CN117042269A - 一种智慧城市道路照明系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智慧城市道路照明系统，涉及城市管理技术领域，包括总控端、云平台、智慧边缘计算网关以及控制器、驱动器；所述云平台通过控制中心与总控端进行信号通讯，所述云平台与智慧边缘计算网关进行联网通讯，所述智慧边缘计算网关与单灯控制器、驱动器通过通信线路进行管理。该智慧城市道路照明系统，通过自动化控制策略管理，达到了二次节能的效果；丰富的告警方式和策略，有效避免多种事故的发生；通过路灯资产管理、远程实时管理和丰富的管理策略，达到了提升管理能力的目的；基于无线通讯技术和PLC电力载波技术，无需破路开挖管线，提升了施工便捷度，系统自动预警替代人工巡检，使得后期维护更及时便捷。
Description
技术领域
本发明涉及城市管理技术领域，具体为一种智慧城市道路照明系统。
背景技术
目前城市道路大多基于路灯进行照明，现有的路灯照明系统需要对路灯进行管理，大多采用时控开关和人工巡检的方式，相关照明数据没有进行联网采集，具体包括以下存在的问题：
1)能源浪费、增加财政负担。单一控制策略，亮灯时间无法适应季节、自然环境的变化，导致不该亮时亮。无法实现二次节能，无法调光。
2)无法远程控制。无法根据实际情况，如突发天气、重大事件、重要节日及时的开关灯。
3)无法实时监测、预警。无法实时监测路灯的运行数据与健康状况，如电流电压、功率、功耗、温度等，无法提前预警。
4)运维成本高。人工巡检及时性差、故障定位困难、问题修复效率低、误操作可能性大、人工运维成本高。
5)设施容易被盗。没有监控设置，灯具、电缆、控制器等容易被盗、被破坏，造成资产损失。
6)一笔糊涂账。没有记录历史数据，无法利用大数据进行统计、分析、预测。
为了解决上述问题，我们提出了一种智慧城市道路照明系统。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种智慧城市道路照明系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智慧城市道路照明系统，包括总控端、云平台、智慧边缘计算网关以及控制器、驱动器；所述云平台通过控制中心与总控端进行信号通讯，所述云平台与智慧边缘计算网关进行联网通讯，所述智慧边缘计算网关与单灯控制器、驱动器通过通信线路进行管理；
所述云平台还包括GIS地图管理模块、实时远程控制模块、控制策略管理模块、防盗/故障预警模块、运行数据采集模块以及智能决策模块，用于对路灯进行照明管理。
进一步优化本技术方案，所述云平台还通过4G/5G技术接入有手机APP，手机APP用于进行路灯的状态收集和控制；
所述云平台还通过GPRS/4G/5G技术接入主控器，主控器用于进行路灯的状态收集和控制。
进一步优化本技术方案，所述云平台中：
GIS地图管理模块，用于进行高清地图显示，显示的区域包括但不限于行政区域、台区、官网支路、网关节点、控制终端、单灯节点；
实时远程控制模块，用于照明设备开关控制、调光控制、运行设备召测、报警设备布撤防；
控制策略管理模块，用于灵活制定分组、实现群组控制，匹配天黑天亮、传感器数据，根据节能策略设置调光等级；
防盗/故障预警模块，用于灵活的定义、下发报警规则，如欠压、过载、过热，及时推送故障原因、问题设备位置到相关人员手机，便于运维人员快速抢修；
运行数据采集模块，用于精准详实记录、分析照明设备的实时运行数据，包括电流电压、功率、能耗、温度、湿度，确保设备稳定运行；
智能决策模块，用于自动生成图形化报表，支持多维度、多时间窗口、多指标对比分析、预测，人工智能算法自动学习节能优化策略。
进一步优化本技术方案，所述智慧边缘计算网关还包括有主机网关，所述主机网关用于对路灯的设备组网以及管理；所述智慧边缘计算网关采用的通信线路为220V/380V线路，线路采用单向或者三相设计。
进一步优化本技术方案，所述驱动器由PLC模组进行组成，所述PLC模组集成温湿度以及光照传感器，用于控制开关调光、故障检测以及能源计量。
进一步优化本技术方案，该系统的总体架构为四层，四层架构从下到上依次为终端层、网络层、平台层以及应用层，所述终端层通过网络层与平台层进行通讯，所述平台层基于SaaS技术与应用层进行应用服务。
进一步优化本技术方案，所述终端层由驱动器的PLC模组组成，用于对路灯的管理和状态采集；所述网络层由GPRS/4G/5G技术的硬件设备组成，所述平台层包括资产管理、照明管理、日志事件、预警管理、工作流/规则链、数据收集/存储、报表图形化以及大数据分析组成；所述应用层包括GIS、EMS、远程调光以及分组控制。
进一步优化本技术方案，该智慧城市道路照明系统还设置有太阳能板，所述太阳能板安装在路灯的顶端位置处，所述太阳能板配套设置有太阳能电池，所述太阳能电池用于提供路灯搭载的纸质广告栏照明供电、停电状态下的广播播放供电以及便民充电桩的电能储备。
与现有技术相比，本发明提供了一种智慧城市道路照明系统，具备以下
有益效果：
该智慧城市道路照明系统，通过自动化控制策略管理，达到了二次节能的效果；丰富的告警方式和策略，有效避免多种事故的发生；通过路灯资产管理、远程实时管理和丰富的管理策略，达到了提升管理能力的目的；基于无线通讯技术和PLC电力载波技术，无需破路开挖管线，提升了施工便捷度，系统自动预警替代人工巡检，使得后期维护更及时便捷。
附图说明
图1为本发明提出的一种智慧城市道路照明系统的部署结构示意图；
图2为本发明提出的一种智慧城市道路照明系统的总体架构示意图；
图3为本发明在实施过程中的照明管理示意图；
图4为本发明在实施过程中的驱动器配置电源的电压和负载关系曲线图；
图5为本发明在实施过程中的调光曲线图。
图6为本发明在实施过程中的增值收益验收效果图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1，一种智慧城市道路照明系统，其特征在于，包括总控端、云平台、智慧边缘计算网关以及控制器、驱动器；所述云平台通过控制中心与总控端进行信号通讯，所述云平台与智慧边缘计算网关进行联网通讯，所述智慧边缘计算网关与单灯控制器、驱动器通过通信线路进行管理。
其中，所述智慧边缘计算网关还包括有主机网关，所述主机网关用于对路灯的设备组网以及管理；所述智慧边缘计算网关采用的通信线路为220V/380V线路，线路采用单向或者三相设计。使得该系统无需进行二次穿线，无需附加光缆，节约线材成本。
其中，所述驱动器由PLC模组进行组成，所述PLC模组集成温湿度以及光照传感器，用于控制开关调光、故障检测以及能源计量。
在本实施例中，智慧边缘计算网关具有以下优点：
1)行业最新一代Lora/PLC通信技术；
2)工业级高通芯片，支持4G/5G通信；
3)最大支持2000个路灯；
4)点对点最大通信距离达10公里，支持其他通信方式转换组网技术；
5)IP66防水，防雷击大于6KV；
6)工作温度：-40℃～85℃。
在本实施例中，单灯控制器具有以下优点：
1)行业最新一代Lora/PLC/4G/5G通信技术；
2)支持0～10伏，PWM两种方式调光；
3)精准计量芯片，监测电流、电压、功率、能耗；
4)集成多种传感器，温度、湿度、光照，支持短路、过载、欠压、过温等保护功能；
5)IP66防水，防雷击大于6KV；
6)工作温度：-40℃～85℃。
在本实施例中，驱动器具有以下优点：
1)行业最新一代Lora通信技术；
2)最大支持5路PWM方式调光，无极调光，精准计量芯片，监测电流、电压、功率、能耗；
3)集成多种传感器，温度、湿度、光照；
4)支持短路、过载、欠压、过温等保护功能；
5)IP66防水，防雷击大于6KV；
6)工作温度：-40℃～85℃。
在本实施例中，所述云平台还通过4G/5G技术接入有手机APP，手机APP用于进行路灯的状态收集和控制；
所述云平台还通过GPRS/4G/5G技术接入主控器，主控器用于进行路灯的状态收集和控制。
所述云平台还包括GIS地图管理模块、实时远程控制模块、控制策略管理模块、防盗/故障预警模块、运行数据采集模块以及智能决策模块，用于对路灯进行照明管理。
该系统通过自动化控制策略管理，达到了二次节能的效果；丰富的告警方式和策略，有效避免多种事故的发生；通过路灯资产管理、远程实时管理和丰富的管理策略，达到了提升管理能力的目的；基于无线通讯技术和PLC电力载波技术，无需破路开挖管线，提升了施工便捷度，系统自动预警替代人工巡检，使得后期维护更及时便捷。
在本实施例中，所述云平台中：
GIS地图管理模块，用于进行高清地图显示，显示的区域包括但不限于行政区域、台区、官网支路、网关节点、控制终端、单灯节点；
实时远程控制模块，用于照明设备开关控制、调光控制、运行设备召测、报警设备布撤防；
控制策略管理模块，用于灵活制定分组、实现群组控制，匹配天黑天亮、传感器数据，根据节能策略设置调光等级；
防盗/故障预警模块，用于灵活的定义、下发报警规则，如欠压、过载、过热，及时推送故障原因、问题设备位置到相关人员手机，便于运维人员快速抢修；
运行数据采集模块，用于精准详实记录、分析照明设备的实时运行数据，包括电流电压、功率、能耗、温度、湿度，确保设备稳定运行；
智能决策模块，用于自动生成图形化报表，支持多维度、多时间窗口、多指标对比分析、预测，人工智能算法自动学习节能优化策略。
该智慧城市道路照明系统还设置有太阳能板，所述太阳能板安装在路灯的顶端位置处，所述太阳能板配套设置有太阳能电池，所述太阳能电池用于提供路灯搭载的纸质广告栏照明供电、停电状态下的广播播放供电以及便民充电桩的电能储备。
实施例二：
请参阅图2，基于实施例一所述的智慧城市道路照明系统进行总体系统架构设计，该系统的总体架构为四层，四层架构从下到上依次为终端层、网络层、平台层以及应用层，所述终端层通过网络层与平台层进行通讯，所述平台层基于SaaS技术与应用层进行应用服务。
在本实施例中，所述终端层由驱动器的PLC模组组成，用于对路灯的管理和状态采集；所述网络层由GPRS/4G/5G技术的硬件设备组成，所述平台层包括资产管理、照明管理、日志事件、预警管理、工作流/规则链、数据收集/存储、报表图形化以及大数据分析组成；所述应用层包括GIS、EMS、远程调光以及分组控制。
在本实施例中：
资产管理包括对智能边缘网关、单灯控制器以及道路、线缆的管理；
预警管理包括故障原因、订单管理以及故障报警。
如图3所示，按照该总体系统架构，实现了按需照明，分时段、光照、来车自动调光的功能。由控制中心判断多种情况下的路灯照明。
在本实施例中，终端层的PLC对路灯的配置电源的交流供电电源和负载进行数据对比，如图4所示，当环境温度升高到一定值时，PLC配置的电源也需要进行降额使用。
在本实施例中，远程调光时，按照图5所示的典型调光特性曲线进行合理的路灯调光参数进行。
实施例三：
请参阅图6，基于实施例一和二中所述的智慧城市道路照明系统进行增值收益验收，以覆盖某城区的10000盏路灯为例，系统改造前每年支出电费700万、运维费300万，而在系统改造后，改造费500万，每年增值收益包括了节省电费200万、节省运维费100万。使得该系统通过自动化控制策略管理，达到了二次节能的效果；丰富的告警方式和策略，有效避免多种事故的发生；通过路灯资产管理、远程实时管理和丰富的管理策略，达到了提升管理能力的目的；基于无线通讯技术和PLC电力载波技术，无需破路开挖管线，提升了施工便捷度，系统自动预警替代人工巡检，使得后期维护更及时便捷。
本发明的有益效果是：
该智慧城市道路照明系统，通过自动化控制策略管理，达到了二次节能的效果；丰富的告警方式和策略，有效避免多种事故的发生；通过路灯资产管理、远程实时管理和丰富的管理策略，达到了提升管理能力的目的；基于无线通讯技术和PLC电力载波技术，无需破路开挖管线，提升了施工便捷度，系统自动预警替代人工巡检，使得后期维护更及时便捷。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种智慧城市道路照明系统，其特征在于，包括总控端、云平台、智慧边缘计算网关以及控制器、驱动器；所述云平台通过控制中心与总控端进行信号通讯，所述云平台与智慧边缘计算网关进行联网通讯，所述智慧边缘计算网关与单灯控制器、驱动器通过通信线路进行管理；
所述云平台还包括GIS地图管理模块、实时远程控制模块、控制策略管理模块、防盗/故障预警模块、运行数据采集模块以及智能决策模块，用于对路灯进行照明管理。
2.根据权利要求1所述的一种智慧城市道路照明系统，其特征在于，
所述云平台还通过4G/5G技术接入有手机APP，手机APP用于进行路灯的状态收集和控制；
所述云平台还通过GPRS/4G/5G技术接入主控器，主控器用于进行路灯的状态收集和控制。
3.根据权利要求1所述的一种智慧城市道路照明系统，其特征在于，所述云平台中：
GIS地图管理模块，用于进行高清地图显示，显示的区域包括但不限于行政区域、台区、官网支路、网关节点、控制终端、单灯节点；
实时远程控制模块，用于照明设备开关控制、调光控制、运行设备召测、报警设备布撤防；
控制策略管理模块，用于灵活制定分组、实现群组控制，匹配天黑天亮、传感器数据，根据节能策略设置调光等级；
防盗/故障预警模块，用于灵活的定义、下发报警规则，如欠压、过载、过热，及时推送故障原因、问题设备位置到相关人员手机，便于运维人员快速抢修；
运行数据采集模块，用于精准详实记录、分析照明设备的实时运行数据，包括电流电压、功率、能耗、温度、湿度，确保设备稳定运行；
智能决策模块，用于自动生成图形化报表，支持多维度、多时间窗口、多指标对比分析、预测，人工智能算法自动学习节能优化策略。
4.根据权利要求1所述的一种智慧城市道路照明系统，其特征在于，所述智慧边缘计算网关还包括有主机网关，所述主机网关用于对路灯的设备组网以及管理；所述智慧边缘计算网关采用的通信线路为220V/380V线路，线路采用单向或者三相设计。
5.根据权利要求1所述的一种智慧城市道路照明系统，其特征在于，所述驱动器由PLC模组进行组成，所述PLC模组集成温湿度以及光照传感器，用于控制开关调光、故障检测以及能源计量。
6.根据权利要求1所述的一种智慧城市道路照明系统，其特征在于，该系统的总体架构为四层，四层架构从下到上依次为终端层、网络层、平台层以及应用层，所述终端层通过网络层与平台层进行通讯，所述平台层基于SaaS技术与应用层进行应用服务。
7.根据权利要求6所述的一种智慧城市道路照明系统，其特征在于，所述终端层由驱动器的PLC模组组成，用于对路灯的管理和状态采集；所述网络层由GPRS/4G/5G技术的硬件设备组成，所述平台层包括资产管理、照明管理、日志事件、预警管理、工作流/规则链、数据收集/存储、报表图形化以及大数据分析组成；所述应用层包括GIS、EMS、远程调光以及分组控制。
8.根据权利要求1所述的一种智慧城市道路照明系统，其特征在于，该智慧城市道路照明系统还设置有太阳能板，所述太阳能板安装在路灯的顶端位置处，所述太阳能板配套设置有太阳能电池，所述太阳能电池用于提供路灯搭载的纸质广告栏照明供电、停电状态下的广播播放供电以及便民充电桩的电能储备。
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Cited By (1)
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| CN117557006A (zh) * | 2024-01-10 | 2024-02-13 | 北京星光裕华照明技术开发有限公司 | 一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117557006A (zh) * | 2024-01-10 | 2024-02-13 | 北京星光裕华照明技术开发有限公司 | 一种智慧城市市政照明设施精益化管理平台 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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