第 一 章 智慧路灯子系统
1.1 设计思路
系统依托于智慧路灯综合管理平台，实现点（智慧路灯）、线（道路）、面（城市）的三级监控，实现灯控、屏控、视频监控、数据采集、联动的统一，如下图所示： 
图 106 系统总体分布结构图
1） 一个城市的智慧路灯系统，根据区域、供电线路、道路等的划分，由多个分站点组成。
2） 每个分站点，通常由一盏智慧主灯（或路灯控制箱）和多盏智慧副灯组成。主灯对副灯采集数据进行集中处理。一般情况下，一盏主灯控制100盏左右的副灯。
3） 每盏智慧主灯由智慧路灯主控器、单灯控制单元组成，在此基础上可选择加装摄像头、智能传感器、 WIFI热点 、 LED信息 屏、一键呼叫报警、充电桩等设备。同时主控器通过无线方式接收周边副灯（单灯控制单元）的数据，并进行集中控制。同时主灯周边道路可安装智能车位锁，由主灯主控器进行集中控制。
4） 智慧主灯处需铺设光纤，主控器通过光纤进行集中接入；对于新建路灯系统，建议使用电力复合电缆（包括电力缆芯和光纤缆芯），同时完成电力线和光纤的铺设。在部分偏远区域，光纤接入存在一定困难的，则主控器可通过移动运营商 3G/4G 网络进行集中接入。
5） 智慧主灯主控器可接入多种设备，进行集中数据处理，采用统一协议和平台进行对接。
6） 每盏智慧副灯都只安装单灯控制单元，其将采集到的路灯实时状态信息（电压、电流、功率等）和异常报警信息通过无线方式发送到主灯的主控器进行集中处理。同时单灯控制单元通过无线方式接受主灯主控器的控制命令，实现开关灯、亮度调节、色度调节等功能。
7） 对于部分偏远地区，路灯供电存在困难的，可以使用太阳能、风力进行自我供电。
8） 如果涉及路灯改造项目，其仍使用传统高压钠灯，则每盏灯都需额外安装电子镇流器。
1.2 设计原则
本方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。其具有以下原则：
系统的技术性能和质量指标达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用简便易行，容易掌握，适合中国国情和本项目的特点。该系统集国际众多先进技术与一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。同时系统是面向各种管理层次使用的系统。其功能和配置以能给用户提供舒适。安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济适用。
系统的设计具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该项目工程的实际要求扩展功能，同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。
1.3 系统架构
智慧路灯主要由主控器、单灯控制以及摄像头等其他外设组成，其系统架构如下图所示：
图 107 智慧路灯系统架构
1、 智慧主灯： 主要由主控器、单灯控制单元、LED灯，以及可选装的摄像头、智能传感器等多种外设组成。
1) 主控器：集成工业交换机功能，提供多种接口、多种功能模块；通过无线方式（ ZigBee） 对周边所有的单灯控制单元以及智能车位锁单元进行数据采集处理、远程控制；通过以太网线和 RS485总线 对其他外设进行集中控制或数据转发；通过以太网线和光纤收发设备或EPON设备连接，进行数据传输；同时支持3G/4G通信方式，在部分无光纤接入区域，作为辅助通信手段使用。
2) 单灯控制单元：可采集路灯状态信息通过无线方式（ ZigBee） 发送到主控器（集成路灯控制模块），并通过无线方式接收主控器的命令进行路灯开关、亮度调节等操作。
3) 摄像头、一键呼叫报警设备、 WIFI 热点 / 探针、微基站、 LCD/LED显示屏： 通过以太网线接入主控器，同时 WIFI控制模块 和屏幕控制模块可集成于主控设备中。
4) 智能传感器、远程RFID读卡器、充电桩：通过 RS485总线连接 主控器（集成对于功能的管理模块），其对应数据由主控器进行处理后发送或直接转发。
2、 智慧副灯： 由LED灯具和单灯控制单元组成。
3、 智能车位锁： 通过Z igBee 无线方式连接主灯主控器（集成车位锁智能管理模块），由其主进行集中接入和控制。
4、 光纤收发设备 /GPON设备 ： 负责前端设备的统一接入，并通过光纤网络（ INTERNET 公网或 VPN ）接入后端管理平台。
5、 智慧路灯综合管理平台： 对城市区域内的所有路灯进行管理（数据采集和远程控制），并生成相关统计信息；同时可对摄像头、智能传感器等外设进行统一管理和展示。
1.4 系统优势
1、 多级智能控制 ：支持点（智慧路灯）、线（道路）、面（城市）三级监控，形成精准到单灯的智能照明控制，同时支持智能照明控制策略平台部署和前端主控器本地部署，形成两级智能化决策机制。
2、 前端统一协议接入 ：前端所有外设通过前端主控器接入，以统一的协议接入平台。
3、 功能高度集成 ：通过定制化主控设备，集成照明、通信、监控、WIFI等功能于一体。
4、 模块化设计 ：除主控设备和路灯单灯控制模块外，系统可任意选配其他不同类型的外设。
5、 综合管理平台大数据分析： 所有前端数据都接入到综合管理平台，进行大数据分析、处理，充分利用各种类型数据，实现多种应用功能。
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