智慧照明及亮化工程控制系統(tǒng)的研究

林國柱

摘要：照明及亮化工程是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作中重要的一環(huán)，既能為居民日常生活提供切實的便利，也是城市現(xiàn)代化發(fā)展的一項標志。在傳統(tǒng)的城市照明管理工作中，主要是對原有的路燈及景觀燈進行維護管理，遇到損壞的燈具則進行更換。但是城市照明燈具的分布十分廣泛且數(shù)量巨大，僅依靠人工管理和市民監(jiān)督無法有效落實，也會產(chǎn)生一些維修不及時等產(chǎn)生的安全問題。發(fā)展智慧型的城市照明系統(tǒng)可以有效解決過去管理中遇到的問題，為城市照明和居民出行帶來極大的便利。

關(guān)鍵詞：智慧照明;亮化工程;控制

引言

智慧照明控制系統(tǒng)是集智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)庫等綜合的構(gòu)成，可以實現(xiàn)信息資源的整合，在大數(shù)據(jù)的分析指導下進行決策，向管理者提供科學的指導，從而提高城市管理的效率，為城市發(fā)展規(guī)劃提供依據(jù)。目前全國大多數(shù)城市都進入了數(shù)字管理時代，其中就包括智慧照明及亮化工程控制系統(tǒng)。智慧照明及亮化工程控制系統(tǒng)是智慧城市中的重要組成部分，該系統(tǒng)需要將管理理念與工作智能進行融合，最大限度的發(fā)揮智能設(shè)備的作用。

1智慧照明系統(tǒng)框架

智慧照明控制管理系統(tǒng)由很多部分組成，主要是網(wǎng)絡傳輸、數(shù)據(jù)通訊、信號采集、分析計算等系統(tǒng)。智慧照明系統(tǒng)可以高效的監(jiān)控所在區(qū)域內(nèi)照明設(shè)備的使用情況，對照明系統(tǒng)進行科學的分析，然后將相關(guān)的數(shù)據(jù)及分析結(jié)果提供給管理者，幫助管理者進行決策，保障照明設(shè)備的穩(wěn)定運行。采用集中控制的監(jiān)控方式可以提升燈具控制的實時性，還可以依據(jù)環(huán)境、氣候及節(jié)假日安排等需求進行調(diào)整，可以控制每個燈的開關(guān)，這種控制方式可以實時的調(diào)整照明系統(tǒng)的亮度，又能節(jié)約電能的消耗。系統(tǒng)采用三層架構(gòu)：應用層、通訊層和執(zhí)行層。應用層：即系統(tǒng)監(jiān)控中心。運用計算機系統(tǒng)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)處理、控制和WEB服務。中心通過光纖以及4G網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)對前段設(shè)備的控制，監(jiān)控中心可以實時將現(xiàn)場情況及數(shù)據(jù)進行顯示，以方便管理者的決策，用戶還可以通過網(wǎng)絡進行遠程控制與操作。通訊層：通訊層是由無線網(wǎng)絡和光纖構(gòu)成的，實現(xiàn)應用層與前段設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。執(zhí)行層：照明前端系統(tǒng)是由單個照明控制、集中控制器和擴展設(shè)備構(gòu)成，實現(xiàn)對路燈故障查詢、數(shù)據(jù)采集及控制。智能照明控制管理系統(tǒng)具有以下特征：①網(wǎng)關(guān)是開放的，網(wǎng)關(guān)集成開放無線通訊協(xié)議，可以將停車感應、環(huán)境監(jiān)測等設(shè)備進行整體集成，還能內(nèi)置裝置，用以靈活加載照明策略。②平臺是開放的，第三方傳感器可以將開放通信模塊進行集成，使不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備進行交互。③開放控制，SDN架構(gòu)，有助于客戶依據(jù)自身實際需求研發(fā)照明控制應用。

2智慧照明及亮化工程控制系統(tǒng)

完整的智慧照明及亮化工程控制系統(tǒng)，包括信息平臺、設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、照明策略管理系統(tǒng)、設(shè)施管理系統(tǒng)和單燈監(jiān)控系統(tǒng)等各個子系統(tǒng)。

2.1信息平臺

信息平臺由統(tǒng)一認證系統(tǒng)、授權(quán)系統(tǒng)、服務注冊系統(tǒng)、集成管理系統(tǒng)、任務管理系統(tǒng)、任務調(diào)度系統(tǒng)、安全網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)、命令分析與發(fā)送系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、二維空間信息管理系統(tǒng)、三維空間信息系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成。統(tǒng)一認證系統(tǒng)、授權(quán)系統(tǒng)由用戶管理模塊、配置管理模塊、角色管理模塊、權(quán)限管理模塊、資源劃分模塊等模塊組成。命令分析與發(fā)送系統(tǒng)負責處理、分析照明監(jiān)控系統(tǒng)采集來的信息，并將管理者的控制命令細化、分解，向各個照明燈控制裝置進行傳達。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)負責采集、存儲城市空間信息數(shù)據(jù)，以及智慧照明及亮化工程系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的全部數(shù)據(jù)。信息平臺詳細采集城市二維空間與三維空間信息數(shù)據(jù)、照明燈專業(yè)數(shù)據(jù)、照明燈動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行存儲、分析、運算、交互，向管理者提供智慧照明及亮化工程的二維GIS平面地圖與三維GIS立體地圖、照明燈信息查詢服務、照明燈數(shù)據(jù)分析服務，以便管理者對智慧照明及亮化工程進行科學、合理的控制。

2.2設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合城市二維空間信息與三維空間信息、照明燈基礎(chǔ)信息，采用傳感器、電氣自動化技術(shù)、遠程控制技術(shù)，對智慧照明及亮化工程的每一盞照明燈的電流、電壓、光度、照明時間等參數(shù)進行實時監(jiān)測，并對輸電線路、電氣設(shè)備的有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)、電流、電壓、溫度等參數(shù)進行實時監(jiān)測。監(jiān)控系統(tǒng)必須具備自動報警功能，一旦發(fā)現(xiàn)照明燈系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，立即鎖定故障點，并自動將故障信息上報信息平臺，從而確保整個智慧照明及亮化工程的整體照明不受影響。

2.3安全監(jiān)控系統(tǒng)

安全監(jiān)控系統(tǒng)與視頻監(jiān)控鏡頭連接，并與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)共享各盞照明燈上的傳感器。通過安全監(jiān)控系統(tǒng)對各盞照明燈進行視頻監(jiān)控與數(shù)據(jù)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)有企圖盜竊線纜、照明燈，便迅速報警采集措施予以制止，保護智慧照明及亮化工程的安全性;發(fā)現(xiàn)照明燈、線纜附近出現(xiàn)積水，便迅速調(diào)動維護人員進行排水作業(yè)。安全監(jiān)控系統(tǒng)還必須具備漏電保護系統(tǒng)，對漏電進行自動化安全保護。

2.4數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)通過大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)、人工智能技術(shù)，對設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)采集來的數(shù)據(jù)進行高速掃描、分析、處理，管理者通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)了解、掌握智慧照明及亮化工程的照明規(guī)律。

2.5照明策略管理系統(tǒng)

照明策略管理系統(tǒng)具有自我學習功能、高速尋找最優(yōu)方案功能、聯(lián)想存儲功能等多種功能。照明策略管理系統(tǒng)根據(jù)智慧照明及亮化工程所在城市的日照時間、城市規(guī)模、城市夜間出行市民數(shù)量、城市居民夜生活模式、城市商貿(mào)服務業(yè)夜間營業(yè)時間，制定出最佳照明方案，分時段、分區(qū)域、分亮度點燈。

3智慧照明系統(tǒng)的未來發(fā)展方向

目前，依據(jù)智慧城市規(guī)劃來說，智慧照明控制管理系統(tǒng)還存在一定的不足，例如：未接入城市大數(shù)據(jù)、前段信息采集不完全等，未來針對存在的不足需要進行研究，使智慧照明系統(tǒng)更加快速的發(fā)展。未來可以主要針對以下方面進行發(fā)展：①信息采集方向。除了現(xiàn)有城市照明監(jiān)控系統(tǒng)中的信息，還應加入網(wǎng)絡信息、各種智能終端等。②數(shù)據(jù)庫的應用。多維度數(shù)據(jù)可以記錄運行數(shù)據(jù)，通過維修或材料進行去向跟蹤。③對數(shù)據(jù)信息進行分析。目前數(shù)據(jù)及信息分析主要依靠管理的判斷，這種方式的準確性較低，容易受到管理者經(jīng)驗的影響。依據(jù)數(shù)據(jù)庫建立結(jié)合經(jīng)驗進行設(shè)定，最終讓系統(tǒng)能夠自動判定。④完善系統(tǒng)的信息I/O端。開發(fā)過程中要預留上級智慧系統(tǒng)的接入和互動端口，盡可能避免智慧系統(tǒng)出現(xiàn)不兼容的問題，充分的發(fā)揮將各專業(yè)系統(tǒng)的作用。⑤引入智能執(zhí)行終端。引入節(jié)能控制或單燈控制裝置，使智慧系統(tǒng)可以自主判斷，從而優(yōu)化照明環(huán)境和節(jié)能。

結(jié)束語

智慧照明及亮化工程控制系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)路燈及景觀燈的照明功能，還可以實現(xiàn)遙感監(jiān)控和定位管理，使城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和規(guī)劃更具科學性。智慧照明系統(tǒng)的發(fā)展為指揮城市建設(shè)有非凡的意義，智慧城市的理念伴隨著社會和科技的進步已經(jīng)逐漸滲透到人們的日常生活之中，如何緊跟時代發(fā)展的腳步，打造更具特點的現(xiàn)代化都市值得引起相關(guān)管理建設(shè)部門的思考。

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