新型高效光源置换和路灯智能化改造

解决方案

江苏豪纬交通集团有限公司

目前，人类正面临着空前严重的能源危机，节能减排已经是刻不容缓的社会课题。第六代绿色照明技术——石墨烯半导体（LED）照明以其不可比拟的优势已经是大势所趋。

为深入贯彻落实十九大精神，按照2017年住房城乡建设部推行的“城市照明合同能源管理技术规程”国家实行双控政策涉及城市照明方面，实现经济社会发展转型的重要时期。本方案本着“不增加政府财政负担，充分吸纳社会力量投资”的原则，对公共产权路灯实施节能改造，增加智能控制模式，实现节约耗能、科学管理为政府节能减排作出贡献。

一、目前城市照明市场产品

1.1现有路灯灯技术落后

现有钠灯光线色温低、显色性差，传统LED路灯光源发光效率低，常规的用于LED路灯的光源模组光效在100Lm/W-130Lm/W，产品的表现形式都是采用螺钉加透镜盖板的方式来实现防水防尘，用导热硅脂填补材料空隙的方式进行导热，整灯照度流明度差，部分道路照明亮度低于国家标准，严重影响市民出行和城市社会稳定安全，不利政府经济社会综合发展。

1.2现有路灯没有智能控制系统

     启用先进数字灯网系统，可以对道路内的路灯实施启闭，对路灯的实时监控和管理，确保高效稳定，全天候运行。

二、豪纬集团产品优势

2.1 高光效节能模组

■ 高节能：模组光效 190-255lm/W，超越普通 LED 路灯 70%，同纳灯比节能高达 85%左右。

■ 长寿命：灯珠采用多晶封装，超高光效，芯片相互备份，性能稳定，低光衰，无死灯。寿命是同等类型传统灯的 10 倍以上，节约维护成本。

■ 高效稳定：超高发光效率，更大的铝基板，更低的发热设计，更均匀的热量分布，产品更稳定。

■ 超强的散热性能：采用高导热铝合金型材和满足散热技术的关键要素，降低温升，有效延长灯具寿命。

■ 真空技术：配光透镜与光源采用真空装配技术，实现无光损的传输，透光材料透光率 99.3%。

■ 性能极佳的配光方案：采用超高阶自由曲面设计的路灯光学曲线，亮度均匀，穿雾性强，满足道路照明设计标准。

■ 防水性能卓越：采用铝基板的胶合工艺，超高导热，热量分布均匀，永久性的 IP68。

■ 一致性：灯珠和透镜通过模具精确对位，产品光型一致性好。

■ 防爆：可以用于石油，矿井，隧道等环境。

■ 不黄变：透镜表面玻璃化后，内外隔绝，硬度6H-7H。

■ 环保：LED 光源为点光源，通过光学设计后，对周围环境没有光污染。

■ 易维护：保修期内免费换新，无维修件，无延长线，减少接头，提高了可靠性，方便包装运输。

■ 符合 RoHS 的绿色产品。

技术参数

国内唯一全自动高光效模组生产线

2.2智能化单灯控制器

随着道路建设的发展，道路照明的要求和数量不断增加，因此各级政府对道路照明提出更高的要求。希望实现道路照明管理的现代化，使道路管理水平达到国内领先水平。启用先进数字灯网系统，可以对道路内的路灯实施统一启闭，对路灯的实时监控和管理，确保高效稳定，全天候运行。

路灯节能监控子系统以CAT1方案，利用4G网络实现对所有系统内的灯控模组进行灯光的控制。系统可以实现对路灯、道路、广场、码头等需要长时间照明的场合的灯具控制，远程控制灯具的开关、调光、检测灯具的工作状态，从而实现高效率、低成本的管理。通过当下主流的CAT1组网方式，大大降低了施工难度，节约了施工成本。通过综合计算，单节点单上传，后续排查故障和运维检修都非常的方便。采用CAT1的组网方案具有易实施、免布线等特点，可以节省大量的电费成本和施工管理成本，系统整体效益非常显著。

2.2.1方案总体设计

本系统通过软件和硬件以及通讯系统构成，包括监控中心、无线通讯网络、路灯网关、CAT1单灯控制器构成，通过对道路路灯进行有效的管理和维护。及时监测并发现设备故障，及时进行维护和管理，保证设备的可用性，延长设备的使用年限。

2.2.2设计原则

★技术先进：采用先进的处理、控制、通信配套设备及技术手段。

★高可靠性：软硬件均采用技术成熟。

★可扩展性强：无线化、模块化结构便于扩容和扩展。

★节省投资：系统设备具有高性能价格比。

★项目实施简单：采用无线CAT1 单灯控制器，免布线快速安装及调试。

★节能、节约：智能控制实现节电节能及节约维修管理资源。

★标准化：所采用的产品均符合国内外通讯、电气标准。

2.2.3系统功能概述

系统功能：

★主动问询功能：监控中心可以主动查询每盏路灯的开关状态、电流电压、电压、功率、功率因数等数据

★主动控制功能：监控中心可以依据控制权限控制任意一盏、一组、一个区域路灯；并依据客户自己要求，实现半夜、关半边及调光降功率的控制，以达到节能效果等功能

★自动光控功能：依据道路上光照仪采集的光照亮度数据，自动调整道路内各不同区域光照亮度；

★报警功能：通信中断、灯故障等情况出现时，监控中心有报警显示

★地图功能：在电子地图上显示每盏灯的开关状态并对每盏灯、每路灯远程手动执行开关灯、调光功能。

★数据存储功能：现场监控设备和服务器上的数据库中存储历史记录

★数据查询功能：监控中心可以查询任意时间段路灯数据信息

★曲线报表功能：可以生成电量报表

★远程维护功能：监控设备中的采集和通信模块具备远程参数设置和维护功能

★拓展功能：系统可自由增减监控设备的数量；监控设备可以扩展其它功能

2.2.4系统基本功能组成

（一）、道路照明智能监控系统功能

★开关灯时间控制：

★自动开关全夜灯；

★自动开关半夜灯；

★自动开关时段灯；

★根据地理经纬度，自动计算当地日出日落时间，按日（节季变化）动态精确调整开关灯时间，以达到节电节能、提高道路照明质量的目的；

★自动依据光照仪采集数据调整亮度；

（二）、多种控制开关灯方式：

★自动遥控─按控制中心设定的开关灯定时任务，自动运行；

★日出日落控制─根据地理经纬度，自动计算当地日出日落时间，按日（节季变化）动态精确调整开关灯时间。

★光控模式─动依据光照仪采集数据调整亮度

★普通执行方案；

★自动采集传感光感仪的电信号等级情况自动调光到相应等级功率。

（三）、区域控制功能：

★全部区域─对所有设定的全部控制区域进行控制；

★部分区域─对所控区域内的部分区域进行控制；

★单点或单灯开关─可对单点或单灯进行精确控制；

（四）、自动检测功能：

★自动巡检、随机检测或按时段定时巡检：

★各单灯、各回路是否按中心指定开关操作和运行，并取得相应状态；

★各单灯的电流、电压值等；

★在箱变柜加装具有485接口的数字电量表以后，可取得各箱变的用电量，并合计为总电量；

★上述数据及时上传至控制中心。

（五）故障报警功能：

★系统对自动或手动检测各单灯或回路状态进行自动判别，发现故障时将及时报警，或设定为手机短信等方式向有关人员进行远程报警。

★白天亮灯；

★夜晚灭灯；

★停电（或断电）；

★监控终端故障；

★通信故障；

★单灯故障；

★其它系统认为有必要报告的故障。

★所有故障报警都带有故障类型、单位名称等信息，并作为档案记录在数据库中。

（六）数据处理、储存、查询和打印功能：

★查询当前各监控点运行工作参数；

★查询任意历史时段、任意监控点的运行情况数据；

★分类查询各类故障报警，如电控箱、远程监控终端、单灯监控终端有关故障报警（可选）等。

★故障报警报表。

★各类数据曲线图表。

（七）地理图文显示功能：

★采用简易地理图文显示，达到图文并茂、界面美观和使用方便的效果。

★通过数字标定，将所控区域的路灯网关单元及其控制区域标定在电子地图上；

★激活地图上任一路灯网关时图标，可显示所选路灯网关有关数据或参数；

★当系统检测到某个路灯网关单元有故障报警时，系统将及时标定并显示警告标志。

★显示单灯工作状态。

 （八）远程抄表功能并进行统计分析：

★监控中心软件可与配电柜数字电表通讯，实现自动远程抄表并进行统计分析。

（九）监控终端（路灯网关）现场调试、维护接口和远程升级功能：

★每一个远程监控终端路灯网关都具有调试和维护接口、按钮和远程升级功能，便于调试、维护和系统升级。

（十）系统增容扩容功能：

★系统具有灵活的远程终端增减扩容功能，可动态增加、删除终端设备，无需修改地图；

★系统所采用的中心数据库、无线通讯方式及模块化监控终端结构，均能满足大中城市路灯及有关灯光系统长期的发展和扩容要求。

2.2.5系统实现方式与技术指标

（一）监控中心硬件组成

监控中心作为城市灯光系统的控制心脏，担负着全城的灯光系统自动控制和管理任务。总控中心由监控工作站、总控服务器、打印机、UPS、通信设备、以及大屏幕等组成。

（二）监控中心软件

智能路灯监控和管理系统，是为城市路灯的管理和维护工作量身定制的一套智能监控和管理软件。

监控软件采用模块化结构，用户可根据实际需求和财力、物力逐步投入，灵活配置。报警分析和显示模块、开关灯时间管理模块是路灯监控和管理软件的核心，监控软件采用超强直观的图形结构，实时准确分析、判断、定位和标注故障。适应于不同层级工作人员操作。

（三）智能远程监控终端控制器（路灯网关，可外接智慧灯杆外设）

路灯网关是我公司全力打造的专业照明控制系统中的一个组件，是照明控制系统中智慧灯杆的重要组成部分，自主研发采用了高性能的芯片，高性能的ARM，配合专业的硬件和软件设计，使产品具有功能强大，易实施、免布线、工作可靠、易于维护等优点，是专门为智能路灯照明而研发出来的高性能路灯节能产品。

    接口支持485串口，网络NET口，功能主要是定时控制，设备接入，回路远程控制，电能采集；

结合接入三项电能采集设备，它可以实时采集三相电的负载工作及用电情况，通过采集每个回路的功率，来统计路灯的亮灯率，大大减少路灯管理部门的工作压力，提高工作效率，从而显著提高社会节能效益。

（四）CAT1单灯控制器

单灯控制器是照明控制系统中的一个组件，是照明控制系统中的一个重要组成部分，自主研发采用高度集成的4G模组，配合专业的硬件和软件设计，使产品具有功能强大，易实施、免布线、工作可靠、易于维护等优点，是专门为智能路灯照明而研发出来的高性能路灯节能产品。

    Cat1单灯控制器支持全网通对接，单点接入，不仅稳定，而且组网灵活。 单灯控制器内部包含一个电流与电压计量电路，实时采集单灯控制器的负载工作及用电情况，通过采集每个路灯的回路状态来统计路灯的亮灯率，减少路灯管理部门的工作压力，提高工作效率，从而显著提高社会节能效益。

（五)移交后的经济效益和社会效益分析

首先，采用集散式控制的监控方式提高了路灯控制的实时性，可以根据季节、气候以及特殊节假日的需要，随心所欲地控制全任何一盏路灯的开关，提高亮灯的一致性，又可避免由于钟控器走时不准或失控而造成的电能浪费，做到适时、适度照明。

同时，采用电脑智能化控制系统后，每个单灯的状态可以及时反馈到控制中心，运行和管理人员足不出户即可了解到各处开关灯情况，既节省了巡灯运行费用，又大大缩短响应处理时间，并可通过完善的故障诊断功能，及时发现故障隐患，做到防患于未然。

可以估计的经济效益包括节省的电费开支和运行维护费用两大部分。

三、目前合同能源管理现状

   目前市场上主流的能源管理还是用传统LED替换传统钠灯，随着路灯的迭代更新，近十年市政新建路灯LED模组的使用率占据了90%，传统的能源管理已没有操作空间。

四、豪纬技能改造及能源管理新思路

豪纬高光效节能LED模组在能源管理中是从源头上节能，目前市场前景广阔。

思路一：豪纬集团投资节能模组和单灯控制器及系统改造，后期路灯维护，节省电费和维护费用由豪纬集团和政府按比例收取,能减排所获的碳排放指标受益由双方共同受益。

思路二：豪纬集团投资节能模组和单灯控制器的改造，节省电费由豪纬集团和政府按比例收取，具体比例另行商议,能减排所获的碳排放指标受益由双方共同受益。

思路三: 政府出资，豪纬集团对整个城市进行模组及系统改造，豪纬集团保证路灯节电率不低于35%，单灯控制系统稳定，节省电费由政府收取,能减排所获的碳排放指标受益由双方共同受益。

1、电费：原则上使用豪纬高光效节能LED模组比传统LED模组节电率不低于40%，实际节电率据实。

节约部分分成比例如下：

1年，由豪纬集团收取100%；

2年，豪纬集团收取90%，政府收取10%；

3年，豪纬集团收取80%，政府收取20%；

4-10年，豪纬集团收取70%，政府收取30%；

2、维护费：

分成比例如下：

1年，由豪纬集团收取90%，政府收取10%；

2年，豪纬集团收取80%，政府收取20%；

3年，豪纬集团收取70%，政府收取30%；

4-10年，豪纬集团收取60%，政府收取40%；

例:原XX市每年路灯电费投入2500万元；维护费2000万元