淺析智慧照明控制系統(tǒng)

李 露

（武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程學(xué)院 湖北 武漢 430074）

1 引言

當(dāng)前，智慧城市發(fā)展如火如荼，物聯(lián)網(wǎng)浪潮洶涌澎湃，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)打造“智慧城市”成為城市發(fā)展的新主題和新動(dòng)力，而城市的文明也伴隨著照明技術(shù)的發(fā)展而突飛猛進(jìn)，基于LED技術(shù)+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所構(gòu)建的照明物聯(lián)網(wǎng)如圖1所示是智慧城市的規(guī)模化物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開(kāi)端，如果隨處可見(jiàn)的路燈都裝上智能傳感器，連成一個(gè)智能傳感網(wǎng)絡(luò)，除了能實(shí)施按需的照明控制，更多的“智慧”必然應(yīng)運(yùn)而生。

圖1 照明物聯(lián)網(wǎng)

2 智慧照明系統(tǒng)框架

智慧照明系統(tǒng)是由信號(hào)采集、數(shù)據(jù)通訊、網(wǎng)絡(luò)傳輸、分析計(jì)算與決策支持等系統(tǒng)組成，能高效、及時(shí)、可靠地監(jiān)控當(dāng)?shù)貐^(qū)域內(nèi)照明設(shè)施的工作情況，對(duì)照明系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)做出正確的分析，為決策者提供全面支持，使之做出正確決策，達(dá)到安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。

它采用集中式控制的監(jiān)控方式提高了燈具控制的實(shí)時(shí)性，可以根據(jù)季節(jié)、氣候以及特殊節(jié)假日的需要，隨心所欲地控制任何一盞路燈的開(kāi)關(guān)，既可提高亮燈的一致性，又可避免由于時(shí)控器走時(shí)不準(zhǔn)或失控而造成的電能浪費(fèi)，做到適時(shí)、適度照明。系統(tǒng)采用三層架構(gòu)如圖2所示。

應(yīng)用層：即系統(tǒng)監(jiān)控中心。運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)處理、控制、WEB服務(wù)。中心通過(guò)光纖以及2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)前端設(shè)備的控制，監(jiān)控中心將現(xiàn)場(chǎng)情況、數(shù)據(jù)報(bào)表進(jìn)行反應(yīng)和顯示，以供用戶(hù)進(jìn)行管理和決策，用戶(hù)還可通過(guò)Internet訪(fǎng)問(wèn)監(jiān)控中心系統(tǒng)軟件，進(jìn)行遠(yuǎn)程操作與控制。

通訊層：由移動(dòng)、電信或聯(lián)通等運(yùn)行商的光纖和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)組成，實(shí)現(xiàn)前端設(shè)備與應(yīng)用層的數(shù)據(jù)傳輸。

執(zhí)行層：照明前端系統(tǒng)由集中控制器、單燈控制器和擴(kuò)展設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的控制、運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、故障查詢(xún)等功能。

結(jié)合智慧城市物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，讓隨處可見(jiàn)的路燈，將城市照明，視頻監(jiān)控，環(huán)境監(jiān)控，交通監(jiān)控等進(jìn)行統(tǒng)一管理，成為城市智慧化的重要標(biāo)志。所以它將具有以下特征：

（1）開(kāi)放的終端

開(kāi)放平臺(tái)，第三方傳感器可靈活集成開(kāi)放通信模塊，跨廠(chǎng)家設(shè)備無(wú)障礙互通。

（2）開(kāi)放的網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)集成開(kāi)放無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議，可無(wú)縫集成環(huán)境監(jiān)測(cè)，停車(chē)感應(yīng)，智能垃圾桶等第三方設(shè)備。并可內(nèi)置輕量級(jí)計(jì)算容器，靈活加載照明策略。

（3）開(kāi)放控制

SDN架構(gòu)，便于合作伙伴根據(jù)客戶(hù)實(shí)際需求，開(kāi)發(fā)差異化的照明控制管理應(yīng)用，也可靈活集成智能交通，環(huán)境監(jiān)控等，打造全聯(lián)接智慧城市。

圖2 智慧照明系統(tǒng)框架

3 智慧照明系統(tǒng)具體構(gòu)成

3.1 LED智慧路燈系統(tǒng)

LED智慧路燈系統(tǒng)由智能調(diào)光LED路燈、智慧燈桿、控制平臺(tái)三部分組成。它可以遠(yuǎn)程操作路燈的定時(shí)開(kāi)關(guān)，能根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)緯度，按照季節(jié)變化和每天日出、日落時(shí)間的不同，實(shí)現(xiàn)分時(shí)無(wú)級(jí)控制，實(shí)時(shí)自動(dòng)對(duì)所有燈具進(jìn)行遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)、調(diào)光控制，真正實(shí)現(xiàn)按需照明。如圖3所示。

圖3 LED智慧路燈系統(tǒng)

3.2 監(jiān)控中心的組成

監(jiān)控中心是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的核心部分，由服務(wù)器、工作站、路由器和監(jiān)控軟件等組成。服務(wù)器通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)（公網(wǎng)）將現(xiàn)場(chǎng)燈具設(shè)備的使用情況采集上來(lái)。監(jiān)控中心的基本結(jié)構(gòu)如下：

（1）服務(wù)端：監(jiān)控中心通過(guò)服務(wù)器運(yùn)行軟件平臺(tái)系統(tǒng)；

（2）客戶(hù)端：本系統(tǒng)軟件應(yīng)用設(shè)計(jì)采用B/S架構(gòu)，工作站不需要安裝客戶(hù)端軟件，通過(guò)瀏覽器實(shí)現(xiàn)；

（3）移動(dòng)客戶(hù)端：（如筆記本、IPAD、智能手機(jī)等）可以通過(guò)以太網(wǎng)或Internet接入本系統(tǒng)；

（4）網(wǎng)絡(luò)接入：監(jiān)控中心通過(guò)運(yùn)營(yíng)商的光纖接入，保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚俜€(wěn)定。

3.3 通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通訊部分組成如下：

（1）監(jiān)控中心采用光纖接入，配置固定IP地址實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)通訊；

（2）集中控制器與監(jiān)控中心采用2G/3G/4G等無(wú)線(xiàn)通信方式；

（3）集中控制器與其他擴(kuò)展設(shè)備可采用內(nèi)置的RS485以及以太網(wǎng)接口等進(jìn)行通訊；

（4）集中控制器同終端設(shè)備通過(guò)電力載波進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、調(diào)光和數(shù)據(jù)采集。

3.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件以大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上采用B/S架構(gòu)的系統(tǒng)商業(yè)級(jí)企業(yè)應(yīng)用軟件，并且采用模塊化結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于智能照明，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，是為城市亮化照明的管理和維護(hù)工作量身定做的一套智能監(jiān)控和管理軟件，它集通訊、信息管理、電氣組態(tài)控制為一體。

（1）支持多國(guó)語(yǔ)言系統(tǒng)

云平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)τ谡Z(yǔ)言采用獨(dú)立語(yǔ)言包的方式，只需要導(dǎo)入不同的語(yǔ)言包，就可以在登陸界面選擇不同的語(yǔ)言就可以完成多國(guó)語(yǔ)言的切換。

（2）支持2D/3D照明地理信息系統(tǒng)（GIS）

云平臺(tái)系統(tǒng)采用GIS地理信息技術(shù)可無(wú)縫接入google電子地圖，按照亮化照明設(shè)施的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地理信息情況以及照明設(shè)施分布情況，建成一個(gè)實(shí)時(shí)的、可視化的地理信息服務(wù)平臺(tái)。將集中控制器、景觀燈、電纜地理位置、各回路布置、各監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息等各種數(shù)據(jù)區(qū)域電子地圖上，并將收集到的信息錄入數(shù)據(jù)庫(kù)中，建立起完善的照明基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)亮化照明設(shè)施的數(shù)字化管理，并將信息采集起來(lái)進(jìn)行集中管理、分析、查詢(xún)，為管理人員提供實(shí)時(shí)的可視化信息。

（3）支持設(shè)備按照經(jīng)緯度定位、顯示功能

控制設(shè)備可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的經(jīng)緯度進(jìn)行錄入，在GIS地圖上可以根據(jù)錄入的經(jīng)緯度自動(dòng)放置。鼠標(biāo)點(diǎn)擊設(shè)備后界面右下角可以顯示設(shè)備的經(jīng)緯度。

（4）支持控制設(shè)備快速布局功能

它可以在GIS地圖上可以通過(guò)確定終端設(shè)備首尾兩個(gè)確認(rèn)位置后，其他設(shè)備會(huì)自動(dòng)進(jìn)行等距分布，用戶(hù)可以通過(guò)鼠標(biāo)移動(dòng)分別對(duì)整條線(xiàn)路或者某個(gè)單燈進(jìn)行位置調(diào)整。

（5）顯示燈具設(shè)備同線(xiàn)纜的隸屬關(guān)系

點(diǎn)擊任何一盞燈具，系統(tǒng)就可以顯示該燈具隸屬于那一條線(xiàn)纜，可以快速定位故障位置以及線(xiàn)纜的走向。

（6）日常任務(wù)快速設(shè)置功能及節(jié)假日模式自動(dòng)切換功能

（7）系統(tǒng)報(bào)警功能

系統(tǒng)支持31種設(shè)備檢測(cè)報(bào)警功能。

（8）電參數(shù)查詢(xún)統(tǒng)計(jì)功能

可對(duì)任意時(shí)間段自動(dòng)采集、統(tǒng)計(jì)、打印相關(guān)數(shù)據(jù)（如：用電量等）。

4 結(jié)語(yǔ)

在智慧照明的產(chǎn)業(yè)鏈日益發(fā)展的當(dāng)下，智慧照明打造了“燈、網(wǎng)、云”物聯(lián)網(wǎng)，將照明的演變完成了一個(gè)質(zhì)的飛躍，把光的價(jià)值發(fā)揮到極致，將智慧照明和智慧生活真正帶給千家萬(wàn)戶(hù)，給我們的生活帶來(lái)了無(wú)限可能。