一、智慧路燈是智慧城市最天然的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)
智慧城市就是運(yùn)用信息和通信技術(shù)手段感測(cè)、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的關(guān)鍵信息，從而對(duì)包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動(dòng)在內(nèi)的各種需求做出智能響應(yīng)。實(shí)現(xiàn)城市智能、先進(jìn)、有效、安全、可靠智慧式管理和運(yùn)行，進(jìn)而為城市中的人創(chuàng)造更美好的生活，促進(jìn)城市的和諧、可持續(xù)發(fā)展。
本文NB-IoT路燈智能管理系統(tǒng)，采用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián) 網(wǎng)、云計(jì)算、空間地理信息（GIS）、無(wú)線通信等先進(jìn)技術(shù)，建立起一個(gè)連接整個(gè)城市照明設(shè)備的資源管理、能耗管理和運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程控制、故障報(bào)警、能耗分析等功能，可監(jiān)控路燈的開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電流電壓、電量等數(shù)據(jù)，對(duì)路燈實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)、遙信、遙調(diào) “四遙”功能。系統(tǒng)建成后，不但能解決城市照明現(xiàn)存不足和問(wèn)題，提高城市照明基礎(chǔ)設(shè)施智能化水平，還為真正實(shí)現(xiàn)信息資源共享一體化的智慧城市打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
二、傳統(tǒng)路燈現(xiàn)狀問(wèn)題
2.1高額電費(fèi)，當(dāng)?shù)刎?cái)政的支出壓力
2.1.1部分地區(qū)因不堪電費(fèi)的 負(fù)荷，亮燈時(shí)間短，無(wú)法滿足晚歸早起群體的需求，不能根據(jù)市民實(shí)際需求定點(diǎn)亮燈，便民工程實(shí)際無(wú)法從根本上解決便民需求；
2.1.2對(duì)一些特殊路段需要長(zhǎng)時(shí)間亮燈的地方（如學(xué)校、醫(yī)院、市場(chǎng)等）、交叉路口、事故多發(fā)地段等，但因目前的設(shè)備實(shí)施和管理上局限性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)，增加安全隱患。
2.1.3本為節(jié)約電而控制開(kāi)燈時(shí)間，但因?yàn)榻y(tǒng)一開(kāi)關(guān)燈帶來(lái)的不便和安全隱患及其他成本增 加；
2.2 傳統(tǒng)路燈，無(wú)法實(shí)現(xiàn)個(gè)性化亮燈需求
由計(jì)時(shí)器或者人工控制，節(jié)假日，或因特殊情況下，需要調(diào)整亮燈時(shí)間，只能靠人力現(xiàn)場(chǎng)解決，增加人員調(diào)配和管理壓力。
2.3 依靠人工為主，付高額的人員和管理成本
2.3.1管理者無(wú)法及時(shí)監(jiān)管轄區(qū)內(nèi)的應(yīng)急事件的發(fā)生，信息反饋時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法做到預(yù)防和及時(shí) 處理，帶來(lái)隱患。
2.3.2報(bào)修檢修需開(kāi)車現(xiàn)場(chǎng)巡查、市民上報(bào)故障等。
2.3.3對(duì)用電損耗無(wú)法做統(tǒng)計(jì)，無(wú)法得知工作時(shí)間或確切的電能消耗。
2.3.4不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，帶來(lái)安全隱患。
2.3.5隨著城市的發(fā)展，路燈增加，工作量不斷加大，成本不斷增加。
2.3.6無(wú)法在低峰期把能耗降到最小，實(shí)現(xiàn)二次節(jié)能。
2.3.7無(wú)法遠(yuǎn)程控制或檢索重要信息，需靠人員現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)。
2.3.8異常開(kāi)關(guān)燈無(wú)法控制，縮短燈具使用時(shí)間，增加相關(guān)成本。
2.3.9勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，開(kāi)關(guān)燈較麻煩，需要人員近距離開(kāi)關(guān)，特別遇大雨、臺(tái)風(fēng)等惡劣天氣難以安全開(kāi)關(guān)燈；
三、智慧系統(tǒng)所產(chǎn)生的效益
3.1降低電費(fèi)成本，增加亮燈時(shí)間和 路段，減少隱患
3.1.1使用單燈管理系統(tǒng)，使得各開(kāi)關(guān)箱，準(zhǔn)確開(kāi)燈、關(guān)燈；克服原分散式有早開(kāi)，、晚關(guān)的誤控制而造成的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能目的。
3.1.2采用了城市智慧照明監(jiān)控系統(tǒng)，可以根據(jù)每天的日出日落時(shí)間、光照強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的統(tǒng)一開(kāi)關(guān)，真正實(shí)現(xiàn)精確開(kāi)關(guān)燈。通過(guò)單燈調(diào)光控制技術(shù)，根據(jù)人流、車流來(lái)實(shí)現(xiàn)按需照明減少過(guò)度照明，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，減少資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)二次節(jié)能。
3.1.3設(shè)置科學(xué)合理的亮燈模式、調(diào)光模式和組合模式，使得燈具工作在交替照明、非滿功率照明模式下，有效延長(zhǎng)照明設(shè)施、燈具壽命。
3.2降低人力成本
系統(tǒng)建成后，照明設(shè)施發(fā)生故障會(huì)主動(dòng)告警，不需要管理單位派遣人員進(jìn)行巡邏排查。由“人找故障”轉(zhuǎn)化為“故障找人”大大減少人員車輛等運(yùn)維開(kāi)支。提高維護(hù)效率，減少財(cái)政支出。
3.3降低管理成本
使用單燈管理系統(tǒng)， 由“巡燈查找故障”改為“值班等待報(bào)警”方式，減少了“巡燈”人員和車輛勞動(dòng)，機(jī)械的損耗，提高工作效率，從而減少運(yùn)營(yíng)、管理等費(fèi)用，同時(shí)還提高了管理水平。
3.4降低車輛行駛安全隱患
根據(jù)行車時(shí)間，進(jìn)行分組或者降功率使用，避免完全滅燈，降低車禍等事故發(fā)生幾率。
3.5提升和諧社會(huì)的促進(jìn)作用
在路燈上裝上攝像頭，有效監(jiān)控街道狀況，降低罪案發(fā)生率，在社會(huì)和諧方面起到了一定程度的促進(jìn)作用。
3.6提升應(yīng)用系統(tǒng)在管理精細(xì)化方面的作用
3.6.1.應(yīng)用系統(tǒng)可對(duì)每盞燈、每條街道、每個(gè)區(qū)域、每個(gè)分組進(jìn)行按小時(shí)、天、周、月、季度、年或任意時(shí)間周期進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析并形成相應(yīng)的曲線，為理方提供了實(shí)時(shí)、可靠的數(shù)據(jù)，減少了工作中的盲目性，降低了管理成本，為轄區(qū)各領(lǐng)域的智能管控決策提供了科學(xué)依據(jù)。
3.6.2讓管理方直觀、形象、全面的看到每盞燈的負(fù)載、驅(qū)動(dòng)及控制器情況，并且對(duì)能源使用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。
3.6.3系統(tǒng)建成后，可在地圖上直接顯示：配電柜的數(shù)量、配電柜的回路數(shù)量、安裝位置、管理燈桿的范圍、走向；顯示每個(gè)燈桿的位置、燈頭數(shù)量、燈具功率等信息。
3.7 可擴(kuò)展性及前瞻性
3.7.1完善智慧城市網(wǎng)絡(luò)信息化建設(shè)
路燈覆蓋面積廣：城市智慧照明系統(tǒng)建設(shè)利用遍布城市各個(gè)角落的路燈、路燈桿來(lái)實(shí)現(xiàn)：城市無(wú)線WIFI無(wú)死角覆蓋、充電樁便于綠色節(jié)能汽車技術(shù)的推廣、電子信息發(fā)布平臺(tái)便于民生信息的發(fā)布。
3.7.2實(shí)現(xiàn)城市環(huán)境空氣質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控及多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集
城市智慧照明系統(tǒng)建設(shè)以配電柜作為每個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，通過(guò)GPRS技術(shù)將城市各個(gè)區(qū)域的環(huán)境、氣象信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集。
3.8供電線纜故障提前預(yù)判
監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)以控制柜為單位的線路進(jìn)行線路老化、接點(diǎn)松動(dòng)、外皮破損等故障引起的漏電進(jìn)行監(jiān)測(cè)并報(bào)警，可以使用戶提前知道線纜存在的潛在危險(xiǎn)，進(jìn)行預(yù)防。
3.9系統(tǒng)兼容性高，后期易于接入智慧城市云控制
3.10會(huì)效益分析
3.10.1提升城市品牌形象
城市照明系統(tǒng)既是一種公益性事業(yè)，也是城市形象工程，城市燈光監(jiān)控系統(tǒng)的建成，將使城市的燈光管理水平與現(xiàn)代化的大都市相適應(yīng)，營(yíng)造出現(xiàn)代城市科學(xué)和藝術(shù)完美結(jié)合的照明效果，提升城市品牌形象。
3.11 改善人居環(huán)境
通過(guò)系統(tǒng)的場(chǎng)景切換功能，能夠根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行不同組合的亮燈，更可將城市建筑物照明統(tǒng)一管理，使平常日期和節(jié)假日、周末的燈光具有不同效果，充分改善人居環(huán)境。
3.12 改善投資環(huán)境
通過(guò)系統(tǒng)的改造，使得整個(gè)城市的亮化、美化和安全照明都能夠得到提高，充分改善投資環(huán)境，吸引外地客商來(lái)城市考察、投資，促進(jìn)城市的發(fā)展
四、智慧系統(tǒng)的改造方案
4.1智慧照明軟件平臺(tái)技術(shù)說(shuō)明
智慧照明軟件平臺(tái)采用 B/S 架構(gòu)，以城區(qū)智慧照明“一張網(wǎng)”和“一朵云”為建設(shè)原則，系統(tǒng)軟件以大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，并且采用模塊化結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于城市智能照明，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，是為照明管理和維護(hù)工作量身定做的一套智能監(jiān)控和管理軟件，它集通訊、信息管理、電氣組態(tài)控制為一體。
4.2系統(tǒng)采用三層架構(gòu)：
4.2.1應(yīng)用層：即系統(tǒng)監(jiān)控中心。運(yùn) 用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)處理、控制、WEB服務(wù)。中心通過(guò)光纖以及NB-IOT網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前端設(shè)備的控制，監(jiān)控中心將現(xiàn)場(chǎng)情況、數(shù)據(jù)報(bào)表進(jìn)行反應(yīng)和顯示，以供用戶進(jìn)行管理和決策，用戶還可通過(guò)Internet訪問(wèn)監(jiān)控中心系統(tǒng)軟件，進(jìn)行遠(yuǎn)程操作與控制。
4.2.2通訊層：由移動(dòng)或聯(lián)通等運(yùn)行商的光纖和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組成，實(shí)現(xiàn)前端設(shè)備與應(yīng)用層的數(shù)據(jù)傳輸。
4.2.3執(zhí)行層：照明前端由單燈控制器以及配套的LED驅(qū)動(dòng)電源組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的控制、運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、故障查詢等功能。
4.3 系統(tǒng)功能說(shuō)明
4.4遙測(cè)功能
定時(shí)或?qū)崟r(shí)遙測(cè)燈具的工作狀態(tài)。監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)主要有電流、電壓、功率、功率因數(shù)、用電量、故障情況等照明設(shè)施的運(yùn)行參數(shù)及三相電壓三相電流、功率因數(shù)、支路電流等。
全部路燈監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)明細(xì)列表
4.5遙控功能
系統(tǒng)可結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度，對(duì)任一燈具自由組合，設(shè)定控制策略，通過(guò)監(jiān)控中心合理分設(shè)來(lái)實(shí)現(xiàn)單盞、多盞，分組、分區(qū)、多時(shí)間段、自定義模式不同時(shí)間段對(duì)應(yīng)不同的亮度值、環(huán)境自適應(yīng)亮度與當(dāng)前環(huán)境的亮度值比較，自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈的遙控。
4.6遙調(diào)功能
可對(duì)單盞、多盞，分組、分區(qū)、多時(shí)間段、經(jīng)緯度和照度要求遠(yuǎn)程調(diào)光，實(shí)現(xiàn)一次節(jié)能， 二次節(jié)能調(diào)光管理。
每個(gè)控制點(diǎn)可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置各自的報(bào)警類型和報(bào)警內(nèi)容，當(dāng)終端達(dá)到報(bào)警設(shè)置條件時(shí)，在監(jiān)控管理中心及監(jiān)控終端之間建立數(shù)據(jù)信息通道， 24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控各終端當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)終端達(dá)到報(bào)警設(shè)置條件時(shí)會(huì)在第一時(shí)間將異常信息發(fā)送給監(jiān)控中心。
通過(guò)燈具上感應(yīng)器件對(duì)空氣PM值、能見(jiàn)度…等實(shí)時(shí)監(jiān)控并在視屏監(jiān)控中心顯指各區(qū)塊監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。
4.9遙視功能
通過(guò)路燈外加監(jiān)控?cái)z像頭時(shí)監(jiān)控畫(huà)面影象（需通過(guò)光纖現(xiàn)實(shí)）并在視屏監(jiān)控中心實(shí)時(shí)記錄。
4.10無(wú)線回路控制功能
4.10.1控制箱中物聯(lián)網(wǎng)智能空氣開(kāi)關(guān)對(duì)三相電壓、三相總電流、有功功率、功率因數(shù)、三相分時(shí)段電度和總有功電度采集。
4.10.2具有完善的故障狀態(tài)監(jiān)測(cè)（ 過(guò)載、短路、過(guò)欠壓、缺相、相間不平衡）并實(shí)時(shí)上報(bào)和給與告警提示。
4.10.3無(wú)線通訊：具有本地的 RS485 通訊以及 GPRS/NB-IoT的無(wú)線通訊，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分 合閘控制、故障查詢以及計(jì)量數(shù)據(jù)的定時(shí)上報(bào)。
4.10.4集中控制箱中的光控利用光照度傳感器控制回路的開(kāi)關(guān)，可設(shè)定光線強(qiáng)度閾值進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)關(guān)。
4.11報(bào)警維修功能
故障報(bào)警管理，可同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警和短信報(bào)警；報(bào)警內(nèi)容包括但不限于：電源停電、缺相、交流接觸器失效、交流接觸器反饋失效、通信失敗、異常亮燈、異常 滅燈、過(guò)/欠電壓、過(guò)/欠電流、回路斷路、配電箱門開(kāi)等；報(bào)警可自動(dòng)、手動(dòng)解除，并通過(guò)短信或郵箱來(lái)通知維修人員。
4.12報(bào)警歷史查看及統(tǒng)計(jì)
管理員可以在系統(tǒng)中查看已經(jīng)處理完成的故障信息；
按區(qū)域或組設(shè)定維修人員，系統(tǒng)將故障信息自發(fā)負(fù)責(zé)區(qū)域或組人員手機(jī)號(hào)碼或郵箱中。
4.14數(shù)據(jù)匯總及分析
系統(tǒng)可以對(duì)各終端任意時(shí)間的數(shù)據(jù)按照年、月、日進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)，并存盤(pán)保留。
4.15地理信息系統(tǒng)（GIS）
系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的Google地圖GIS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)息信查詢、地圖信息維護(hù)、實(shí)時(shí)信息顯示、圖層編輯、縮放、比例切換以及單燈故障報(bào)警定位、單燈定位、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、設(shè)施添加、修改、刪除、拖動(dòng)、條件查詢等功能。
4.16移動(dòng)設(shè)備遠(yuǎn)程接入
系統(tǒng)采用B/S工作，通過(guò)因特網(wǎng)，支持智能手機(jī)、IPAD或便攜式筆記等移動(dòng)設(shè)備通過(guò)瀏覽器方式遠(yuǎn)程接入，實(shí)時(shí)查詢和控制，查詢內(nèi)容包括各終端的最新以及歷史數(shù)據(jù)和故障情況，實(shí)現(xiàn)異地遠(yuǎn)程接入訪問(wèn)。
4.17歷史報(bào)表查詢打印
系統(tǒng)對(duì)所有數(shù)據(jù)能夠按照操作人員的要求進(jìn)行查詢和打印，并且能夠按照Excel等格式進(jìn)行保存或打印。
系統(tǒng)具有合理的分級(jí)權(quán)限設(shè)定，可在同一服務(wù)器上，對(duì)不同的用戶劃分不同權(quán)限角色， 角色所具有的權(quán)限可動(dòng)態(tài)修改分配。
4.19態(tài)勢(shì)感知?jiǎng)討B(tài)大屏
通過(guò)態(tài)勢(shì)感知大屏了解資產(chǎn)概覽及路燈、燈桿在地圖中的大致分布，故障位置、用電量排名， 用統(tǒng)計(jì)展示月用電量跟故障設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)量。
4.20監(jiān)控中心
五、遠(yuǎn)程控制器技術(shù)參數(shù)
特征
? 通訊模式: LoRaWAN / NB-ioT
5.1調(diào)光接口: 0~10V 和PWM,DALI;
5.2手機(jī)APP和電腦遠(yuǎn)程遙控;
5.3遠(yuǎn)程讀取電流,電壓,功率,功率因數(shù),功耗;
5.4遠(yuǎn)程讀取照明時(shí)間統(tǒng)計(jì),故障時(shí)間統(tǒng)計(jì),電力消耗累計(jì)數(shù)據(jù);
5.5多種故障檢測(cè)智能報(bào)警系統(tǒng):燈具故障,電源故障,補(bǔ)充能源故障,燈 桿漏電等。
5.6 AC 輸入: 96 – 264 V
5.7頻率范圍: 50 -60 Hz
5.8工作溫度: -40~85°C
5.9相對(duì)濕度: ≤95%
5.10防水: IP67
5.11尺寸: 146*56*40 (mm)
5.12外殼材料: 防火 PA (nylon6) + 35% 玻璃纖維
六、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
本系統(tǒng)建設(shè)嚴(yán)格遵循和執(zhí)行國(guó)家關(guān)于智能化監(jiān)控系統(tǒng)軟件硬件集成的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，方案的依據(jù)是系統(tǒng)實(shí)施所涉及的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；工程標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等必須符合中華人民共和國(guó)有關(guān)條例及規(guī)范：
《城市照明管理規(guī)定》住建部令第4號(hào)
《城市夜景照明設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ/T 163-2008）
《信息技術(shù)開(kāi)放系統(tǒng)互連網(wǎng)絡(luò)層安全協(xié)議》（GB/T 17963-2000）
《智能建筑工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》 (GB 50339-2013)
《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50174-2008)
《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》(GB 50343-2012)
《智能建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50314-2015)
《防盜報(bào)警控制器通用技術(shù)條件》(GB 12663-2001)
《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ 16-2008)
《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50311-2007)
《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50052-2009)
