基于智慧灯杆的城市物联网信息平台——2017神灯奖申报技术

项目名称：

基于智慧灯杆的城市物联网信息平台

申报单位：

浙江方大智控科技有限公司

综合介绍或申报理由：

基于智慧灯杆的城市物联网信息平台，是智慧城市建设中智慧照明平台搭建的重要组成部分和节能减排的重要手段，该系统由千人计划专家宋宏伟博士领衔研发，多项技术创新行业首创，界面美观简洁实用，管理功能完善齐全，非常切合行业应用痛点和路灯管理者的需求，颠覆了国内重硬件轻软件的思路，兼容电力载波、无线、RS485、太阳能路灯等解决方案，并可集成各种信息设备技术创新复合应用的智慧灯杆，包括智慧照明、WIFI热点、环境信息采集、安防及道路智慧监控、信息发布、应急可视报警、4G微基站、以及电动汽车智能充电桩等多种功能，该系统高达40%的节能率，不仅实现了城市的智慧管理，还能完成国家大力提倡的节能减排任务。系统目前已经推广到全球五十余个国家和一百多个城市，方大智控致力于打造智慧照明国际知名品牌。

主要技术参数：

项目由基于智慧灯杆的城市物联网信息平台（云平台软件）和一体化智慧灯杆（硬件）组成： 1.基于智慧灯杆的城市物联网信息平台，主要包括主要包括地理信息系统、智慧路灯控制系统、环境监测系统、智能报警系统、能耗监测系统、电缆偷盗报警系统、视频监控系统、充电桩管理系统、信息发布系统、资产管理系统、工程管理系统、车辆调度系统等，同时具有开放性接口，用于第三方系统的接入管理和系统间互联互通。信息平台通过集成于智慧灯杆的信息终端、功能终端，进行数据的采集和分析处理、展现，并进行信息的管理与发布，主要技术参数介绍： 

（１）GIS地理信息系统      

动态电子地图，按照照明设施的现场实际地理信息情况以及照明设施分布，建成一个实时的、可视化的地理信息服务平台，为用户提供各个监控点及其周围的环境和地理状况，完成相应的地图图形的显示、放大、缩小及查询，实时监控照明设施的运行状态。 

（２）任务策略      

任务管理可根据应急抢修和日常维护工作情况进行汇总和记录，包括紧急抢修管理、日常维护管理、巡线管理、政治保电任务管理、年度维修计划等功能。系统可以根据故障信息来源，对指定单位下达维护管理任务，结合GIS地理信息系统和基础信息库，向仓库申请维护所需材料，维护完成后，可对任务的审核、执行、结案等全过程进行跟踪管理，并能对执行情况统计分析。 

（３）警报系统      

自动监测照明控制系统区域，一旦发现异常立刻产生报警信号，并提示管理人员发生报警的区域位置，以便尽快排出故障或隐患。 

（４）报表系统       

系统自动生成多种能耗信息统计图形、曲线和报表，可按日、周、月、年为周期进行查询，为用户提供能源消耗结构和能源消耗成本分析分析，并评估节能措施的效果和关联影响，快捷、直观反映设备实时和历史能耗/能效信息。 

（５）工程管理      

用来部署硬件设施，管理项目下面的所有设备。 

（６）资产管理 　　

照明资产管理，对业主单位拥有的照明资产、设施进行电子信息化管理，便于业主单位准确掌握自身资产拥有、使用及老化情况。 

（７）环境监测中心 　　

在路灯控制柜区域安装小型气象站，通过集中器采集数据并传送至监控中心ＳＣＣＳ城市智能管理云系统，对气候、温度、湿度、光照、ＰＭ2.5、噪声、雨量、风速等环境信息进行监控。

 2.一体化智慧灯杆，采用灵活组网、高性能、开放架构的LTE/NB-IOT/Rola模组化物联网方案，兼容电力载波、ZigBee、WIFI、光纤的融合网管，支持智慧城市、智慧社区、智慧家居相关设备接入，便于统一设备和数据管理；一体化智慧灯杆除了智慧道路照明，还集成了WIFI热点、环境信息采集、安防及道路智慧监控、信息发布、应急可视报警、微基站、RFid识读及定位以及电动汽车智能充电桩等多种功能、信息终端，通过单一能源系统给灯杆上所有设备供电，实现城市大数据的收集和智能管理： 

（１）一体化智慧灯杆中装有WIFI发射模块，可以将LTE、光纤或网络信号发射出去，以便人们充分使用3G、4G网络信号进行现代化的沟通。 

（２）一体化智慧灯杆中装有NB-IOT/RoLa网管模块，可以将与智慧城市、智慧社区和智慧家庭的各类终端，通过该等网关进行管理与大数据分析运用。 

（３）单灯控制器可以将LED路灯的工作情况通过网络转发到市政控制中心，也可以通过道路巡视将信息采集到手机中。 

（４）摄像头可以监控一路段范围内的情况，同时将数据通过网络传输到公安监控中心，以便随时调取影像资料。 

（５）电动汽车充电桩可以为电动车提供临时充电，让电动车不至于抛锚。通过错峰用电设置与管理，可以在不增加任何基础设施的前提想，快速布局电动汽车充电设施。 

（６）路灯控制柜区域集成安装小型气象站。 

（７）集成的定位与应急呼叫系统可以用于紧急求助。 

（８）集成的RFid设别系统，可以更精细地管理窖井盖等基础设施。 

（９）LED信息/广告屏可以将需要显示的讯息，传输至ED显示屏，实时显示。
   

与国内外同类产品或同类技术的比较情况：

如何更好地管理路灯设施是国内外城市管理的共同课题，随着通信技术的不断发展，路灯管理方式在不断优化改进，从第一代的三遥监控管理，到第二代的单灯监控管理，管理方式从粗放逐渐走向精细。 目前从国外来看，单灯控制已经有一定范围的应用，但因为国外路灯多采用24小时供电方式，不需要三遥系统的支持，而国内路灯采用晚上送电白天断电方式，需要三遥系统支持，所以国外的方案不适用国内。北美的路灯统一采用NEMA接口的光控，单灯控制方案也是以NEMA接口的无线控制为主。 而当前国内主要采用三遥系统管理路灯，只能实现回路级别的监控，无法对每个路灯进行精细化监控。同时，国内对单灯监控的研究应用才刚刚起步，且大多数产品处于方案探索和小范围测试阶段，较少有大规模应用的成功案例。国内单灯控制技术则以电力载波为主，智慧灯杆的研究和试用，国内外几乎是同步。 智慧灯杆，作为智慧城市实现信息采集、信息发布、信息传输不可缺少的最佳载体，具有不可估量的市场前景，不但吸引了传统照明企业（飞利浦、GE、上海亚明、三思等），也得到了IT巨头和电信运营商(爱立信、华为、中兴)的青睐。但是智慧照明和智慧灯杆的研究，方兴未艾，尚处于初级阶段，有不少问题亟待解决： （1）现有的路灯智能管理系统存在互不兼容、与其他公共设备难以融合的情形，使得用户在考虑采用智能照明控制系统时顾虑重重，直接影响了智慧照明及智慧灯杆的大规模应用。必须研究开放性的标准协议接口，让系统具有标准化、可兼容、可扩展、适用范围广等特点，这样无线Wi-Fi、充电桩、视频监控、环保监测、市民应急报警、雨雪、尘雾、光感传感器等都可以自由接入融合网管设备和智能控制平台，或者与其他功能系统共存于灯杆中，相互联动但互不影响。 （2）目前常用的通信技术包括近距离的WIFI、ZigBee、Bluetooth等无线技术，存在覆盖范围小，可靠性差，移动性差等不足；2G/3G/4G模块，存在芯片成本高，功耗高，连接数少等缺陷；电力载波等私有技术存在速率受限、可靠性和互联互通等问题； （3）目前各个试点所采用的智慧灯杆，都只是各个应用模块的简单集成，成本居高不下，外形和性能也得不到优化，每个设备都各自带电源，既增加了系统的整体功耗，又降低了智慧灯杆的可靠性。 针对上述问题，我们在深入分析智慧照明和智能灯杆的基础上，研究开放的基于灯杆的城市物联网信息管理云平台，便于第三方合作伙伴的接入；采用灵活组网、高性能、开放构架的IOE物联网解决方案，设计一款兼容电力载波、ZigBee、WIFI、光纤的融合网管，支持智慧城市相关设备接入，便于统一设备和数据管理；研发集成各种信息设备技术创新复合应用的智慧灯杆，包括智慧照明、WIFI热点、环境信息采集、安防及道路智慧监控、信息发布、应急可视报警、4G微基站、以及电动汽车智能充电条等多种功能，研发单一电源给灯杆上所有设备供电，优化设计，实现城市的智慧管理。

经济评价分析：

伴随着国内城镇化的推进以及随之而来的道路交通改造升级和城市市容市貌的改造，城市道路照明及城市景观照明行业取得了快速的发展，其市场规模也将在现有的基础上进一步扩大。城市照明管理者可以通过城市物联网管理平台，利用远程智能感知技术，全面掌握全市路灯照明运行状态，实现对全市路灯照明的远程操控、电量监测、故障报警等功能。 考虑到未来绿色能源推广、充电桩的普及以及车联网等需求，智慧灯杆方案还能解决融合充电桩的需求，将基站和灯杆以及充电桩巧妙融为一体，实现一次性快速部署。智能照明为各地的铁塔建设提供了便捷的解决方案，不仅解决了道路和小区覆盖，而且路灯通过基站交互信息也智慧起来，融入万物互联。一根智慧灯杆，包括了近十种道路杆体的功能，这样杆体林立的乱象就解决了。还可以有效节约城市地面和空间资源，也是城市管理精细化发展的一种表现 基于智慧灯杆的城市物联网信息平台带来了全新的运营模式，政府部门、园区管委会、市政、运营商、设备商、业务服务商等产业链的多个环节，可各司其职、发挥各自的优势，实现共享多赢。照明企业和电信运营商也能深入拓展到行业应用的新空间，迎来新的蓝海盈利空间。 智慧城市是大势所趋，而路灯的智能化是构建智慧城市的第一突破口，也是企业转型升级的突破口，智慧城市的很多功能都可以通过路灯来实现。路灯物联是全新的思路和领域，通过跨界联合，实现技术协同与集成创新，打造新产品，共同打造智慧城市的信息物理体系！

技术及工艺创新要点：

1. LED灯头集成LET或NB-IOT或Rola微基站； 2. 系统兼容电力载波、Zigbee通讯； 3. 系统支持光纤或CAT5线缆接入； 4. 系统提供WIFI热点覆盖功能； 5. 系统支持环境信息采集、监控探头、告示板/广告板等系统的集成； 6. 系统集成智能充电桩； 7. 系统提供应急报警灯功能； 8. 硬件支持远程配置、升级与维护； 9. 基于云平台的架构，支持高并发数据访问； 10. 分布式部署系统，可任意扩展RTU容量； 11. 第三方系统快速无缝接入，如：智慧城市系统接入； 12. 多种系统安全防护策略，保证软件安全稳定运行； 13. 支持各种大型数据库及数据库集群，数据自动备份； 14. 多种通讯协议支持，如：i.LON_SmartServer协议； 15. 开机自运行服务支持ü全球时区适配及国际化支持； 16. 云服务技术支援及维护。
   

实际运用案例和用户评价意见：

国内案例： 

1.杭州G20夜景亮化工程 方大智控“基于智慧灯杆的城市物联网信息平台”-SCCS城市照明智控系统在G20期间为杭州夜景亮化助力，全天候监控亮化照明的运行情况，采集完善数据，一旦发生故障即可报警，报警信息发送至管理人员手机。项目特点： （1）首先根据不同的亮化主体，可划分工作日、周末、普通节假日、重大节假日等多种亮灯级别。通过对不同级别进行控制，满足不同日子的亮灯需要。 （2）系统每天进行精准校时，达到亮化照明启闭的统一性和一致性。 （3）针对不同区域/类型的亮化主体进行编组，设定亮灯策略，实现亮灯主体的统一。 

2.嘉兴智慧照明控制项目 2015年互联网大会期间落地的项目，由嘉兴市政府主导，将主城区1.5万多盏高压钠灯全部改造为LED灯具，中电科36所、深圳洲明、生辉照明三家企业负责LED灯具改造，路灯的智慧照明控制系统，则由方大智控全面负责。项目特点： （1）RTU服务器可以分多台，不会因为单灯数量的多少而影响系统运转速度和系统的稳定性。 （2）集中器线路的归属功能：一些路灯由于年代久远，后来又随着路灯数量的增加，导致很难进行管理，本次施工前，并没有拿到路灯布局的第一手资料，施工后相当于把整个城市路灯布局梳理了一遍。 （3）因配合三家路灯企业同时进行施工，充分体现了公司比较强的协调能力。 

 3.三亚“双修“双城”夜景亮化工程 三亚是全国第一个双城双修试点城市，1000多套集中控制器及集成配电柜，统一一个平台系统及监控中心建设，街道亮化控制，楼宇亮化控制，景观亮化控制。项目特点： （1）多个亮灯模式，每个模式所亮的灯可以自由组合：分节能、平常、节日与重大节日四个模式，每种模式可以设置不同的定时开启时间，也可手动实时切换。在特定的日子启用不同的模式，也可以在一天之内指定特定的建筑群，运行多种模式，如18：30~22:00运动的是平常模式，22:30~关灯，酒店的亮化依然是平常模式，住宅则切换至节能模式。 （2）不同的建筑可以自由组合，组成不同的组团，可以按组团进行实时操作或任务设置。 

4.杭新景高速公路隧道照明工程，项目特点： （1）隧道黑洞白洞效应改造项目：实现节能率43%。改造前车辆在进出隧道口的时候，因为光线发生巨大的变化，人的视力范围采集信息减少——明暗交替，人的瞳孔适应时间，至少需要3秒钟，极易发生事故，这也被称为隧道“黑洞”和“白洞”效应，方大智控研发的隧道485总线单灯控制解决方案则有效的解决了这个问题。 （2）控制模式分单灯管理和回路调光. 

 国外案例： 

1.沙特利雅得6.1万盏单灯节能控制项目：在原有的钠灯及镇流器上使用智能监控系统，实现25％的节能率。独有特点：  （1）补偿电容故障报警是行业内产品共有的功能。功率因素标准是0.8，但沙特当地功率因素普遍在04.~0.5之间，使之产生大量的无效报警。我们根据当地灯具情况开发了报警参数值可设定功能，过滤了不需要的报警，这在行业内是独有的。  （2）独有特点二：沙特单灯带自藕变压器，可以直接对纳灯进行调光、节能。优势在于施工、安装方便，无需拆卸原有灯具任何设备。 （安装电子镇流器也能实现节能，但需要使用登高车将灯具内部补偿电容、电感镇流器、触发器全部拆除，工程麻烦）。  （3）独有特点三： 除以上功能，增加了漏电报警、倾斜报警、门磁报警。 2.德国斯图加特LED智慧路灯建设：2000套传统高压钠灯改造LED路灯，配合智能控制系统进行节能和统一管理控制。 3.乌兹别克塔什干-飞利浦COSMO替换传统钠灯：传统钠灯改造，使用COSMO光源及电气替换原有钠灯进行节能，配合智能控制系统进行二次节能及集中管理，整个城市12万套。 以上仅是公司所承接项目的一部分案例，所有项目都受到客户非常高的评价，并在使用过程中未出现故障投诉。
   

获奖、专利情况：

系统平台获奖： 2016年阿拉丁优秀技术奖 

OFweek2016最佳智能照明产品奖 

公司获奖：      

国家高新技术企业 　　

人社部最具成长潜力的留学人员创业企业 　

国家科技部“科技型企业技术创新基金” 　　

国家科技部“最具投资潜力企业” 　　

中国创新创业大赛优秀企业50强 　　

国家科技部“节能中国优秀技术”奖 　　

中国节能环保产业协会会员 　　

浙江省优秀科技创新型企业 　　

浙江省重点海归创业扶持企业 　　

浙江省照明学会会员 　　

杭州市物联网协会会员 　　

“雏鹰计划”企业 　　

“青蓝计划”企业 　　

计算机信息系统集成企业肆级 　　

ISO9001：2008质量管理体系 　　

CE认证 　　

ROSH认证 　　

AAA级信用企业

软件企业 

专利情况：本公司拥有80余项国内外发明专利，并完成多款自主产品的检测与认证。
   

申报单位介绍：

浙江方大智控科技有限公司是一家致力于物联网和云计算创新研发产业化的国家高新技术企业。公司研发的基于智慧灯杆的城市物联网信息平台，是智慧城市建设中智慧照明平台搭建的重要组成部分和节能减排的重要手段，该系统多项技术位于世界前列，已经推广到全球五十余个国家和一百多个城市，方大智控是目前唯一具有国际竞争力的智慧照明行业的龙头企业。      公司董事长宋宏伟博士是浙江大学国际设计研究院教授，浙江省“千人计划”专家，是国际数据存储信号处理领域的领军人物。公司始成立以来始终以人才为盾，以科技为剑，公司产品开发以国家高新技术企业要求形成管理体系，获得国家科技部“科技型企业技术创新基金”、“最具成长力的留学人员创业企业”、“最具投资潜力企业”，承担多项国家智慧应用项目和智能制造示范应用项目，并与美国科罗拉多大学、浙江大学紧密合作，公司已累积80余项国内外发明专利，在智慧照明控制领域一直引领着行业的发展。      公司海内外业务发展快速，重点发展公司在行业内领先的智慧照明解决方案的同时，还研发了基于物联网技术的智慧灯杆、城市气象传感网系统、智能充电桩管理系统、火警预防智能管理系统等解决方案，方大智控将不断利用物联网和云计算等手段为社会创造低能耗、高效率、安全、便捷的智慧城市生活模式。

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