀察，其一機一卡的硬件配置方式所產(chǎn)生的大額資費，也阻礙了在路燈照明中的推廣，因此不建議在遠控系統(tǒng)中使用NB-IOT作為通訊條件。

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