路灯单灯控制系统

一.路灯管理和能耗现状

进入21世纪,“节能减排”成为我国的一项基本国策,备受瞩目。其中,照明节能是“节能减排”中非常重要的一环,在我国具有巨大的现实意义。传统照明带来大量二氧化碳等气体的排放,对于环境的影响也将越来越大,随着我国城市照明快速发展,上述问题还将更加突出,在照明用电中,路灯占有相当的份额,由于线路工作时间长,耗能非常之大,推广绿色照明势在必行。确保按时、按需点亮每一盏灯,并能有效地节省路灯的用电电量、延长灯泡的寿命、降低维护和管理的成本是现代效能型社会追求的目标。因此,探索和应用新型的绿色的照明供电方式,对于实现“十二五”节能减排目标以及“到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%”的温室气体减排目标,意义十分重大。目前路灯管理和能耗现状如下:

ê灯具无法按需调节亮度

ê超负荷运行,增加电能消耗

ê灯具维护成本高

ê监控管理滞后

针对上述的缺点及道路照明监控系统研究现状中提到的不足,无锡沃思智能科技有限公司,急领导之所急,想领导之所想,结合公司多年研发无线通信和路灯监控系统的经验,为城市道路照明开发出了一套更智慧化的路灯监控系统。

二.LORA无线单灯控制系统设计方案

(一)系统简介

无锡沃思智能科技有限公司无线单灯监控系统,主要应用了LORA无线技术来实现单灯控制、亮度调光、监控和管理功能。

系统通过LORA和GPRS的无线网络(无线物联网技术),在用户计算机上自动获得路灯的各种参数状态,实现了自动巡检,可以判别出路灯的故障状况、老化程度、亮灯状况,电网参数,有功、无功等各项指标。

实现了路灯的调光和按需亮灯功能,即该亮时亮、该暗时暗,并结合了最新的照明节电技术,可以节约城市路灯综合用电量的30%左右,节省人力物力(巡检费),可降低维护成本60%。同时,无线自动组网方式可以节约大量电线电缆和物资,且该方式不受天气和地形的影响,也保证了通讯的可靠性。

(二)建设原则

统一规划:从全市路灯管理系统的建设需求出发,统一规划设计,统一部署,各路段、各区分级联网管理,从而提高系统运行效率;

技术先进:采用主流的、先进的技术构建系统平台,为城市数字化管理、应急联动指挥等提供业务支撑,通过无线远程控制方式,节约通信线路租赁费用;

面向应用:在路灯管理系统建设中以现实需求为导向,以有效应用为核心,以技术建设与工作机制的同步协调为保障,确保城市亮灯工程的稳定运行和高效使用;

稳定可靠:路灯管理系统是在原有路灯系统上做智能化改造,系统稳定性关乎整个城市亮灯工程的使用,系统采用的软硬件根据统一的规范、协议和要求选型,根据最新的标准规范,并经过具有相应资格的软件评测中心、产品检测中心的测试,质量达标,性能稳定,能够持续有效运行;

信息安全:构建信息传输专网,保证专网专用,安全畅通,社会监控资源通过互联网或VPN接入时,需采用严格的网络隔离和安全措施;不同专网之间,如公安视频专网与城管政府网之间也应采用严格的网络安全和隔离措施,确保各专网的信息安全;

良好的扩容:系统采用模块化按区域建设,城市化进程过程中建设的道路及亮灯工程科技按要求统一接入系统;

(三)系统结构

LORA与物联网无线通讯相结合方式:此系统主要LORA单灯控制器LORA基站网关NB-IOT单灯控制器4G物联网单灯控制器、物联网管理云平台及应用客户端/APP四部分组成。单灯控制器将采集路灯的实时状态数据,并将数据经LORA网关传输至云平台,云平台经过对数据的处理和分析与应用客户端、APP进行数据交互。同时客户端及APP可下发节能指令通过单灯控制器来控制路灯的开关与节能,从而达到照明智能控制。

单灯控制系统

LORA无线单灯控制系统,由以下四部分组成:

单灯控制器LORA网关物联网管理平台应用客户端/APP四个部分组成。

1)LORA与ZIGBEE两种无线技术的优势对比

LORA技术具有远距离低功耗(电池寿命长)多节点低成本的特性。

ZIGBEE技术具有近距离低复杂度低功耗低速率低成本的特性

Lora 是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式,为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统,进而扩展传感网络。Lora是当前最成熟、稳定的窄带物联网通讯技术,一次组网终身不需缴费,Lora是物联网应用中的无线技术有多种,可组成局域网或广域网。Lora技术具有远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本的特性。这些关键特征使得LORA技术非常适用于要求低功耗、距离远、大量连接以及定位跟踪等的物联网应用,如智能抄表、智能停车、车辆追踪、宠物跟踪、智慧农业、智慧工业、智慧城市、智慧社区等应用和领域。

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。ZigBee技术具有近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的特性。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

 LORAZIGBEE
组网方式基于LoRa终端和集中器/网关的系统可以支持测距和定位基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议
内部部署方式节点+网关节点+网关
传输距离远距离 (在建筑密集的城市环境可以覆盖2公里左右,而在密度较低的郊区,覆盖范围可达10公里。)距离相对短 (需要多个(尤其是大量)设备组成无线通信网络,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。)
网关接入节点容量网关是节点与IP网络之间的桥梁(通过2G/3G/4G或者Ethernet)。每个网关每天可以处理500万次各节点之间的通信。Zigbee是一种无线自组网技术标准,需要十分复杂的应用层专用网关
传输速度几百到几十Kbps,速率越低传输距离越长,这很像一个人挑东西,挑的多走不太远,少了可以走远。根据不同频段,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率
频段主要在全球免费频段运行,包括433、868、915 MHz等。可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上
适合领域户外场景,LPWAN,大面积传感器应用,可搭私有网网络,蜂窝网络覆盖不到地方常见于户内场景,户外也有,LPLAN,小范围传感器应用,可搭建私有网网络
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于灯火阑珊处,于暗香离别时,未曾放弃。

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