智能城市道路照明系统综合解决方案

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一、智能城市道路照明系统

1.1高效智能路灯升级策略势在必行

城市道路照明作为公共基础设施的核心内容，伴随城镇化进程的加速，路灯数量与能耗同步攀升，电力供应面临日益严峻的压力。与此同时，人工控制和路灯巡查等维护工作的复杂性以及高额费用，给城市管理工作带来了显著挑战。为了提升管理效率并推动绿色节能目标，管理部门亟需实施科学的照明管理和节能策略。

据统计，截至目前，全国811个城市的道路照明管理中，已有263座城市成功实施了基于无线三遥（远程控制、通信及监测）技术的智能化控制系统。

据统计，《“十二五”城市绿色照明规纲要》课题组针对我国81个重点城市（涵盖直辖市、省会城市和计划单列市）的研究结果显示，智能监控系统的数量最为庞大，总计达到21,826个节点，其中智能监控仪的数量分别对应于时控、光控和防盗监控点的3倍、6.8倍和9.2倍增长。”

图表1：道路照明控制系统情况

当前，我国城乡道路照明设施普遍缺乏网络化的监控管理系统。

智能化的'三遥'控制系统目前主要局限于按区域对路灯实施远程开关操作。然而，大部分城市的路灯照明控制仍旧依赖于各变压器（配电箱）的独立管理，这导致了控制手段的局限性，难以实现实时监控每盏路灯的状态，也无法针对个体路灯进行亮度调节或单独控制，从而未能充分实现节能效益。

当前的城市照明监控与管理模式在精细度和节能效率上略显不足，服务质量有待提升，已无法适应现代都市照明的需求。

图表2：城市照明传统管理模式存在的弊端

路灯节能改造策略分为两个主要途径：一是实施灯具替换，即将传统的高压钠灯或金卤灯等老旧光源替换为高效能的LED光源；二是进行路灯系统升级，即在现有路灯设施中集成物联网技术驱动的单灯控制器。这种新型控制器具备智能化功能，支持通过0-10伏电压控制或脉宽调制（PWM）等方式调节亮度，降低功率消耗。这种做法不仅提升了路灯照明的智能化管理水平，而且显著提高了能源利用效率，符合节能减排的要求。因此，智能化且效益显著的照明改造方案正逐渐成为路灯管理领域的研究焦点和实践热点。

1.2智能城市道路照明系统崭露头角呼之欲出

当前，城市道路智慧照明系统在构建于地理信息系统(GIS)平台之上，通过深度融合大数据、云计算及物联网技术，得以提升至新的层次，具体表现为单灯能效管控、设施安全保障、资产管理以及生产运营管理等诸多功能的智能化实施。

图表3：城市道路智慧照明系统

作为智慧城市构建的核心环节，智慧照明通过整合城市传感器、电力线载波与ZIGBEE通信技术，以及无线GPRS/CDMA通信手段，将散布各处的路灯联接成一个智能网络，构筑起物联网的基石。

旨在实现路灯的远程智能化调控与运营管理，支持依据道路交通流量、时间变迁及气象条件等多元化因素，自动配置优化策略。

该产品具备如下功能特性：亮度可调、远程照明管理、自动故障预警、内置电缆防盗系统以及支持远程读表。

智慧路灯通过精细的能源管理，显著降低电力消耗，从而优化公共照明的运营效率，同时减少了维护与管理的成本。

通过信息处理技术的高效运用，对庞大的感知数据进行深度处理与分析，从而实现对民生、环境、公共安全等多元领域的智能化响应与决策支持，促使城市照明系统迈向‘智慧化’新阶段。

图表4：城市道路智慧照明系统

智慧照明系统在确保市民生活需求和社会治安的前提下，凭借其智能化调控功能，能根据道路行人和车流量的变化，灵活实施照明亮度自动调节，如执行隔一亮一、单侧亮灯等策略，从而实现按需照明与节能减排的目标。

相较于当前路段单一开关调控，智慧照明系统通过远程管理，对城市路灯的规划设计、建设施工、日常巡检、维修养护等环节实施了网络化、精细化、标准化和常规化的智能化管理。这革新了传统的手工巡查方式，减少了维护人员和车辆的巡查频率。系统能智能监控照明设备，精准识别故障灯具，迅速发现诸如灯具故障、老化、短路等问题，实现了亮灯率、故障灯率等数据的全面、真实监测。这一改革显著减轻了维护人员的工作负担，并有效地降低了维护成本。

图表5：智慧照明建设效益明显

据统计，我国已有多地实施了智能照明管理系统试点项目，截至当前，已有263个城市实现了这一管理手段的运用，覆盖率达到32.42%。随着城市照明领域的不断进步，预期未来将有更多城市积极拥抱智能化控制系统的应用趋势。

在城市环境中，智能照明首要应用于道路照明体系，而景观亮化、公园广场以及学校社区等场所的智能化监控系统则处于起步阶段。鉴于这些领域的潜在增长点，智能照明市场的未来发展具有广阔的提升空间。

1.3高效能的路灯系统象征着智慧城市的未来基础设施

作为城市基础设施的核心组成部分，路灯在众多城市中数量繁多，其密集分布旨在提供便捷的信息传递服务。

的采集和发布。智慧路灯未来是物联网重要的信息采集来源，城市智慧路灯是智慧城市的一个重要组成部分，能够实现城市及市政服务能力提升，也是智慧城市的一个重要入口，可促进智慧市政和智慧城市在城市照明业务方面的落地。智慧路灯通过集成传感器，采集城市的信息，在未来将产生智慧城市所需的各种大数据。数据上传到云端，在云端形成大数据。这些数据可与政府内部的交通系统、警务管理系统、财政管理系统和采购管理系统进行交互，为智慧城市的大数据应用提供多种数据支持。数据在分析和处理后，

图表6：智慧路灯图例

智慧路灯整合了LED路灯和智能控制平台的功能，集成了包括WIFI基站、摄像头、红外线传感器、雷达、电子显示屏、充电桩在内的多元设备，转型成为信息综合承载平台。它实现了数据的全面监控，包括环保监测、车辆管理、安全防护、灯杆屏显示、地下管网监控、城市洪涝灾害预警、噪声水平测量以及公众应急报警等多种应用场景。

图表7：智慧路灯集成模块

当前，全国各地正热火朝天地推进智慧城市的建设。智慧城市凭借物联网、大数据和云计算等先进技术，致力于提升城市公共服务水平，优化城市生活空间，彰显出智慧城市的独特魅力。作为智慧城市理念的实践产物，智慧路灯在‘智慧城市’发展战略中日益凸显重要性。随着智慧化进程的深化，路灯智能化升级所构建的物联网信息化网络平台将大有作为，进一步拓宽城市智慧管理与服务体系的广度与深度。

智慧照明，作为智慧城市基础设施的核心组成部分，因其在初期建设中的相对简化性，被选为智慧城市建设的切入点。通过与信息交互系统和城市网络化管理体系的有效融合，智能路灯不仅承载着关键的信息采集功能，更进一步扩展至停车综合管理系统、环境监测网络以及充电桩网络等，从而实现多网络的集成与协同(N+网络合一)。

图表8：智慧路灯成为智慧城市的端口

2.中国路灯市场庞大

近年来，我国城市化进程展现出显著的加速发展，其中城市照明作为基础设施建设的重要组成部分，尤为瞩目。

2.1庞大且持续增长的路灯市场

随着我国城市建设的迅猛发展，城市道路照明作为照明体系的核心组成部分，实现了显著的增长。根据国家统计局在2004年至2014年的统计数据，其增长趋势尤为瞩目。

据统计，自上一年度以来，我国城市道路照明灯具数量实现了显著增长，从1053.15万盏提升至3000万盏以上，年均复合增长率超过11%。这一数据反映出城市道路照明行业保持着强劲且持续的快速发展态势。

图表9：中国城市道路照明灯（千盏）及增速

近年来，中国路灯领域经历了一场LED技术的革新浪潮。起始于2011年，当年LED路灯在中国市场的占有率仅为4.21%，随后逐年提升，2012年提升至8.02%，13年攀升至14.7%。截至2014年，这一比例已突破20%大关。根据CSA Research的预测，到2020年，LED路灯的市场渗透率有望达到39%。随着智慧城市战略的深入实施和LED路灯普及率的持续增长，智慧路灯市场展现出前所未有的广阔前景。

路灯市场有巨大的存量和增量，

截至2014年底，我国的路灯保有量已突破3000万盏大关。

2)假设每年路灯的增长速度为10%

预计至2020年，随着我国交通道路建设的稳步提升，我国路灯保有量将达到5000万盏的崭新里程碑。

2.2城市道路建设中的路灯发展战略

作为城市基础设施体系的核心组成部分，城市道路照明工程乃国家公共设施投资的重要领域。国家对城市道路建设的财政支持显著影响着城市照明市场的发展动态，而道路的总长度与覆盖区域直接决定了所需城市道路照明灯具的配置规模。

近年来，我国城市道路建设在国家持续投入的支持下稳步发展，年终呈现出显著的进步态势。

国家统计局的数据揭示，自2004年至2014年间，我国城市道路的实有长度经历了显著增长。这段时期内，初始长度为22.3万公里，稳步提升至33.6万公里，期间年均增长率保持在4.25%，反映出连续多年的持续扩张趋势。

图11：我国城市道路规模演变概览（2004-2014） 展示了年度结束时，我国城市实际拥有的道路长度与总面积的发展趋势。

2.3城镇化的持续推进，加快路灯的基础设施建设

城市公共市政建设的重要支柱——城市照明行业，直接受益于城镇化进程的加速。随着我国近年来的飞速城镇化，城镇人口规模与城镇化率显著提升。据统计，自2005年至2015年间，我国城镇人口从5.62亿跃增至7.71亿，城镇化率从42.99%攀升至56.1%，年度增长率稳定在2.45%。展望未来，我国城镇化仍将持续深化，伴随国家对城镇化建设项目的大规模投资，城市道路照明的需求和相关行业将迎来持续的增长动力。

路照明等基础设施建设将持续投入。

图表12：2004年-2015年我国城镇化情况

照明能源消耗巨大，效率有待提高

据中国电力企业联合会2013年度的最新统计数据，当年全社会的总用电量达到了5.32万亿千瓦时，实现了7.5%的同比增长。而根据中国照明学会与华通人公司联合开展的研究显示，2013年道路照明的用电占比达到了照明总体消耗的29%，相当于全社会用电总量的大约9%，在各照明类别中占据首位。

图表13：中国2013年各领域照明用电量分布

传统照明设施普遍采用钠灯，其能源消耗量大且易损耗。相比之下，LED路灯具有显著的优势，能够有效降低电能消耗，据统计，其综合节能率可提升至50%以上。若进一步实现智能化升级，LED的节能效果将更上一层楼，综合节能率有望超过70%以上。

根据国家统计局发布的数据，2015年中国电力总产量达到5.618万亿千瓦时。若推测道路照明占据了9%的电力消耗，即大约为5056亿千瓦时。鉴于我国城市道路上的智慧照明系统应用普及尚不广泛，假定通过智能升级可以实现平均20%的节能效果，那么全国范围内的路灯改造将有望每年节省电量超过1000亿度。鉴于节能效益的显著，政府对于推进智能路灯改造展现出强烈的政策导向和减排决心。

3.深入解析智能照明的优势与经济效益评估

3.1比较与分析电力载波技术与ZIGBEE通信协议

城市智慧路灯控制系统中，融合了GPRS与ZigBee以及GPRS与电力线载波通信的组合方案，构成了当前技术发展的两大支柱。

图表14：路灯控制技术优缺点比较

图表15：技术结构图

其中，GPRS技术适用于远距离的传输，ZIGBEE和电力线载波技术适用于短距离组网的应用，如果把这两种技术结合起来，可充分利用各自的优势。GPRS技术负责远距离（监控中心与现场）的数据传输，而ZIGBEE和电力线载波技术则负责子网（集中控制器至单灯控制器）内节点的数据采集。对于采集点分散、采集环境恶劣而对实时性和可靠性要求比较高的场合，这种组网方式很合适。

在城市智慧照明系统的构建中，鉴于传输数据量相对较小，诸如ZigBee和电力线载波等技术被选为路灯的管理和控制手段。电力线载波技术凭借其通过电力线路高效传输数据的便捷性，然而，其传输范围有限、信号衰减显著且易受电力脉冲噪声干扰的特点也需引起重视。

ZigBee技术的优势显著，体现在低成本、低功耗以及组网的灵活性上，然而在应对动态环境和保持稳定性方面稍显不足。

图表16：电力线载波与ZigBee技术比较

目前在城市公共照明单灯智能化监控领域，电缆线载波通信是底层通信技术的主流方向，在实际应用中约占90%的比例，并且保持不断增长的趋势，ZigBee技术也有一定应用，约占近10%的市场份额，其它技术应用较少。

3.2 智慧城市道路照明的经济效益显著

通过一系列的数据对比，节能效益的显著提升得以直观呈现。具体来说，与250瓦的高压钠灯相比，其节能优势明显体现。

通过城市智能道路照明控制系统的应用，灯具在常规状态下每日照明12小时。具体而言，照明强度在每日18:00至20:00以及22:00至次日00:00会降低至70%功率，而在0:00至6:00则降至30%。根据每千瓦时1元的电费标准计算，每盏灯每年可节省大约800元的电费。以此推算，倘若拥有十万盏路灯，每年总计节省的费用将达到约8000万元人民币。

图表17：节能效益（单盏路灯）

城市道路智能照明系统的应用不仅显著提升了运维效率，而且有效降低了维护成本，节省了大量开支。据统计，以某市为例，实施智慧照明系统后，其年度运维成本削减达到了惊人的56%。

图表18：运维巡检方式对比

图表19：改造前后，运维成本对比

城市道路智慧照明建设内容主要包括：中心系统、中心设备、现场监控设备。经过综合测算，每个灯杆的平均成本约为1200元，整体市场规模超过上百亿，市场空间巨大。下面按照城市规模对投资规模进行估算。

图表20：成本估算

3.3政府频繁发布新政策，积极推动智能照明应用

新一代信息技术，如物联网、下一代互联网和云计算的广泛应用，推动了智慧城市的必然演进。近年来，我国频繁出台智慧城市相关政策，显示出对此领域显著的推进力度。

中国政府积极引领全国范围内的智慧城市建设热潮，随之推出了一系列战略举措。作为这一进程中的关键元素，智慧路灯无疑将持续受到政策的青睐与扶持。

图表21：政策大力支持智慧照明

4.定制化解决方案与产品特性展示

随着智慧城市战略的深入推行，节能型LED灯具因其高效能特性成为取代传统大功率钠灯的理想选择，不仅显著降低电力消耗，而且减轻了环境负担。与此同时，我国汽车产业的迅猛发展导致石油依赖度不断攀升，2013年已达到58.1%，石油资源短缺问题日益严峻。鉴于此，电动汽车的普及对于我国具有深远影响，它不仅有助于提升电能利用率，从而降低单位GDP的能源消耗，而且能够有效缓解环境污染，如雾霾等大气问题。  因此，我们提出了一个创新的一体化设计方案，旨在整合LED市政路灯与电动汽车充电桩，充分利用路灯改造过程中释放出的配电资源，用于部署便捷的街头充电设施。这种一体化装置兼顾道路照明功能，同时为电动汽车提供充电接口，集成了保护、监测、控制等多种智能功能，确保了充电设施的高效运作和城市管理的便利性。

该方案具备通信与计量功能，旨在支持主站系统对路灯照明及电动汽车充放电状态实施远程监控与管理。凭借其卓越的可行性，适用于大规模的推广应用，尤其有效缓解了充电桩和充电站建设中土地获取的难题。

随着城市化进程的加速，智慧城市的建设日益完善，对城市范围内的WiFi热点覆盖、小型微基站部署以及密集的视频监控设施产生了更高的需求。尤其在城市传感层，如PM2.5监测与交通流量管理等方面，这些需求推动了智慧灯杆的多元化应用场景的发展。智慧灯杆巧妙地利用现有城市道路路灯的基础设施，旨在构建高效的城市智能化体系，这将是未来发展的一个重要方向。同时，这种做法有效地利用了市政道路的公共资源，防止了资源的冗余浪费，实现了资源的优化配置。

4.1 概述我们的产品特性

智慧路灯作为一款融合多类信息技术设备创新应用的高端产品，集智慧照明、Wi-Fi热点、环境参数监测、安全防护、道路交通智能监控、信息发布、紧急可视警报及电动汽车智能充电设施于一体。产品设计采用模块化配置，用户可根据个性化需求和应用场景的多样性，灵活选取相应的功能组件，从而为业主及其服务对象提供优质的服务与基础设施支持。

产品下图所示：

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4.2 详细阐述产品特性与技术参数

智慧路灯体系由以下七个核心应用模块构成： 1. LED照明监控模块 2. 网络多媒体信息推送模块 3. 无线Wi-Fi接入模块 4. 智能安防监控模块 5. 环境参数感知监测模块 6. 充电设施子系统 7. 视频与语音求助服务子系统。这些模块可根据实际需求协同运行，用户亦可灵活定制，选择并结合使用各个子系统。

4.2.1高效智能的LED路灯解决方案

灯具选用高压压铸成型的铝合金外壳，表面经静电喷塑工艺处理，确保耐久性。内部选用导热性能优良的材料，辅以高效的铝合金散热系统。灯具配备可调节转角，配置精确的刻度尺，支持45度上下自由调节，模块化设计便于快速维修更换。灯具配备标准安装接口，兼容终端控制器，实现远程控制功能，包括开关操作、亮度调节、电能数据查看以及灯具状态实时监控。用户可根据实际需求灵活选择不同类型的灯具。

技术参数：

额定功率  120W

电源输入范围：100-240伏特交流电，频率为50-60赫兹

功能因数  PF>0.95

4.2.2 、 多媒体网络发布平台

作为网络多媒体信息发布的高效平台，LED灯杆全彩显示屏内置LAN、WIFI及3G智能管理核心模块，实现对广告的灵活操控。广告内容可根据需求自由更换，显示信息涵盖广泛的商业广告、公益宣传、公共信息公示、紧急状况警示、区域地图呈现以及周边环境空气质量状况展示等功能。

1.

产品特点：

※箱体一体成型，简洁大方

采用高级耐磨抗老化面料，其特性表现为卓越的耐候性和抗老化能力，同时具备显著的冲击防护性能。

运用业界领先的一体化户外SMD防水防紫外线技术，确保屏幕在使用过程中展现出极宽的视角，同时提升表观平整度与卓越的稳定性。

通过RGB深度灰度技术处理，呈现出丰富的色彩，保证了画面的高清晰度与细腻度。

具备点校正技术支持，确保在使用过程中的色彩和亮度一致性得以保障。

采用内置强化支撑结构，旨在增强耐拉性能并抵御震动，同时具备自我冷却功能，使用寿命可高达十年之久。

具备IP65级别的防护标准，能抵御极端天气条件对天线的影响。

设计采用简便安装与高效维修方案，显著降低了维护成本，尤其在半年周期内的节省尤为显著。

配置内置环境监控系统，能够自动监测屏幕的温度、亮度及湿度等关键指标。

※像素间距：P3、P4、P5、P6可选；

※显示尺寸：

※防水等级：IP65

※亮度水平：、>5000cd/m2(P5、P6)

※可视角度：120度

※灰度等级：14

※工作温度：摄氏度

※工作湿度：

※亮度调节：0-100级

※控制方式：异步

※输入电源：

※工作寿命：100000H

4.2.3 、高效无线WLAN解决方案

智慧路灯集成无线接入点(AP)做为WLAN网络的接入点，覆盖半径150米（信号强度达到-65dbm）。WIFI覆盖采用大功率双频无线接入点覆盖模式，支持最新一代802.11ac协议的室外型双频无线AP(AccessPoint)，支持,支持2.4GHz和5GHz频率，支持无线网桥，兼容IEEE802.11a/b/g/n/ac标准。双频同时提供业务，提供更高的接入容量，具有完善的业务支持能力，完善的用户接入控制能力，高等级的网络安全性，灵活的组网和环境适应能力，简单的设备管理和维护，高可靠性和防护等级等特点，满足室外放装型网络部署要求。

支持WPA/WPA2/WPA-WPA2-PSK 和WPA/WPA2/WPA-WPA2-802.1X认证/加密方式，MAC访问控制，WEP加密等安全机制保证数据在公共网络的安全性。独有的防雷设计并满足TEC61000-4-5中对用于通信设备防浪涌的要求，能够在室外较恶劣的环境下工作。

依托高效能处理器和先进的无线射频调控技术，该设备表现出卓越的吞吐量和强大的负载承载力。稳定的信号强度与质量输出得以保证，其具备自动功率调节、频率自动调整以及负载均衡的智能化功能，显著提升了大规模无线网络部署的灵活性。

※性能指标

·支持IEEE802.11a/b/g/n/ac标准，支持,最高速率达1.75Gbps

我们专注于多项编码技术的支持，包括多模态检索(MRC)、空间时间块编码(STBC)、低密度 parity-check码(LDPC)、多层差分编码(MLD)以及分布式反馈编码(DFS)，以确保系统的高效运行和性能优化。