绕城项目可行性报告-隧道灯部分.pdf

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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:______
申报日期:______
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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、***等有毒有害物质,维护
难度大且损坏率高。
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与此相比,隧道LED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
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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GPRS无线网络
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470MHz频段的传输距离长和绕射与穿透能力强的优
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势;开发470MHz无线通信协议栈,包括470MHz的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。
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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/T24907-2010《道路照明用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。
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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。
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)
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各方就该课题政府资助经费分配如下(定额或比例):
资助经费分占资助经自筹资金分占自筹经
参与单位
配(万元)费(%)配(万元)费(%)
杭州市交通局0000
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25500
术研究所
合计500万元100%%
八、申请单位概况(包括企业规模、技术力量、设备和
配套情况、企业资产及负债情况)
杭州杭科光电有限公司是一家专业从事功率型LED封装、照明应用研发及
生产的国家重点扶持高新技术企业。在LED方面有着十余年的研发经验和产业
化积累,并拥有一支高素质的管理和技术团队,主要人员曾承担过多项国家和
省市各级科技攻关项目。公司拥有二万平方米自有产权现代化标准厂房,投入
巨资引进国际上最先进的ASM生产研发设备。现有自动固晶机、自动焊线机、
拌胶机、自动点胶机、自动灌胶机、分光分色机、光谱分析仪、老化测试机、
分布光度计、光衰测试系统、高低温试验箱、结温测试、X-RAY系统等先进的
生产检测设备。
公司建有浙江省省级LED研究开发发中心,中心下设材料分析实验室、封
装研发部、模块及照明灯具研发部、嵌入式系统研发部。目前拥有中高级研究
人员30余人,专业涉及材料、光学、电子、机械等领域。与浙江大学、中国计
量学院等单位产学研合作,具有较强的自主开发能力。团队在相应的研究开发
领域具有良好的研究基础和技术储备,主要技术骨干具有扎实的专业知识,在
LED领域均有十年以上的研究经历。
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九、项目负责人及主要参加人员简历
项目组成员
其他信息
姓名
职务(职称)研发主管出生年月
齐雯辉1980-11-19
从事专业应用电子技术工作单位杭州杭科光电有限公司
在本项目中的分工数据分析
项目组成员
其他信息
姓名
职务(职称)技术部主管出生年月
章灵1984-7
从事专业电子工作单位杭州杭科光电有限公司
在本项目中的分工芯片和荧光粉适配设计
项目组成员
其他信息
姓名
职务(职称)技术员出生年月1985-4
测控技术与仪
郑昭章从事专业工作单位杭州杭科光电有限公司
器
在本项目中的分工可靠性测试
项目组成员
其他信息
姓名
职务(职称)技术员出生年月1986-7
电子信息
金红华从事专业工作单位杭州杭科光电有限公司
工程
在本项目中的分工材料测试
项目组成员
其他信息
姓名
职务(职称)技术员出生年月1975-10
电路设
周宋生从事专业工作单位杭州杭科光电有限公司
计
在本项目中的分工发光电路关键技术研究
项目组成员
其他信息
姓名
职务(职称)技术员出生年月1987-9
王川从事专业电子工作单位杭州杭科光电有限公司
在本项目中的分工生产工艺设计
项目组成员
其他信息
姓名
职务(职称)技术员出生年月1983-9
洪春霞从事专业电子工作单位杭州杭科光电有限公司
在本项目中的分工驱动控制设计
项目组成员
其他信息
姓名
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职务(职称)财务总监出生年月1966-11
费波从事专业财务管理工作单位杭州杭科光电有限公司
在本项目中的分工财务核算
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