智慧照明及亮化工程控制系统的研究

作者：林国柱

来源：《中国电气工程学报》2020年第03期

摘要：照明及亮化工程是城市基礎设施建设工作中重要的一环，既能为居民日常生活提供切实的便利，也是城市现代化发展的一项标志。在传统的城市照明管理工作中，主要是对原有的路灯及景观灯进行维护管理，遇到损坏的灯具则进行更换。但是城市照明灯具的分布十分广泛且数量巨大，仅依靠人工管理和市民监督无法有效落实，也会产生一些维修不及时等产生的安全问题。发展智慧型的城市照明系统可以有效解决过去管理中遇到的问题，为城市照明和居民出行带来极大的便利。

关键词：智慧照明;亮化工程;控制 引言

智慧照明控制系统是集智能设备、物联网及数据库等综合的构成，可以实现信息资源的整合，在大数据的分析指导下进行决策，向管理者提供科学的指导，从而提高城市管理的效率，为城市发展规划提供依据。目前全国大多数城市都进入了数字管理时代，其中就包括智慧照明及亮化工程控制系统。智慧照明及亮化工程控制系统是智慧城市中的重要组成部分，该系统需要将管理理念与工作智能进行融合，最大限度的发挥智能设备的作用。 1智慧照明系统框架

智慧照明控制管理系统由很多部分组成，主要是网络传输、数据通讯、信号采集、分析计算等系统。智慧照明系统可以高效的监控所在区域内照明设备的使用情况，对照明系统进行科学的分析，然后将相关的数据及分析结果提供给管理者，帮助管理者进行决策，保障照明设备的稳定运行。采用集中控制的监控方式可以提升灯具控制的实时性，还可以依据环境、气候及节假日安排等需求进行调整，可以控制每个灯的开关，这种控制方式可以实时的调整照明系统的亮度，又能节约电能的消耗。系统采用三层架构：应用层、通讯层和执行层。应用层：即系统监控中心。运用计算机系统构建数据库、数据处理、控制和WEB服务。中心通过光纤以及4G网络，可以实现对前段设备的控制，监控中心可以实时将现场情况及数据进行显示，以方便管理者的决策，用户还可以通过网络进行远程控制与操作。通讯层：通讯层是由无线网络和光纤构成的，实现应用层与前段设备的数据传输。执行层：照明前端系统是由单个照明控制、集中控制器和扩展设备构成，实现对路灯故障查询、数据采集及控制。智能照明控制管理系统具有以下特征：①网关是开放的，网关集成开放无线通讯协议，可以将停车感应、环境监测等设备进行整体集成，还能内置装置，用以灵活加载照明策略。②平台是开放的，第三方传感器可以将开放通信模块进行集成，使不同厂家生产的设备进行交互。③开放控制，SDN架构，有助于客户依据自身实际需求研发照明控制应用。

2智慧照明及亮化工程控制系统

完整的智慧照明及亮化工程控制系统，包括信息平台、设备监控系统、安全监控系统、数据分析系统、照明策略管理系统、设施管理系统和单灯监控系统等各个子系统。 2.1信息平台

信息平台由统一认证系统、授权系统、服务注册系统、集成管理系统、任务管理系统、任务调度系统、安全网关系统、命令分析与发送系统、数据库系统、二维空间信息管理系统、三维空间信息系统等子系统组成。统一认证系统、授权系统由用户管理模块、配置管理模块、角色管理模块、权限管理模块、资源划分模块等模块组成。命令分析与发送系统负责处理、分析照明监控系统采集来的信息，并将管理者的控制命令细化、分解，向各个照明灯控制装置进行传达。数据库系统负责采集、存储城市空间信息数据，以及智慧照明及亮化工程系统运转的全部数据。信息平台详细采集城市二维空间与三维空间信息数据、照明灯专业数据、照明灯动态监测数据，并对这些数据进行存储、分析、运算、交互，向管理者提供智慧照明及亮化工程的二维GIS平面地图与三维GIS立体地图、照明灯信息查询服务、照明灯数据分析服务，以便管理者对智慧照明及亮化工程进行科学、合理的控制。 2.2设备监控系统

设备监控系统通过物联网技术，结合城市二维空间信息与三维空间信息、照明灯基础信息，采用传感器、电气自动化技术、远程控制技术，对智慧照明及亮化工程的每一盏照明灯的电流、电压、光度、照明时间等参数进行实时监测，并对输电线路、电气设备的有功功率、无功功率、频率、功率因数、电流、电压、温度等参数进行实时监测。监控系统必须具备自动报警功能，一旦发现照明灯系统中出现故障，立即锁定故障点，并自动将故障信息上报信息平台，从而确保整个智慧照明及亮化工程的整体照明不受影响。 2.3安全监控系统

安全监控系统与视频监控镜头连接，并与设备监控系统共享各盏照明灯上的传感器。通过安全监控系统对各盏照明灯进行视频监控与数据监控，发现有企图盗窃线缆、照明灯，便迅速报警采集措施予以制止，保护智慧照明及亮化工程的安全性;发现照明灯、线缆附近出现积水，便迅速调动维护人员进行排水作业。安全监控系统还必须具备漏电保护系统，对漏电进行自动化安全保护。 2.4数据分析系统

数据分析系统通过大数据技术、云计算技术、人工智能技术，对设备监控系统采集来的数据进行高速扫描、分析、处理，管理者通过数据分析系统了解、掌握智慧照明及亮化工程的照明规律。

2.5照明策略管理系统

照明策略管理系统具有自我学习功能、高速寻找最优方案功能、联想存储功能等多种功能。照明策略管理系统根据智慧照明及亮化工程所在城市的日照时间、城市规模、城市夜间出行市民数量、城市居民夜生活模式、城市商贸服务业夜间营业时间，制定出最佳照明方案，分时段、分区域、分亮度点灯。 3智慧照明系统的未来发展方向

目前，依据智慧城市规划来说，智慧照明控制管理系统还存在一定的不足，例如：未接入城市大数据、前段信息采集不完全等，未来针对存在的不足需要进行研究，使智慧照明系统更加快速的发展。未来可以主要针对以下方面进行发展：①信息采集方向。除了现有城市照明监控系统中的信息，还应加入网络信息、各种智能终端等。②数据库的应用。多维度数据可以记录运行数据，通过维修或材料进行去向跟踪。③对数据信息进行分析。目前数据及信息分析主要依靠管理的判断，这种方式的准确性较低，容易受到管理者经验的影响。依据数据库建立结合经验进行设定，最终让系统能够自动判定。④完善系统的信息I/O端。开发过程中要预留上级智慧系统的接入和互动端口，尽可能避免智慧系统出现不兼容的问题，充分的发挥将各专业系统的作用。⑤引入智能执行终端。引入节能控制或单灯控制装置，使智慧系统可以自主判断，从而优化照明环境和节能。 结束语

智慧照明及亮化工程控制系统不仅可以实现路灯及景观灯的照明功能，还可以实现遥感监控和定位管理，使城市基础设施建设和规划更具科学性。智慧照明系统的发展为指挥城市建设有非凡的意义，智慧城市的理念伴随着社会和科技的进步已经逐渐渗透到人们的日常生活之中，如何紧跟时代发展的脚步，打造更具特点的现代化都市值得引起相关管理建设部门的思考。

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