LORA單燈無線遠程控制系統(tǒng) 單燈控制器
LORA單燈無線遠程控制系統(tǒng) LORA單燈控制器
一.路燈管理和能耗現(xiàn)狀
進入21世紀,“節(jié)能減排”成為我國的一項基本國策,備受矚目。其中,照明節(jié)能是“節(jié)能減排”中非常重要的一環(huán),在我國具有巨大的現(xiàn)實意義。傳統(tǒng)照明帶來大量二氧化碳等氣體的排放,對于環(huán)境的影響也將越來越大,隨著我國城市照明快速發(fā)展,上述問題還將更加突出,在照明用電中,路燈占有相當?shù)姆蓊~,由于線路工作時間長,耗能非常之大,推廣綠色照明勢在必行。確保按時、按需點亮每一盞燈,并能有效地節(jié)省路燈的用電電量、延長燈泡的壽命、降低維護和管理的成本是現(xiàn)代效能型社會追求的目標。因此,探索和應用新型的綠色的照明供電方式,對于實現(xiàn)“十二五”節(jié)能減排目標以及“到2020年我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%”的溫室氣體減排目標,意義十分重大。目前路燈管理和能耗現(xiàn)狀如下:
ê燈具無法按需調(diào)節(jié)亮度
ê超負荷運行,增加電能消耗
ê燈具維護成本高
ê監(jiān)控管理滯后
針對上述的缺點及道路照明監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀中提到的不足,浙江巨川電氣科技,急領導之所急,想領導之所想,結合公司多年研發(fā)無線通信和路燈監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)驗,為城市道路照明開發(fā)出了一套更智慧化的路燈監(jiān)控系統(tǒng)。
二.LORA無線單燈控制系統(tǒng)設計方案
(一)系統(tǒng)簡介
無線單燈監(jiān)控系統(tǒng),主要應用了LORA無線技術來實現(xiàn)單燈控制、亮度調(diào)光、監(jiān)控和管理功能。
系統(tǒng)通過LORA和GPRS的無線網(wǎng)絡(無線物聯(lián)網(wǎng)技術),在用戶計算機上自動獲得路燈的各種參數(shù)狀態(tài),實現(xiàn)了自動巡檢,可以判別出路燈的故障狀況、老化程度、亮燈狀況,電網(wǎng)參數(shù),有功、無功等各項指標。
實現(xiàn)了路燈的調(diào)光和按需亮燈功能,即該亮時亮、該暗時暗,并結合了最新的照明節(jié)電技術,可以節(jié)約城市路燈綜合用電量的30%左右,節(jié)省人力物力(巡檢費),可降低維護成本60%。同時,無線自動組網(wǎng)方式可以節(jié)約大量電線電纜和物資,且該方式不受天氣和地形的影響,也保證了通訊的可靠性。
(二)建設原則
統(tǒng)一規(guī)劃:從全市路燈管理系統(tǒng)的建設需求出發(fā),統(tǒng)一規(guī)劃設計,統(tǒng)一部署,各路段、各區(qū)分級聯(lián)網(wǎng)管理,從而提高系統(tǒng)運行效率;
技術先進:采用主流的、先進的技術構建系統(tǒng)平臺,為城市數(shù)字化管理、應急聯(lián)動指揮等提供業(yè)務支撐,通過無線遠程控制方式,節(jié)約通信線路租賃費用;
面向應用:在路燈管理系統(tǒng)建設中以現(xiàn)實需求為導向,以有效應用為核心,以技術建設與工作機制的同步協(xié)調(diào)為保障,確保城市亮燈工程的穩(wěn)定運行和高效使用;
穩(wěn)定可靠:路燈管理系統(tǒng)是在原有路燈系統(tǒng)上做智能化改造,系統(tǒng)穩(wěn)定性關乎整個城市亮燈工程的使用,系統(tǒng)采用的軟硬件根據(jù)統(tǒng)一的規(guī)范、協(xié)議和要求選型,根據(jù)最新的標準規(guī)范,并經(jīng)過具有相應資格的軟件評測中心、產(chǎn)品檢測中心的測試,質(zhì)量達標,性能穩(wěn)定,能夠持續(xù)有效運行;
信息安全:構建信息傳輸專網(wǎng),保證專網(wǎng)專用,安全暢通,社會監(jiān)控資源通過互聯(lián)網(wǎng)或VPN接入時,需采用嚴格的網(wǎng)絡隔離和安全措施;不同專網(wǎng)之間,如公安視頻專網(wǎng)與城管政府網(wǎng)之間也應采用嚴格的網(wǎng)絡安全和隔離措施,確保各專網(wǎng)的信息安全;
良好的擴容:系統(tǒng)采用模塊化按區(qū)域建設,城市化進程過程中建設的道路及亮燈工程科技按要求統(tǒng)一接入系統(tǒng);
(三)系統(tǒng)結構
LORA與物聯(lián)網(wǎng)無線通訊相結合方式:此系統(tǒng)主要LORA單燈控制器、LORA基站網(wǎng)關、物聯(lián)網(wǎng)管理云平臺及應用客戶端/APP四部分組成。單燈控制器將采集路燈的實時狀態(tài)數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)經(jīng)LORA網(wǎng)關傳輸至云平臺,云平臺經(jīng)過對數(shù)據(jù)的處理和分析與應用客戶端、APP進行數(shù)據(jù)交互。同時客戶端及APP可下發(fā)節(jié)能指令通過單燈控制器來控制路燈的開關與節(jié)能,從而達到照明智能控制。
LORA無線單燈控制系統(tǒng),由以下四部分組成:
單燈控制器、LORA網(wǎng)關、物聯(lián)網(wǎng)管理平臺及應用客戶端/APP四個部分組成。
1)LORA與ZIGBEE兩種無線技術的優(yōu)勢對比
LORA技術具有遠距離、低功耗(電池壽命長)、多節(jié)點、低成本的特性。
ZIGBEE技術具有近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的特性
LORA 是LPWAN通信技術中的一種,是美國SEMTECH公司采用和推廣的一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案。這一方案改變了以往關于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式,為用戶提供一種簡單的能實現(xiàn)遠距離、長電池壽命、大容量的系統(tǒng),進而擴展傳感網(wǎng)絡。LORA是當前最成熟、穩(wěn)定的窄帶物聯(lián)網(wǎng)通訊技術,一次組網(wǎng)終身不需繳費,LORA是物聯(lián)網(wǎng)應用中的無線技術有多種,可組成局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。LORA技術具有遠距離、低功耗(電池壽命長)、多節(jié)點、低成本的特性。這些關鍵特征使得LORA技術非常適用于要求低功耗、距離遠、大量連接以及定位跟蹤等的物聯(lián)網(wǎng)應用,如智能抄表、智能停車、車輛追蹤、寵物跟蹤、智慧農(nóng)業(yè)、智慧工業(yè)、智慧城市、智慧社區(qū)等應用和領域。
ZIGBEE是基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。ZIGBEE技術具有近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的特性。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽谩?/span>
LORA | ZIGBEE | |
組網(wǎng)方式 | 基于LORA終端和集中器/網(wǎng)關的系統(tǒng)可以支持測距和定位 | 基于IEEE802.15.4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議 |
內(nèi)部部署方式 | 節(jié)點+網(wǎng)關 | 節(jié)點+網(wǎng)關 |
傳輸距離 | 遠距離 (在建筑密集的城市環(huán)境可以覆蓋2公里左右,而在密度較低的郊區(qū),覆蓋范圍可達10公里。) | 距離相對短 (需要多個(尤其是大量)設備組成無線通信網(wǎng)絡,它的傳輸距離在10-75M的范圍內(nèi),但可以繼續(xù)增加。) |
網(wǎng)關接入節(jié)點容量 | 網(wǎng)關是節(jié)點與IP網(wǎng)絡之間的橋梁(通過2G/3G/4G或者ETHERNET)。每個網(wǎng)關每天可以處理500萬次各節(jié)點之間的通信。 | ZIGBEE是一種無線自組網(wǎng)技術標準,需要十分復雜的應用層專用網(wǎng)關 |
傳輸速度 | 幾百到幾十KBPS,速率越低傳輸距離越長,這很像一個人挑東西,挑的多走不太遠,少了可以走遠。 | 根據(jù)不同頻段,分別具有最高250KBIT/S、20KBIT/S和40KBIT/S的傳輸速率 |
頻段 | 主要在全球免費頻段運行,包括433、868、915 MHZ等。 | 可工作在2.4GHZ(全球流行)、868MHZ(歐洲流行)和915 MHZ(美國流行)3個頻段上 |
適合領域 | 戶外場景,LPWAN,大面積傳感器應用,可搭私有網(wǎng)網(wǎng)絡,蜂窩網(wǎng)絡覆蓋不到地方 | 常見于戶內(nèi)場景,戶外也有,LPLAN,小范圍傳感器應用,可搭建私有網(wǎng)網(wǎng)絡 |
(四)系統(tǒng)功能特點
LORA無線單燈控制系統(tǒng)具有友好的人機界面和完善的圖形數(shù)據(jù)處理功能,方式靈活、簡單。地理信息(GIS)圖形處理系統(tǒng)使操作人員可以在屏幕上實現(xiàn)圖形的縮放、平移、導航及各種監(jiān)視、操作、修改和定義功能。整個系統(tǒng)具備的功能特點如下:
1)遠程控制
系統(tǒng)根據(jù)不同類型的監(jiān)控終端控制要求,采用時控(經(jīng)緯度)和光控相結合的控制方案,自動、手動、遙控開/關終端,或按需開關;四遙功能:遙控,遙測,遙信,遙調(diào);可根據(jù)操作人員要求,對終端進行分組設置,根據(jù)每個分組設置而實現(xiàn)不同的開關控制方案;
2)自動巡測
監(jiān)控終端能按設定的時間周期自動進行定時巡測。也可隨時手動巡測和選測各監(jiān)控終端的運行情況。包括電壓、電流、開關輸出狀態(tài)、亮燈率、各種開關量狀態(tài)輸入,并將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫;
3)報警處理
當監(jiān)控終端主動報警或調(diào)度端在巡測時發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)異常時,自動發(fā)出語音報警、自動存盤并在地圖上顯示相應的位置和故障類型。可通過設定的手機號碼,向有關人員短信報警。
4)自動計算和存儲數(shù)據(jù)
根據(jù)現(xiàn)場運行電壓、電流等參數(shù)能自動計算相應數(shù)據(jù),耗電量、亮燈率等,系統(tǒng)能夠自動記錄所有采集數(shù)據(jù),備份必須數(shù)據(jù),提供備份方案。保證數(shù)據(jù)庫正常運行;
5)獨立運行
當指揮中心管理系統(tǒng)或通信線路發(fā)生故障時,終端會根據(jù)預先設定的程序自動運行,確保路燈的正常運行。
6)終端斷電運行
監(jiān)控終端內(nèi)裝有不間斷電源,具有斷電運行功能,能在供電線路斷電、缺相時及時報警,使有關部門在第一時間獲知并搶修。
7)遠程實時查詢
通過因特網(wǎng),實現(xiàn)手機或便攜式筆記本遠程實時查詢,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。
8)業(yè)務接口對接
通過智慧城管系統(tǒng)對接實現(xiàn)與不同廠家系統(tǒng)間的集成對接,使系統(tǒng)建成后不受限于路燈系統(tǒng)生產(chǎn)廠家。主要含基礎信息管理、亮化監(jiān)控、電子地圖展示、實時查看、統(tǒng)計分析、智能告警、案件處置、顏色匹配、控制平臺集成等。并實現(xiàn)形成智慧城管案件轉向業(yè)務受理系統(tǒng)進行案件的受理、立案、處置、結案流轉;
9)查詢打印
可以對各監(jiān)控終端任意定時數(shù)據(jù)和年、月、日統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行查詢,顯示的表格、曲線圖、直方圖均可打印;可以對歷史故障進行查詢和打印。
(五)主要產(chǎn)品介紹
A.LORA網(wǎng)關(型號:JCT-LD)
LORA網(wǎng)關是實現(xiàn)路燈單燈監(jiān)控的重要硬件設備,它使用LORA無線技術和路燈管理器通信,與系統(tǒng)中心的通信可以使用GPRS/TCP/IP,同時采集單燈的電壓、電流等數(shù)據(jù),一般情況下,一個LORA可以管理直徑3KM范圍內(nèi)的單燈。
技術參數(shù):
工作電壓 | AC220V |
額定功率 | 10W |
工作溫度 | -45℃-85℃ |
范圍限制 | 單個網(wǎng)關管理直徑3KM范圍內(nèi)的單燈 |
外殼材質(zhì) | AP金屬外殼,壓鑄鋁防水盒 |
防雷等級 | 4KV |
防水等級 | IP65 |
安裝方式 | 掛耳吊裝燈桿上 |
產(chǎn)品重量 | 450G |
外形尺寸 | 130*90*50MM(長*寬*高) |
功能特點:
?LORA技術,具有遠距離、低功耗、多節(jié)點的特性;
?以無線GPRS方式將終端設備連接系統(tǒng)后臺實現(xiàn)遠程控制;
?可實現(xiàn)LORA轉串口,LORA轉網(wǎng)口和TCP/IP協(xié)議;
?密封式設計,防塵防水;合金式外殼,抗摔抗老化;
?數(shù)據(jù)接收傳送穩(wěn)定,抗干擾能力強;
?實現(xiàn)多頻點、多信道的同時接收,支持2/3/4G全網(wǎng)通通信
安裝方式:
B.LORA單燈控制器(型號:JCT-LK)
LORA單燈控制器有單桿兩路雙盞燈和單桿一路單盞燈兩種規(guī)格,區(qū)域內(nèi)的路燈無線終端管理到每一盞燈,對電壓、電流、功率因數(shù)、亮燈率進行監(jiān)控。單燈設備內(nèi)部加注密封膠,使設備具有良好的防水性,單燈控制器可內(nèi)置在燈具中,也可外掛在燈桿檢修口處,可分別滿足路燈企業(yè)和工程企業(yè)的使用需求。
技術參數(shù):
工作電壓 | AC220V |
輸出功率 | 500W |
環(huán)境溫度 | -45℃-85℃ |
調(diào)光方式 | 0-10V/PWM |
輸出回路 | 1路/2路(可選配) |
防雷等級 | 4KV |
防水等級 | IP65 |
安裝方式 | 燈具內(nèi)或燈桿檢修口內(nèi) |
產(chǎn)品重量 | 320G |
外形尺寸 | 158*90*46MM(長*寬*高) |
功能特點:
?LORA技術,具有遠距離、低功耗、多節(jié)點的特性;
?單燈控制與檢測、可實現(xiàn)分組、分類等組合控制
? 0-10V/PWM調(diào)光輸出,支持LED調(diào)光控制
?電流電壓、有功無功因素等數(shù)據(jù)采集
?異常開關燈、燈具故障、通訊失敗等報警功能
?適用于LED燈、高壓鈉燈、太陽能燈
?具有系統(tǒng)管理軟件和手機APP
安裝方式:
單燈控制器可以安裝在燈具內(nèi),或者燈桿的檢修孔中,或者托盤中,或者獨立的控制箱中。圖2如何安裝在燈具中,圖3如何安裝在燈桿檢修口中。
1、 安裝工具與材料
A. 安裝產(chǎn)品使用的工具包括:電動手槍鉆,斜口鉗、剝線鉗、絕緣膠布、安全手套、安全帶(高空作業(yè))、螺絲刀(十字、一字各一把)等。
2、 固定產(chǎn)品所需的材料
A、 螺釘、彈墊、墊片、卡片、雙芯護套軟線(芯線截面積1平方毫米)。
C.手機APP軟件
顯示系統(tǒng)時間,單燈總數(shù)量,單燈狀態(tài)(在線,亮燈,故障),地圖定位,終端設備的具體參數(shù)(三相電流電壓,功率因數(shù),亮度,電量因數(shù)),另外,可以個性化上傳用戶頭像和名稱,操作簡便,管理協(xié)調(diào),實用性強。
單燈系統(tǒng)管理軟件為路燈管理部門的信息化建設提供了一套全面的解決方案。
? 路燈自動巡檢模塊:監(jiān)控中心能對安裝了路燈監(jiān)控器的路燈進行自動巡檢,查報故障并自動生成報修單;
?路燈控制模塊:能實時對安裝了路燈監(jiān)控器的路燈進行開、關、調(diào)節(jié)亮度等功能,或預設控制方案,使路燈按照預設方案進行亮燈。
?設備管理模塊:對燈桿、燈具、電線、控制箱、變壓器、電表、開關、監(jiān)控器等路燈設備實現(xiàn)計算機信息化管理,具有設備安裝、報廢、維修、更換、出入庫等功能。
?多媒體模塊:具有圖片庫管理功能、使管理更具直觀化、形象化和親和化。
?輔助分析模塊:具有統(tǒng)計、報表、分析、查詢、負荷計算、實時讀表、用電分析、電纜長度計算等功能。
? WEB信息發(fā)布模塊:與網(wǎng)站實現(xiàn)無縫對接,進行遠程管理的功能
D.物聯(lián)網(wǎng)卡(型號:JCT-SIM)
LORA網(wǎng)關內(nèi)置物聯(lián)卡,可選用中國三大移動運營商的中國移動或者中國聯(lián)通網(wǎng)絡運營商的無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡進行組網(wǎng)。由運營商提供的4G/3G/2G卡,硬件外觀與普通SIM卡完全一樣,加載針對智能硬件和物聯(lián)網(wǎng)設備的專業(yè)化功能,采用專業(yè)號段和獨立網(wǎng)元,滿足智能硬件和物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)對設備聯(lián)網(wǎng)的管理需求, 以及集團公司連鎖企業(yè)的移動信息化應用需求。
(五)系統(tǒng)優(yōu)勢
ê節(jié)省成本:路燈管理器采用先進的LORA無線通信技術,安裝施工簡易快捷,無需鋪設專線, 模塊化安裝,可以系統(tǒng)自動檢測生成故障報表。每個路燈只需要一個單燈控制器,每臺網(wǎng)關可以管理直徑范圍2KM的單燈,節(jié)省了GPRS流量。不用改變既有的電力線架設和配電監(jiān)控網(wǎng)絡,一方面節(jié)省了人力物力;也保證了通訊的可靠性。
ê每天可進行自動通、斷電操作;可保證工作日、節(jié)假日按不同的時間自動通、斷電;可對用電設備進行分區(qū)、分線路管理。
ê監(jiān)控燈具的開/關和亮度,從而可以顯著延長燈具的有效壽命,減少燈具更換次數(shù),節(jié)約資源。可以遠程設置節(jié)點監(jiān)控參數(shù),實現(xiàn)節(jié)點的靈活監(jiān)控。在后半夜車稀人少時,則監(jiān)控路燈保持較低照度的照明(或者實行“半夜燈”調(diào)節(jié)監(jiān)控)。這樣做主要優(yōu)點就是在調(diào)光的同時,也大幅降低了電耗,節(jié)約用電,同時還可以延長燈源壽命。
ê根據(jù)天氣情況和實際光的照度,自動監(jiān)控燈具的開/關和燈具的亮度,如在不好的天氣時及時打開路燈,對于安裝在橋下或隧道的路燈,路據(jù)實測光強,來自動以最佳的亮度打開路燈,提高公眾滿意度,在災害天氣使路燈更人性化。
ê通過系統(tǒng)中心設置,防止非授權人操作,確保系統(tǒng)監(jiān)控安全可靠。依據(jù)采集數(shù)據(jù)情況,可判斷終端設備運行狀態(tài)情況。所有運行參數(shù)(自動通斷電時間,區(qū)域劃分)可在管理終端隨時設置,隨時啟用,管理方便。
ê節(jié)能功效:路燈管理器帶有節(jié)能模塊,可以分時段進行調(diào)光,綜合節(jié)電率可達30%。
ê告警信號反饋:根據(jù)用戶需求,系統(tǒng)可設置緊急告警通過短消息方式發(fā)送給相關人員,方便管理人員及時處理。
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