基于Android的智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

宋　偉，葉劍斌

（國(guó)電南瑞科技股份有限公司，南京　210000）

基于Android的智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

宋偉，葉劍斌

（國(guó)電南瑞科技股份有限公司，南京210000）

城市路燈管理的移動(dòng)化，智能化已成為智慧照明城市發(fā)展的必然趨勢(shì)，不同管理手段、通訊技術(shù)及控制技術(shù)的應(yīng)用可以極大地提高路燈管理的智能化、高效化。本文設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)了基于android的智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)NFC（Near Field Communication）掃碼技術(shù)的應(yīng)用，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的使用條件、擴(kuò)大了使用范圍；通過(guò)數(shù)據(jù)同步技術(shù)、以及時(shí)控、光控、經(jīng)緯度控制、混合控制等不同控制策略的靈活運(yùn)用，成功實(shí)現(xiàn)了試點(diǎn)工程30條線路、1萬(wàn)盞路燈的智能控制，減少了人力成本投入，極大地提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，具有極高的推廣價(jià)值。

NFC；Android；SQLite；智慧照明

本文著錄格式：宋偉，葉劍斌. 基于Android的智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用[J]. 軟件，2016，37（8）：111-113

0　引言

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市路燈及景觀照明設(shè)施的規(guī)模也不斷擴(kuò)大。根據(jù)初步的統(tǒng)計(jì)，大型城市管轄范圍內(nèi)路燈總數(shù)超過(guò)20萬(wàn)盞。照明設(shè)施規(guī)模的日益擴(kuò)大，使得照明設(shè)施搶修、維護(hù)等工作越來(lái)越重要，且難度不斷增加，工作量成倍增加，急需采用信息化、自動(dòng)化的技術(shù)手段，提高效率，急需利用現(xiàn)代信息管理技術(shù)，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、處理問(wèn)題的及時(shí)性、準(zhǔn)確性。目前，各城市一般都配備了路燈監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了路燈的監(jiān)控、運(yùn)行管理、查詢等功能，然而控制柜、線路、控制器、燈頭等故障的報(bào)修、派單、搶修，大部分是通過(guò)電話、紙質(zhì)工單等人工溝通操作方式來(lái)完成，使得報(bào)修、搶修過(guò)程中信息傳遞錯(cuò)誤的幾率增大，同時(shí)搶修資源不能得到很好地利用，搶修效率不高。此外，隨著城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，路燈等相關(guān)設(shè)備數(shù)目急劇增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的模式、技術(shù)已不能滿足需求，必須要引進(jìn)新的技術(shù)、手段來(lái)提高路燈故障報(bào)修、搶修、控制、設(shè)備管理等的實(shí)時(shí)性、高效性、可靠性、移動(dòng)性。

本文分析提出了智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)和城市照明運(yùn)行管理系統(tǒng)共用服務(wù)程序的系統(tǒng)架構(gòu)；分析了無(wú)線射頻識(shí)別（radio frequency identification，RFID）技術(shù)和NFC技術(shù)的特性，從易用性和實(shí)用性出發(fā)結(jié)合業(yè)務(wù)需求設(shè)計(jì)了NFC標(biāo)簽信息寫入流程；分析了Android開發(fā)不同數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法特性，形成了適用于本系統(tǒng)的SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)實(shí)體建立準(zhǔn)則。通過(guò)試點(diǎn)應(yīng)用驗(yàn)證了系統(tǒng)的可用性和高效性。

1　總體架構(gòu)

智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)與城市智慧照明運(yùn)行管理系統(tǒng)共享服務(wù)端即城市照明運(yùn)行管理系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)程序以接口的方式供智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)后臺(tái)服務(wù)程序調(diào)用。智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，為用戶提供操作界面，用戶通過(guò)智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)注冊(cè)、登陸、定位、報(bào)修、控制、查詢、工單接收、告警信息接收及處理等功能。智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)服務(wù)端接收客戶端請(qǐng)求調(diào)用城市照明運(yùn)行管理系統(tǒng)服務(wù)端接口進(jìn)行處理，并根據(jù)客戶端的請(qǐng)求向指定客戶端反饋消息；支持向客戶端推送即時(shí)消息；支持通過(guò)發(fā)送心跳包檢測(cè)客戶端是否在線以及消息的完整性檢查等功能。

圖1　系統(tǒng)架構(gòu)Fig. 1　SystemArchitecture

智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)不直接與路燈設(shè)備通信，而是與城市照明運(yùn)行管理系統(tǒng)服務(wù)端通信，通過(guò)此服務(wù)端把消息下發(fā)到控制設(shè)備，同時(shí)信息的上傳也是通過(guò)城市照明運(yùn)行管理系統(tǒng)服務(wù)端。

系統(tǒng)架構(gòu)分為移動(dòng)應(yīng)用層、系統(tǒng)層、中間層、集控層、單燈控制層及終端層五層，功能如下。

移動(dòng)應(yīng)用層：即智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)客戶端，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)、信息展示。

系統(tǒng)層：智慧照明移動(dòng)系統(tǒng)服務(wù)端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)、消息接收、數(shù)據(jù)處理及業(yè)務(wù)邏輯處理。

中間層：負(fù)責(zé)軟、硬件之間數(shù)據(jù)、消息傳輸。

集控層：負(fù)責(zé)終端數(shù)據(jù)上傳；接收并下發(fā)服務(wù)端數(shù)據(jù)、消息。

單燈控制層：負(fù)責(zé)接收、下發(fā)單燈控制信息。

終端層：包括單燈、多燈。

2　通信技術(shù)

2.1NFC概述

NFC是一種提供輕松、安全、迅速通信的無(wú)線連接技術(shù)，RFID是一種無(wú)線通信技術(shù)，能以非接觸方式自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，通過(guò)信息傳遞而達(dá)到對(duì)象識(shí)別目的[1]。RFID的傳輸范圍可以達(dá)到幾米、甚至幾十米，但由于NFC采取了獨(dú)特的信號(hào)衰減技術(shù)，相對(duì)于RFID[2]來(lái)說(shuō)NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點(diǎn)。其次，NFC與現(xiàn)有非接觸智能卡技術(shù)兼容，目前已經(jīng)成為得到越來(lái)越多主要廠商支持的正式標(biāo)準(zhǔn)。此外，NFC還是一種近距離連接協(xié)議，提供各種設(shè)備間輕松、安全、迅速而自動(dòng)的通信。與無(wú)線世界中的其他連接方式相比，NFC是一種近距離的私密通信方式[3-8]。

智能手機(jī)逐漸走入大眾的生活，人們使用手機(jī)打電話、上網(wǎng)搜尋信息、導(dǎo)航、娛樂(lè)等。越來(lái)越多的手機(jī)集成了NFC功能，主流廠商如蘋果、三星、華為、中興、聯(lián)想、htc、黑莓等都生產(chǎn)了配置有NFC功能的手機(jī)[9]。

此外RFID需硬件支持，成本高。NFC無(wú)需獨(dú)立的硬件支持，節(jié)約了成本，擴(kuò)大了應(yīng)用系統(tǒng)使用范圍。

2.2NFC標(biāo)簽信息寫入

與本應(yīng)用配套使用的NFC標(biāo)簽兼容所有支持NFC功能的安卓手機(jī)。

NFC標(biāo)簽信息寫入流程如圖2所示。

第一步設(shè)備分類：根據(jù)數(shù)據(jù)實(shí)體類型把設(shè)備分為集控器、線路、燈桿、燈、輔材等五大類。

圖2　NFC標(biāo)簽信息寫入流程Fig. 2　The Process of NFC Tag Information Written

第二步NFC標(biāo)簽分類：根據(jù)設(shè)備分類及數(shù)量把NFC標(biāo)簽分為5種，集控器類、線路類、燈桿類、燈類、輔材類。

第三步批量寫入：根據(jù)設(shè)備分類抽象分類信息，批量寫入對(duì)應(yīng)類別的NFC標(biāo)簽中，集控器類信息包括產(chǎn)權(quán)單位、生產(chǎn)廠家、所屬道路、管理等級(jí)等；線路類信息包括，產(chǎn)權(quán)單位、生產(chǎn)廠家、所屬電源柜、管理等級(jí)等；燈桿類信息包括產(chǎn)權(quán)單位、生產(chǎn)廠家、所屬線路、管理等級(jí)；燈類信息包括產(chǎn)權(quán)單位、生產(chǎn)廠家、所屬燈桿、管理等級(jí)；輔材類信息包括生產(chǎn)廠家、產(chǎn)權(quán)單位等。

第四步單個(gè)寫入：根據(jù)具體設(shè)備信息補(bǔ)全NFC標(biāo)簽信息，包括設(shè)備的名稱、資產(chǎn)編號(hào)、安裝日期、安裝位置、經(jīng)度、緯度等信息。

3　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

目前Android開發(fā)中5種常用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式包括文件存儲(chǔ)、SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)、ContentProvider存儲(chǔ)、SharedPreferences存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)[10]。

SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)作為輕量級(jí)嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)引擎具有免安裝、跨平臺(tái)、多語(yǔ)言接口支持、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合離線存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)同步等功能需求，本系統(tǒng)采用了SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，城市照明運(yùn)行管理系統(tǒng)采用Oracle10g數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.1設(shè)計(jì)原則

一部分?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)體包括集控器、線路、燈桿、燈、輔材等設(shè)備實(shí)體需在SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中與Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)中同步建立，且域完全相同。

一部分?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)體包括人員信息、組織信息等數(shù)據(jù)實(shí)體無(wú)需在SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中建立，只在Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中建立。

一部分?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)體包括任務(wù)信息、策略信息等數(shù)據(jù)實(shí)體需在SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中與Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)同步建立，且SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)中域是Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中域子集。

4　結(jié)論

本系統(tǒng)已成功應(yīng)用于南京新港大道路燈試點(diǎn)工程，結(jié)合30臺(tái)集控器，成功實(shí)現(xiàn)了試點(diǎn)工程30條線路及1萬(wàn)盞路燈的智能控制，系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，到目前已無(wú)故障運(yùn)行230余天，累計(jì)節(jié)約用電201.25萬(wàn)千萬(wàn)時(shí)，折合標(biāo)準(zhǔn)煤81.31萬(wàn)噸，折合費(fèi)用120.75萬(wàn)元。本系統(tǒng)的成功應(yīng)用極大地提高了路燈管理中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的及時(shí)性、控制的靈活性、能源利用的高效性，減少了能源的消耗，節(jié)約了成本，具有極高的推廣價(jià)值。

[1] 秦理. 基于無(wú)線射頻識(shí)別的電力設(shè)備全壽命周期管理[J]. Southern Power System Technology, 2014, 8(3): 119-123. QIN L, Full life cycle management of power equipment based on radio frequency identification[J].

[2] 王紅熳, 劉波, 葛懿, 任文. 基于RFID和移動(dòng)計(jì)算技術(shù)的白酒產(chǎn)品溯源系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 軟件2012, 33(1): 29-33. WANG H M, LIU B, G Y, REN W. Design of liquor product traceability system based on RFID and mobile computing technology. [J]. Software 2012, 33(1): 29-33.

[3] 王淼, NFC技術(shù)原理與應(yīng)用[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社. 2014. WANG M. Principle and application of NFC Technology[M] Beijing: Chemical Industry Press. 2014.

[4] 胡昊, 賀喜, 聶桂根. 采用NFC通信的RTK GNSS接收機(jī)及Android終端軟件設(shè)計(jì)[J].測(cè)繪通報(bào), 2015(7): 89-93. HU Hao, HE Xi, NIE Guigen. Design of RTK GNSS Receiver and Android Application Based on NFC Technology[J]. Bulletin of Surveying and Mapping, 2015(7): 89-93.

[5] 石旭東. 基于Android平臺(tái)的NFC技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件, 2013, 34(1): 64-68. SHI X D. Research and implementation of NFC technology based on Android platform[J]. Software, 2013, 34(1): 64-68.

[6] 羅凱耀, 李永成, 姜代紅. 基于NFC技術(shù)的Android支付平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 軟件, 2015, 36(4):67-69. LUO K Y, LI Y C, JIANG D H. Design and implementation of Android payment platform based on NFC technology[J]. Software, 2015, 36(4): 67-69.

[7] 彭鑫, 譚彰, 黃文君, 等. 基于Android的工業(yè)控制監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)[J]. 新型工業(yè)化, 2012, 2(5): 32-38. PENG X, TAN ZH, HUANG W J, et al. Design of Control System Mobile Monitoring Software Based on Android[J].新型工業(yè)化, 2012, 2(5): 32-38.

[8] 趙哲, 宋俊德, 鄂海紅. 基于Android平臺(tái)的移動(dòng)應(yīng)用構(gòu)建研究與設(shè)計(jì)[J]. 新型工業(yè)化, 2013, 3(6): 78-89. ZhAO ZH, Song J D, E H H. Research and Design for Mobile Application Development on Android Platform[J]. The Journal of New Industrialization, 2013, 3(6): 78-89.

[9] 劉敬濤, 黃鷹, 覃澤穎. 基于Android平臺(tái)的GPS-RTK手簿系統(tǒng)[J]. Geo spatial information, 2014. 12(5): 56-58. LIU J T, HUANG Y, TAN Z Y. GPS-RTK hand book system based on Android platform[J]

[10] 尹京花, 王華軍. 基于Android開發(fā)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)[J]. 數(shù)字通信, 2012, 39(6): 79-81.

[1 1]YIN J H, WANG H J. Data storage based on Android development[J]. Data Communication 2012, 39(6): 79-81.

The Implementation and Application of Wisdom Lighting Mobile System Based on Android

SONG Wei, YE Jian-bin
(Nari Technology Development Limited Company, Nan jing City, Jiang su Province, 211100, China.)

The intelligent and mobility of city lights management has become an inevitable trend in the wisdom of urban development, using different management tools, communication technology and control technology can greatly improve the management of street lights intelligent and efficient. This paper designs and implements the wisdom lighting control system based on android. With the application of NFC scanning code technology, this system can simplify the using conditions, and expand the using scope; through flexible use of different control strategies of data synchronization technology, as well as the time control, light control, latitude and longitude control, hybrid control, the system can successfully implement the intelligent control of lights. The system has been applied in the pilot project, which includes 30 lines and 10,000 lights. The application of the system has reduced the labor costs, improved work efficiency greatly, realize energy saving. Therefore, this system has a very high promotional value.

NFC; Android; SQLite; Wisdom lighting

TP393

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.08.024

宋偉(1982-)，女，河北南皮人，工程師，研究生，主要從事電網(wǎng)節(jié)能研究。

通訊聯(lián)系人： 江蘇省南京市江寧區(qū)誠(chéng)信大道19號(hào)。