CN116582988A - 基于数字孪生的道路照明系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于数字孪生的道路照明系统，其包括智能监控终端、智能集中器、单灯控制器、电缆被盗监测设备，提供自动感知和执行能力。感知层单灯节能监控信息的汇聚传输采用电力载波通信技术，利用照明供电线路实现单灯控制器的通信和组网管理，不需要单独布线，方便施工。本工程设置路灯智能控制系统，构建路灯物联网，采用最新的LED路灯智能调光技术，在保证照明质量的前提下，根据时间、路段、天气、特殊场合等条件进行路灯单灯节能控制，真正实现按需照明，深化节能减排。通过“在线巡测”，可实时掌握每一盏灯的工作状态，对设备故障进行精准定位，改变人工巡检、热线报修的传统运维方式，实现定向维修。

Description

基于数字孪生的道路照明系统
技术领域
本发明涉及道路照明技术领域，具体为基于数字孪生的道路照明系统。
背景技术
本工程设置路灯智能控制系统，构建路灯物联网，采用最新的LED路灯智能调光技术，在保证照明质量的前提下，根据时间、路段、天气、特殊场合等条件进行路灯单灯节能控制，真正实现按需照明，深化节能减排。通过“在线巡测”，可实时掌握每一盏灯的工作状态，对设备故障进行精准定位，改变人工巡检、热线报修的传统运维方式，实现定向维修。
发明内容
本发明目的在于提供一种结构简单、易于填装的可缓释的基于数字孪生的道路照明系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
基于数字孪生的道路照明系统，包括感知层、网络层和应用层，其特征在于：
主要包括智能监控终端、智能集中器、单灯控制器、电缆被盗监测设备，提供自动感知和执行能力。
感知层单灯节能监控信息的汇聚传输采用电力载波通信技术，利用照明供电线路实现单灯控制器的通信和组网管理，不需要单独布线，方便施工。
电缆防盗监测报警设备包括监测主机和监测终端，主机安装于路灯箱变内，监测终端安装于电缆末端，实现全天候24小时电缆防盗监测。
由此可见，针对城市公共照明设施的拓扑特征，系统采用物联网架构，由感知层、网络层和应用层构成，对路灯进行“点、线、面”实时监控和节能管理，及时掌握路灯的运营情况，统计路灯设施的基本信息和能耗状况，加强路灯管理的针对性和科学性。
进一步的，网络层采用运营商无线公网接入Internet，架起感知层和上层应用之间的信息桥梁，实现现场监控设备与智慧照明平台的双向数据传输。
进一步的，应用层采用融合路灯设施基础信息、监控信息和管理信息，对路灯监控和管理业务进行计算、分析和存储等处理，构建城市智慧照明云平台，实现智慧照明各项应用，包括照明设施资源管理、照明智能监控、单灯节能管理、电缆被盗监测、照明生产管理等，同时支持移动应用。
进一步的，本工程路灯智能控制系统在路灯箱变设置智能监控终端、智能单灯集中器，每个照明灯具设置单灯控制器，利用供电电缆进行电力载波通讯，通过电力线载波通信方式实现智能集中器与每一个单灯节能控制器通信，动态监测每个灯源的运行状况，并可实时发送控制信息实现单灯开关和调光控制。集中器通过智能监控终端利用运营商无线公网向路灯监控中心实时传输数据，实现智慧照明监控平台与现场监控设备的信息交互。
1)集中控制系统的设计
本工程新设的4台箱变内安装路灯智能监控终端，以实现路灯照明的集中控制。
a.路灯智能监控终端作为中间级系统的主要设备，具有以下功能：
(1)能按青岛路灯管理部门控制中心的命令和配置执行开关控制和对线路运行数据进行监测，并有控制中心与单灯集中器、单灯控制器、电能表等终端设备之间的数据交换的中继转发功能；
(2)智能监控终端能响应控制中心的参数设置和查询命令，并可进行现场参数设置和查看；
(3)能检测状态量的开/合位置状态及其他二进制状态信息等无源信号；
(4)能实时测量模拟量信号；
(5)能读电能表数据并转发给控制中心；
(6)能对异常事件识别并上传；
(7)能收集箱变、电缆的防盗报警信号，并通过无线上传至控制中心。
b.智能监控终端能响应路灯管理部门控制中心的时钟召测和对时命令，响应本地时钟设置。对时误差小于30s，时钟24h内走时误差应小于1s。时钟应设置备用电池，无外部电源时，时钟正常工作时间不少于30天。
c.信号传输采用GPRS，要求应与路灯管理部门控制中心的GPRS收发装置一致；
d.路灯智能控制终端采用单相供电，其他要求应满足《城市照明自动控制系统技术规范》中的相关要求。
2)单灯系统的设计
本工程在箱变内设置单灯集中器，在灯杆内设置单灯控制器。
a.单灯集中器作为中间级系统的设备，具有以下功能：
(1)作为路灯智能监控终端与单灯控制器的中继设备，提供数据的收发功能；
(2)能对单灯控制器异常事件识别并上传；
(3)与单灯控制器的信号传输采用电力载波信号。
b.单灯控制器作为终端级系统设备，具有以下功能：
(1)收集路灯内电压、电流、功率因数等参数上传至单灯集中器；
(2)控制路灯灯头亮灭，根据灯头数量选择一控一、一控二等产品；
(3)单灯控制器均采用LED可调光产品。
3)防盗系统的设计
本工程在箱变内设置箱变防盗器，在电缆终端设置电缆防盗终端。
a.箱变防盗器具有以下功能：
(1)采用双鉴探测器(震动、红外)作为报警探测设备；
(2)设备应具备可靠的设防和撤防功能；
(3)设备的防盗报警信号应接入路灯智能监控终端，通多监控终端上传信号至控制中心。
b.路灯电缆防盗具有以下功能：
(1)通过收集电缆的载波信号，起到防盗的作用，要求电缆防盗终端应放置在供电电缆末端；
(2)设备的防盗报警信号应接入路灯智能监控终端，通多监控终端上传信号至控制中心。
附图说明
图1为本发明的系统整体架构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的描述。
如图1所示，基于数字孪生的道路照明系统，包括感知层、网络层和应用层，其特征在于：
主要包括智能监控终端、智能集中器、单灯控制器、电缆被盗监测设备，提供自动感知和执行能力。
感知层单灯节能监控信息的汇聚传输采用电力载波通信技术，利用照明供电线路实现单灯控制器的通信和组网管理，不需要单独布线，方便施工。
电缆防盗监测报警设备包括监测主机和监测终端，主机安装于路灯箱变内，监测终端安装于电缆末端，实现全天候24小时电缆防盗监测。
针对城市公共照明设施的拓扑特征，系统采用物联网架构，由感知层、网络层和应用层构成，对路灯进行“点、线、面”实时监控和节能管理，及时掌握路灯的运营情况，统计路灯设施的基本信息和能耗状况，加强路灯管理的针对性和科学性。
具体的，网络层采用运营商无线公网接入Internet，架起感知层和上层应用之间的信息桥梁，实现现场监控设备与智慧照明平台的双向数据传输。
具体的，应用层采用融合路灯设施基础信息、监控信息和管理信息，对路灯监控和管理业务进行计算、分析和存储等处理，构建城市智慧照明云平台，实现智慧照明各项应用，包括照明设施资源管理、照明智能监控、单灯节能管理、电缆被盗监测、照明生产管理等，同时支持移动应用。
具体的，本工程路灯智能控制系统在路灯箱变设置智能监控终端、智能单灯集中器，每个照明灯具设置单灯控制器，利用供电电缆进行电力载波通讯，通过电力线载波通信方式实现智能集中器与每一个单灯节能控制器通信，动态监测每个灯源的运行状况，并可实时发送控制信息实现单灯开关和调光控制。集中器通过智能监控终端利用运营商无线公网向路灯监控中心实时传输数据，实现智慧照明监控平台与现场监控设备的信息交互。
1)集中控制系统的设计
本工程新设的4台箱变内安装路灯智能监控终端，以实现路灯照明的集中控制。
a.路灯智能监控终端作为中间级系统的主要设备，具有以下功能：
(1)能按青岛路灯管理部门控制中心的命令和配置执行开关控制和对线路运行数据进行监测，并有控制中心与单灯集中器、单灯控制器、电能表等终端设备之间的数据交换的中继转发功能；
(2)智能监控终端能响应控制中心的参数设置和查询命令，并可进行现场参数设置和查看；
(3)能检测状态量的开/合位置状态及其他二进制状态信息等无源信号；
(4)能实时测量模拟量信号；
(5)能读电能表数据并转发给控制中心；
(6)能对异常事件识别并上传；
(7)能收集箱变、电缆的防盗报警信号，并通过无线上传至控制中心。
b.智能监控终端能响应路灯管理部门控制中心的时钟召测和对时命令，响应本地时钟设置。对时误差小于30s，时钟24h内走时误差应小于1s。时钟应设置备用电池，无外部电源时，时钟正常工作时间不少于30天。
c.信号传输采用GPRS，要求应与路灯管理部门控制中心的GPRS收发装置一致；
d.路灯智能控制终端采用单相供电，其他要求应满足《城市照明自动控制系统技术规范》中的相关要求。
2)单灯系统的设计
本工程在箱变内设置单灯集中器，在灯杆内设置单灯控制器。
a.单灯集中器作为中间级系统的设备，具有以下功能：
(1)作为路灯智能监控终端与单灯控制器的中继设备，提供数据的收发功能；
(2)能对单灯控制器异常事件识别并上传；
(3)与单灯控制器的信号传输采用电力载波信号。
b.单灯控制器作为终端级系统设备，具有以下功能：
(1)收集路灯内电压、电流、功率因数等参数上传至单灯集中器；
(2)控制路灯灯头亮灭，根据灯头数量选择一控一、一控二等产品；
(3)单灯控制器均采用LED可调光产品。
3)防盗系统的设计
本工程在箱变内设置箱变防盗器，在电缆终端设置电缆防盗终端。
a.箱变防盗器具有以下功能：
(1)采用双鉴探测器(震动、红外)作为报警探测设备；
(2)设备应具备可靠的设防和撤防功能；
(3)设备的防盗报警信号应接入路灯智能监控终端，通多监控终端上传信号至控制中心。
b.路灯电缆防盗具有以下功能：
(1)通过收集电缆的载波信号，起到防盗的作用，要求电缆防盗终端应放置在供电电缆末端；
(2)设备的防盗报警信号应接入路灯智能监控终端，通多监控终端上传信号至控制中心。
以上是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (4)

1.基于数字孪生的道路照明系统，包括感知层、网络层和应用层，其特征在于：
主要包括智能监控终端、智能集中器、单灯控制器、电缆被盗监测设备，提供自动感知和执行能力。
感知层单灯节能监控信息的汇聚传输采用电力载波通信技术，利用照明供电线路实现单灯控制器的通信和组网管理，不需要单独布线，方便施工。
电缆防盗监测报警设备包括监测主机和监测终端，主机安装于路灯箱变内，监测终端安装于电缆末端，实现全天候24小时电缆防盗监测。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的道路照明系统，其特征在于：
网络层采用运营商无线公网接入Internet，架起感知层和上层应用之间的信息桥梁，实现现场监控设备与智慧照明平台的双向数据传输。
3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的道路照明系统，其特征在于：
应用层采用融合路灯设施基础信息、监控信息和管理信息，对路灯监控和管理业务进行计算、分析和存储等处理，构建城市智慧照明云平台，实现智慧照明各项应用，包括照明设施资源管理、照明智能监控、单灯节能管理、电缆被盗监测、照明生产管理等，同时支持移动应用。
4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的道路照明系统，其特征在于：
本工程路灯智能控制系统在路灯箱变设置智能监控终端、智能单灯集中器，每个照明灯具设置单灯控制器，利用供电电缆进行电力载波通讯，通过电力线载波通信方式实现智能集中器与每一个单灯节能控制器通信，动态监测每个灯源的运行状况，并可实时发送控制信息实现单灯开关和调光控制。集中器通过智能监控终端利用运营商无线公网向路灯监控中心实时传输数据，实现智慧照明监控平台与现场监控设备的信息交互。
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