一、智慧路燈是智慧城市最天然的物聯(lián)網(wǎng)平臺
智慧城市就是運用信息和通信技術(shù)手段感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的關(guān)鍵信息，從而對包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求做出智能響應(yīng)。實現(xiàn)城市智能、先進、有效、安全、可靠智慧式管理和運行，進而為城市中的人創(chuàng)造更美好的生活，促進城市的和諧、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)、云計算、空間地理信息（GIS）、無線通信等先進技術(shù)，建立起一個連接整個城市照明設(shè)備的資源管理、能耗管理和運行監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備遠程控制、故障報警、能耗分析等功能，可監(jiān)控路燈的開關(guān)狀態(tài)、電流電壓、電量等數(shù)據(jù)，對路燈實現(xiàn)遙控、遙測、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)存不足和問題，提高城市照明基礎(chǔ)設(shè)施智能化水平，還為真正實現(xiàn)信息資源共享一體化的智慧城市打好堅實基礎(chǔ)。
二、傳統(tǒng)路燈現(xiàn)狀問題
2.1高額電費，當(dāng)?shù)刎斦闹С鰤毫?/strong>
2.1.1部分地區(qū)因不堪電費的 負(fù)荷，亮燈時間短，無法滿足晚歸早起群體的需求，不能根據(jù)市民實際需求定點亮燈，便民工程實際無法從根本上解決便民需求；
2.1.2對一些特殊路段需要長時間亮燈的地方（如學(xué)校、醫(yī)院、市場等）、交叉路口、事故多發(fā)地段等，但因目前的設(shè)備實施和管理上局限性，無法實現(xiàn)，增加安全隱患。
2.1.3本為節(jié)約電而控制開燈時間，但因為統(tǒng)一開關(guān)燈帶來的不便和安全隱患及其他成本增 加；
2.2 傳統(tǒng)路燈，無法實現(xiàn)個性化亮燈需求
由計時器或者人工控制，節(jié)假日，或因特殊情況下，需要調(diào)整亮燈時間，只能靠人力現(xiàn)場解決，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管理者無法及時監(jiān)管轄區(qū)內(nèi)的應(yīng)急事件的發(fā)生，信息反饋時間長，無法做到預(yù)防和及時 處理，帶來隱患。
2.3.2報修檢修需開車現(xiàn)場巡查、市民上報故障等。
2.3.3對用電損耗無法做統(tǒng)計，無法得知工作時間或確切的電能消耗。
2.3.4不能及時發(fā)現(xiàn)問題，帶來安全隱患。
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無法在低峰期把能耗降到最小，實現(xiàn)二次節(jié)能。
2.3.7無法遠程控制或檢索重要信息，需靠人員現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)。
2.3.8異常開關(guān)燈無法控制，縮短燈具使用時間，增加相關(guān)成本。
2.3.9勞動強度大，工作效率低，開關(guān)燈較麻煩，需要人員近距離開關(guān)，特別遇大雨、臺風(fēng)等惡劣天氣難以安全開關(guān)燈；
三、智慧系統(tǒng)所產(chǎn)生的效益
3.1降低電費成本，增加亮燈時間和 路段，減少隱患
3.1.1使用單燈管理系統(tǒng)，使得各開關(guān)箱，準(zhǔn)確開燈、關(guān)燈；克服原分散式有早開，、晚關(guān)的誤控制而造成的浪費，達到節(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)每天的日出日落時間、光照強度來實現(xiàn)對路燈的統(tǒng)一開關(guān)，真正實現(xiàn)精確開關(guān)燈。通過單燈調(diào)光控制技術(shù)，根據(jù)人流、車流來實現(xiàn)按需照明減少過度照明，從而實現(xiàn)節(jié)能減排，減少資源浪費，實現(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)生故障會主動告警，不需要管理單位派遣人員進行巡邏排查。由“人找故障”轉(zhuǎn)化為“故障找人”大大減少人員車輛等運維開支。提高維護效率，減少財政支出。
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“值班等待報警”方式，減少了“巡燈”人員和車輛勞動，機械的損耗，提高工作效率，從而減少運營、管理等費用，同時還提高了管理水平。
3.4降低車輛行駛安全隱患
根據(jù)行車時間，進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提升和諧社會的促進作用
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，在社會和諧方面起到了一定程度的促進作用。
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)可對每盞燈、每條街道、每個區(qū)域、每個分組進行按小時、天、周、月、季度、年或任意時間周期進行監(jiān)測分析并形成相應(yīng)的曲線，為理方提供了實時、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)動及控制器情況，并且對能源使用情況進行監(jiān)測分析。
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；顯示每個燈桿的位置、燈頭數(shù)量、燈具功率等信息。
3.7 可擴展性及前瞻性
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)利用遍布城市各個角落的路燈、路燈桿來實現(xiàn)：城市無線WIFI無死角覆蓋、充電樁便于綠色節(jié)能汽車技術(shù)的推廣、電子信息發(fā)布平臺便于民生信息的發(fā)布。
3.7.2實現(xiàn)城市環(huán)境空氣質(zhì)量實時監(jiān)控及多點數(shù)據(jù)采集
城市智慧照明系統(tǒng)建設(shè)以配電柜作為每個環(huán)境監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集點，通過GPRS技術(shù)將城市各個區(qū)域的環(huán)境、氣象信息進行實時監(jiān)測和采集。
3.8供電線纜故障提前預(yù)判
監(jiān)控系統(tǒng)可以對以控制柜為單位的線路進行線路老化、接點松動、外皮破損等故障引起的漏電進行監(jiān)測并報警，可以使用戶提前知道線纜存在的潛在危險，進行預(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
通過系統(tǒng)的場景切換功能，能夠根據(jù)實際情況進行不同組合的亮燈，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
通過系統(tǒng)的改造，使得整個城市的亮化、美化和安全照明都能夠得到提高，充分改善投資環(huán)境，吸引外地客商來城市考察、投資，促進城市的發(fā)展
四、智慧系統(tǒng)的改造方案
智慧照明軟件平臺采用 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)、云平臺為設(shè)計基礎(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，實現(xiàn)遠程監(jiān)控，是為照明管理和維護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 用計算機系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)處理、控制、WEB服務(wù)。中心通過光纖以及NB-IOT網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對前端設(shè)備的控制，監(jiān)控中心將現(xiàn)場情況、數(shù)據(jù)報表進行反應(yīng)和顯示，以供用戶進行管理和決策，用戶還可通過Internet訪問監(jiān)控中心系統(tǒng)軟件，進行遠程操作與控制。
4.2.2通訊層：由移動或聯(lián)通等運行商的光纖和無線網(wǎng)絡(luò)組成，實現(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)動電源組成，實現(xiàn)對路燈的控制、運行數(shù)據(jù)的采集、故障查詢等功能。
4.3 系統(tǒng)功能說明
4.4遙測功能
定時或?qū)崟r遙測燈具的工作狀態(tài)。監(jiān)測的數(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，對任一燈具自由組合，設(shè)定控制策略，通過監(jiān)控中心合理分設(shè)來實現(xiàn)單盞、多盞，分組、分區(qū)、多時間段、自定義模式不同時間段對應(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，自動開關(guān)燈的遙控。
4.6遙調(diào)功能
可對單盞、多盞，分組、分區(qū)、多時間段、經(jīng)緯度和照度要求遠程調(diào)光，實現(xiàn)一次節(jié)能， 二次節(jié)能調(diào)光管理。
每個控制點可根據(jù)實際需要設(shè)置各自的報警類型和報警內(nèi)容，當(dāng)終端達到報警設(shè)置條件時，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小時實時監(jiān)控各終端當(dāng)前運行狀態(tài)，當(dāng)終端達到報警設(shè)置條件時會在第一時間將異常信息發(fā)送給監(jiān)控中心。
通過燈具上感應(yīng)器件對空氣PM值、能見度…等實時監(jiān)控并在視屏監(jiān)控中心顯指各區(qū)塊監(jiān)控數(shù)據(jù)。
4.9遙視功能
通過路燈外加監(jiān)控攝像頭時監(jiān)控畫面影象（需通過光纖現(xiàn)實）并在視屏監(jiān)控中心實時記錄。
4.10無線回路控制功能
4.10.1控制箱中物聯(lián)網(wǎng)智能空氣開關(guān)對三相電壓、三相總電流、有功功率、功率因數(shù)、三相分時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（ 過載、短路、過欠壓、缺相、相間不平衡）并實時上報和給與告警提示。
4.10.3無線通訊：具有本地的 RS485 通訊以及 GPRS/NB-IoT的無線通訊，可實現(xiàn)遠程分 合閘控制、故障查詢以及計量數(shù)據(jù)的定時上報。
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關(guān)，可設(shè)定光線強度閾值進行自動開關(guān)。
4.11報警維修功能
故障報警管理，可同時進行聲光報警和短信報警；報警內(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/欠電壓、過/欠電流、回路斷路、配電箱門開等；報警可自動、手動解除，并通過短信或郵箱來通知維修人員。
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)域或組人員手機號碼或郵箱中。
4.14數(shù)據(jù)匯總及分析
系統(tǒng)可以對各終端任意時間的數(shù)據(jù)按照年、月、日進行查詢、統(tǒng)計，并存盤保留。
4.15地理信息系統(tǒng)（GIS）
系統(tǒng)提供實時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的Google地圖GIS系統(tǒng)，實現(xiàn)息信查詢、地圖信息維護、實時信息顯示、圖層編輯、縮放、比例切換以及單燈故障報警定位、單燈定位、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、設(shè)施添加、修改、刪除、拖動、條件查詢等功能。
4.16移動設(shè)備遠程接入
系統(tǒng)采用B/S工作，通過因特網(wǎng)，支持智能手機、IPAD或便攜式筆記等移動設(shè)備通過瀏覽器方式遠程接入，實時查詢和控制，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，實現(xiàn)異地遠程接入訪問。
4.17歷史報表查詢打印
系統(tǒng)對所有數(shù)據(jù)能夠按照操作人員的要求進行查詢和打印，并且能夠按照Excel等格式進行保存或打印。
系統(tǒng)具有合理的分級權(quán)限設(shè)定，可在同一服務(wù)器上，對不同的用戶劃分不同權(quán)限角色， 角色所具有的權(quán)限可動態(tài)修改分配。
通過態(tài)勢感知大屏了解資產(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)計展示月用電量跟故障設(shè)備實時數(shù)量。
4.20監(jiān)控中心
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APP和電腦遠程遙控;
5.3遠程讀取電流,電壓,功率,功率因數(shù),功耗;
5.4遠程讀取照明時間統(tǒng)計,故障時間統(tǒng)計,電力消耗累計數(shù)據(jù);
5.5多種故障檢測智能報警系統(tǒng):燈具故障,電源故障,補充能源故障,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)計標(biāo)準(zhǔn)
本系統(tǒng)建設(shè)嚴(yán)格遵循和執(zhí)行國家關(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；驗收標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等必須符合中華人民共和國有關(guān)條例及規(guī)范：
《城市照明管理規(guī)定》住建部令第4號
《城市夜景照明設(shè)計規(guī)范》（JGJ/T 163-2008）
《信息技術(shù)開放系統(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)量驗收規(guī)范》 (GB 50339-2013)
《電子信息系統(tǒng)機房設(shè)計規(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)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50314-2015)
《防盜報警控制器通用技術(shù)條件》(GB 12663-2001)
《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》(JGJ 16-2008)
《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計規(guī)范》(GB 50311-2007)
《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50052-2009)
