绕城项目可行性报告

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1、杭州市科技发展计划项目可行性报告项目名称：杭州绕城高速公路 LED智能照明系统设计及成套关键技术示范承担单位:合作单位：联系人：联系电话:电子邮箱：_一 _申报日期：可行性研究报告内容一、项目概况，国内外同类研究情况（包括技术水平）本项目“杭州绕城高速公路LED智能照明系统设计及成套关键技术示 范”，以系统化的项目开展思路，由杭州市交通局作为课题的牵头单位，杭州 国益路桥经营管理有限公司、浙江艾科特科技有限公司、杭州杭科光电有限公 司、中国科学院上海微系统与信息技术研究所作为课题的合作单位，通过共同 协作的形式，开发新型定向或定位 LED灯具、智能化绕城高速照明控制系统设 计与多级控制策略、低

2、能耗工控机与软硬件，解决半导体照明应用系统集成的 关键技术问题，有效提高道路及隧道路面照明效果、节能效率与管理维护的便 捷度，以满足杭州绕城道路照明的要求，并达到节能减排、促进技术发展以及 推广示范LED工程、提升城市形象的综合效应。浙江省高速公路全长 3372 公里，杭州市高速公路全长 504 公里，其中杭州 绕城高速公路全长 123 公里，沟通八条高速公里，是全国高速公路主枢纽之 一，目前以高压钠灯照明为主，有各式灯头 2517个，总功率 831 千瓦，存在着 能耗高、寿命短等不足。LED是国家大力推广的新光源，具有节能环保、寿命 长、可控性强等优势。根据绕城高速道路及隧道照明特点，拟全面

3、采用LED照明；部分使用太阳能与磷酸铁锂蓄能装置；制定多级照明系统控制策略，并对 LED灯具进行监测控制；从而实现较好的路面光照度，确保行车安全。隧道作为高速公路隧道、高等级公路等特殊路段，当车辆在驶入、通过和 驶出隧道的过程中，会出现一系列的视觉问题。为适应视觉的变化，需设置附 加电光照明。关于隧道照明设计，不同国家有不同的标准和要求。中国在这方 面虽起步较晚，但也有相应的规范和要求。但是，目前绝大多数隧道仍然采用 高压钠灯照明，由于其亮度不可控，光源的过度照明造成电能的巨大浪费，同 时发热量大，耗电量高，含有钠蒸汽、金属卤化物、汞等有毒有害物质，维护 难度大且损坏率高。与此相比，隧道LED

4、灯具具有功耗小、节能、寿命长、可靠性高等优点， 是隧道采用的一种新型照明方式。若能将 LED应用于隧道照明，不但相较于传 统照明产品可以实现大幅度节电，同时还具有超长使用寿命的优势。根据赛迪 行业研究中心提供的数据， 2008我国年的隧道照明市场约为 86亿元人民币， 可以预见，节能隧道照明产品的市场需求是十分巨大的。近几年半导体照明产业发展迅速，美国、欧亚各国纷纷从国家战略高度进 行系统部署，我国对于半导体照明技术也高度重视，国家 “十城万盏”半导体 照明应用示范等极大地促进了我国半导体照明的发展。而 LED在高速公路及隧 道工程中的应用，也正是当前半导体照明的主要发展方向之一。从当前的进展

5、来看，国内LED隧道灯与国外基本同时起步，而在工程化应 用和示范方面，因为中国政府的大力推动，走在全球的前列。国内 LED隧道灯 方面的开发速度和产品水平与国际同行相近，在某些方面还具备自己独特的优 势，如杭科光电对LED隧道灯的要求有独到的理解，针对性的开发路灯、隧道 灯专用的LED光源模块，在关键技术和知识产权方面取得了一定的成果。本项目参与单位有高速设计设计、管理单位，也有 LED光源系统设计与制 造的企业，有着国家 863计划、国家支撑计划、浙江省重大等多项重要项目承 担经验，在高速照明系统的设计、照明系统智能化控制系统与 LED光源系统设 计上均拥有多项专利与软件著作权。同时，已在绕

6、城高速和杭徽高速进行了相 关科研试验。本项目能够提升杭州绕城公路照明服务水平，促进科技创新，产业升级发 展，实现节能减排，有助于将杭州打造成为生活品质之城。同时，也是国家 “十城万盏”和“低碳交通”试点城市的示范工程。二、技术（产品）市场需求、经济、社会、生态效益分 析半导体照明被认为是继白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯之后的第四代 光源，带来了人类照明史上的又一次飞跃。与白炽灯和荧光灯相比，LED以其体积小、全固态、长寿命、发热低、色度纯、环保、省电、可在低电压小电流 下工作等一系列优点，已经在装饰照明、汽车照明、显示屏光源模块等领域得 到广泛应用，成为 21 世纪最具发展前景的高技术领域之

7、一。新世纪以来，日本 （21 世纪照明计划 ） 、美国（下一代照明计划 ） 、欧盟 （彩 虹计划） 、韩国（固态照明计划 ） 、中国台湾 （新世纪照明光源开发计划 ）和大陆 （ 国家半导体照明工程计划 ） 等国家和地区均对半导体照明予以长期规划和扶持 引导，在衬底、芯片、器件封装和集成应用等各个环节展开了激烈地竞争。随 着各国在高亮度白光 LED 领域研究的加深，以及各国对此行业的大力扶持，未 来产业规模会继续扩大。在国内，近两年LED取代传统光源的速度明显加快，从景观装饰开始的照 明市场正在对白光LED产品产生巨大的需求，户外路灯、室内商业照明及家用 照明领域都开始采用LED作为光源，目前已

8、经得到了一定程度的应用，前景被 业界普遍看好。我国设立了国家半导体照明工程，成立了国家半导体照明领导 小组和半导体照明产业与研发联盟，极大的促进我国半导体照明的发展。前几 年LED功能性照明产品的开发，主要是室外照明为主，包括路灯、隧道灯等， 最近逐步发展到室内照明产品，同时在道路照明、隧道照明等方面应用步伐加 快。LED隧道照明产品的应用范围是高速公路隧道、高等级公路隧道、乡镇公 路隧道、铁路隧道、城市地铁、城市立交桥下穿道等的照明。LED隧道照明产品的服务对象包括高速公路、高等级公路以及乡镇公路的管理运营机构、铁路 建设和运营管理部门、城市在建地铁项目、城市市政管理部门等。在国家政策的重点

9、扶植下，LED照明在路灯、隧道灯等领域实现了 “从无 到有”的重要突破，近几年来逐步缩小了与世界先进水平的差距。杭州杭科光 电有限公司在功率型LED封装技术、隧道灯模块结构设计、LED隧道灯模块等 方面积累丰富的经验。本项目拟基于高速公路照明特征，实现定向和低位新型照明方式，提高照 明效率；并以整个高速公路为总控制对象，分段区域为中级控制单元，以 LED 灯具为基本控制单元，实现多级控制；采用 470MHz无线网络与GPRS6线网络 结合方式，实现内外网络数据交互；同时，设计适用于公路LED智能照明系统的无线通信协议栈，发挥470M Hz频段的传输距离长和绕射与穿透能力强的优 势；开发470M

10、 Hz无线通信协议栈，包括470MHZ勺无线通信协议的网络生成和 拓扑控制、高可靠性数据中继策略、数据传输实时性与安全策略等。项目的实施，不仅可实现LED路灯隧道灯在绕城高速上使用所需的关键技 术和成套装备的突破，促进道路照明 LED灯产业的健康发展，还会提升杭州绕 城公路照明服务水平，使道路照明 LED灯能为各种车辆的驾驶人员以及行人创 造良好的视觉环境，保障交通安全，提高交通运输效率，方便人民生活，降低 犯罪率和美化城市环境，有助于将杭州打造成为生活品质之城。项目技术产品应用前景广泛，绕城高速的改造成功将对全省乃至全国产生 巨大的示范效应。三、项目主要研究开发内容、技术关键本项目的主要研究

11、内容：1、设计制造更高效可靠的LED灯具；2、研发基于新型无线网络技术的 LED的智能化照明控制系统；3、低能耗嵌入式图形化人机交互界面的 LED照明控制系统工控机；4、基于模糊控制理论的各级嵌入式监测终端软硬件研发，实现自诊断报警 机制；5、基于高速公路照明特征的新型照明方式的研究 ;6 、设计适用于高速公路照明设备监控的无线通信协议栈，并开发远距离 无线控制的无线收发器模块 .项目的技术关键和创新点：1、新型LED灯具结构设计及高效散热技术，精准定向照明设计，无眩光和 闪烁低位LED灯具设计；2、基于模糊控制理论，制定气候因素、环境参数、车流量、车速为因子的 照明系统控制模型，实现比高压钠

12、灯调光更柔和、更舒适的 LED光强与光周期 自动控制；3、采用嵌入式图形化人机交互界面的低能耗监控工控机 ;4、适用于公路智能照明系统的无线通信自组织网络协议。四、预期目标（要达到的主要技术经济指标；自主知识 产权申请拥有设想）技术指标：1、LED灯具整灯光效80lm/W;色温控制在4000K-6000K 显色指数70；2、配光科学，达到国家道路照明标准每平方米能耗比高压钠灯降低 50%以 上;3、低能耗监控工控机比常规机器能耗节省 20%以上，监控终端的个数与位 置可组态，单个服务器最多可控制 255 个监控终端;4、无线通信节点在不通过GPRS传输时传输距离超过300米。经济效益： 项目产

13、品技术先进、节能环保、效果好、寿命长，经济效益显著，改造完 成后预计可实现年节约标煤 2700吨以上。杭州市交通局今年将计划投资安排 3座隧道新增、2座隧道更换LED节能 装置，新建的钱江隧道中也将采用 LED隧道灯，新方案将节能30%以上。知识产权：申请发明专利2项、实用新型专利5项、软件著作权2项。五、项目现有技术基础和条件（包括原有基础、知识产 权情况、技术力量的投入、科研手段等）杭州杭科光电有限公司在LED光源和模块的开发和生产方面，有十多年的 经验积累，公司承担了国家863计划国产芯片LED隧道灯集成及应用研究 项目，并起草了 LED路灯国家标准GB/T 24907-2010道路照明

14、用LED灯性能 要求。公司还分别承担了 2007年至 2009年的杭州市重大科技创新项目、杭 州市信息化示范项目、浙江省重大科技项目、国家创新基金项目，在 LED隧道 灯的研究开发领域具有良好的研究基础和技术储备。六、实施方案（包括技术路线、进度安排）项目组由杭州市交通局作为课题的牵头单位，杭州国益路桥经营管理有限公司、浙江艾科特科技有限公司、杭州杭科光电有限公司、中国科学院上海微系统与信息技术研究所作为课题的合作单位。各单位分工协作，并由杭州市交 通局做总体协调。具体分工如下：杭州市交通局负责：1）项目总体方案的拟定，项目的组织、分工、协调和验收；2）基于高速公路照明特征的新型照明方式的研究

15、。杭州国益路桥经营管理有限公司负责：1）杭州绕城高速公路LED路灯、隧道灯及智能照明系统、成套关键技术需求分析和研究；2）杭州绕城高速公路LED路灯、隧道灯示范段选择及实施方案拟定、施工 组织；3）杭州绕城高速公路示范灯具、系统、设备安装后的使用、监控及评估分 析。浙江艾科特科技有限公司负责：1）杭州绕城高速公路LED路灯及成套关键技术解决方案和产品开发；2）设计适用于高速公路照明设备监控的无线通信协议栈，并开发远距离无 线控制的无线收发器模块；3）杭州绕城高速公路LED路灯工程示范。杭州杭科光电有限公司负责：1）杭州绕城高速公路LED隧道灯及成套关键技术研究和产品开发；2）研发基于新型无线网络技术的 LED的智能化照明控制系统；3）杭州绕城高速公路LED隧道灯工程示范。中国科学院上海微系统与信息技术研究所负责：1 ）低能耗嵌入式图形化人机交互界面的 LED照明控制系统工控机开发；2）基于模糊控制理论的各级嵌入式监测终端软硬件研发。七、项目预算（包括经费来源及用途 ）各方就该课题政府资助经费分配如下（定额或比例）：参与单位资助经费分 配（万元）占资助经费（）自筹资金分 配（万元）占自筹经费（%）杭州市交通局0000杭州国益路桥经 营管理有限公司17535342.829浙江艾科特科技 有限公司180