基于大數(shù)據(jù)的智慧照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

何偉

摘要：為解決目前城市照明普遍能源利用率不高的問題，該文設(shè)計(jì)了基于大數(shù)據(jù)的智慧照明控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由智能感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、大數(shù)據(jù)處理應(yīng)用層構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集城市照明設(shè)備的位置及運(yùn)行狀態(tài)信息，并根據(jù)相關(guān)傳感器采集的環(huán)境參數(shù)，通過大數(shù)據(jù)分析為不同環(huán)境參數(shù)下的路段提供個性化決策支持，同時(shí)為城市智能交通、智慧安防等智慧城市建設(shè)提供有效的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；物聯(lián)網(wǎng)；智慧照明；遠(yuǎn)程監(jiān)控；管理平臺

中圖分類號：TP315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）35-0153-02

Design of Intelligent Lighting Control System Based on Big Data

HE Wei

（Department of Information Technology， Suzhou Industrial Park Institute of Vocational Technology， Suzhou 215000， China）

Abstract： In order to solve the problem of low utilization rate of common energy in urban lighting， a smart lighting control system Based on big data is designed in this paper. The system consists of an intelligent sensing layer， a network transmission layer and a big data processing application layer， which realizes real-time acquisition of urban lighting equipment. Based on the environmental parameters collected by the relevant sensors， provide personalized decision support for the road sections under different environmental parameters through big data analysis， and provide effective technical support for the construction of smart cities such as urban intelligent transportation and smart security etc.

Key words： big data； internet of things； intelligent lighting control system； remote monitoring； management platform

1 背景

近年來，我國城市照明行業(yè)高速發(fā)展。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，從2004-2013年十年間，我國城市道路照明路燈數(shù)量由1，053.13萬盞增加到2，199.55萬盞，年平均增長率達(dá)到8.53%，近幾年的發(fā)展勢頭更為迅猛。在城市道路照明控制方面，我國在城市綠色照明智能化控制方面已取得顯著成效。根據(jù)道路照明委員會的統(tǒng)計(jì)，在全國811座城市中已有263座城市的道路管控采用“無線三遙（遙控、遙信、遙測）”。隨著智能控制系統(tǒng)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)采集的規(guī)模也進(jìn)入了大數(shù)據(jù)級別[1-2]。

本項(xiàng)目結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)提出了智慧照明系統(tǒng)體系框架，通過對現(xiàn)有路燈進(jìn)行改造，利用多種傳感器、控制器和通信模塊構(gòu)建智能化程度高的智慧城市信息感知網(wǎng)絡(luò)，該項(xiàng)目實(shí)時(shí)采集城市照明設(shè)備的位置及運(yùn)行狀態(tài)信息，不僅可以為城市提供全方位的路燈信息化運(yùn)維服務(wù)，同時(shí)利用大數(shù)據(jù)平臺，通過對各類現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，挖掘城市路燈運(yùn)行與電網(wǎng)、氣象、環(huán)境等的相關(guān)性，為不同環(huán)境參數(shù)下的路段提供個性化決策支持，同時(shí)也可以為城市智能交通、智能安防等提供有效的支撐[3-4]。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目重點(diǎn)探索基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧城市照明管理，提出了一種包含多種傳感器、中央控制器和通信模塊的智慧照明系統(tǒng)架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個城市公共照明管理大數(shù)據(jù)平臺[5]。系統(tǒng)分為智慧感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層與大數(shù)據(jù)處理應(yīng)用層，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

智能感知層是城市照明智慧節(jié)能系統(tǒng)的感覺器官，通過各類智能傳感器，實(shí)時(shí)捕捉照明線路覆蓋區(qū)域的各類信息。采集的信息包括：

1） 照明設(shè)備各類信息，如：電流、電壓、故障信息等；

2） 照明使用相關(guān)信息，如單位時(shí)間內(nèi)通過人流量、車輛數(shù)等；

3） 環(huán)境參數(shù)：光照度、溫度、濕度、空氣污染物監(jiān)測、噪聲監(jiān)測等。

項(xiàng)目應(yīng)用集成方便的各類傳感器，盡可能充分的采集照明現(xiàn)場的各類信息，從而應(yīng)用層的大數(shù)據(jù)處理中心為每一條照明線路甚至細(xì)化到某一段照明路線上，推理出精細(xì)化、個性化的照明策略。

傳輸層主要實(shí)現(xiàn)感知層和應(yīng)用層的數(shù)據(jù)雙向傳輸。首先智能感知層的數(shù)據(jù)采集終端的將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)通過4G網(wǎng)絡(luò)連接，將采集的設(shè)備及環(huán)境參數(shù)傳送到應(yīng)用層供其處理。應(yīng)用層可通過傳輸層發(fā)送控制及各類配置命令，控制照明設(shè)置的狀態(tài)。

大數(shù)據(jù)處理應(yīng)用層是城市照明系統(tǒng)的“大腦”，智能照明控制策略體現(xiàn)了整個系統(tǒng)的智能化程度。綜合利用采集到的各類數(shù)據(jù)信息及環(huán)境參數(shù)相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析，并通過所分析的結(jié)果反饋到各分支路燈監(jiān)控終端，實(shí)現(xiàn)個性化的自適應(yīng)調(diào)節(jié)亮度從而達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí)，可輔助實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測路燈工作狀況，提供路燈故障類型報(bào)警及故障地點(diǎn)通知等功能[6-8]。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

3 大數(shù)據(jù)處理中心

大數(shù)據(jù)處理中心中包括：數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)展示五個模塊。從智能感知層采集的各類數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)層傳遞到大數(shù)據(jù)處理中心作為數(shù)據(jù)源。通過對數(shù)據(jù)的分析及處理得到不同環(huán)境下的智能照明控制方案，使得照明控制方案打破傳統(tǒng)的統(tǒng)一控制模式，按實(shí)際照明現(xiàn)場的不同情況，分析出特色的照明控制方案，提高節(jié)能效率。大數(shù)據(jù)處理中心結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

4 結(jié)束語

我國城市公共照明普遍存在能源利用率不高的情況。本項(xiàng)目可根據(jù)大數(shù)據(jù)分析制定的照明決策，對于不同車流量或人流量分布的區(qū)域?qū)嵤┎煌恼彰鞑呗?，能夠更高效的?jié)約大量的電力資源，節(jié)能環(huán)保。并且項(xiàng)目利用路燈節(jié)點(diǎn)組成網(wǎng)絡(luò)，形成整個城市道路的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，利用各類傳感器采集路燈周圍環(huán)境數(shù)據(jù)信息，為智慧城市的建設(shè)提供技術(shù)及數(shù)據(jù)支持。

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