云計算在照明監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

【摘要】隨著城市化進程的加快，城市公共照明設施的需求量不斷增加。對云計算運用于照明監(jiān)控系統(tǒng)進行了研究，采用云計算實現(xiàn)智能照明，使城市管理水平達到照明現(xiàn)代化程度。進一步開發(fā)云計算與監(jiān)控數(shù)據(jù)智能分析，來實現(xiàn)路燈的信息化管理，提高城市照明設施的科學管理水平。

【關(guān)鍵詞】云計算;監(jiān)控系統(tǒng);應用

一、引言

云計算是在互聯(lián)網(wǎng)存在的基礎上通過動態(tài)可伸縮的虛擬化資源來進行計算。關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)儲存技術(shù)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)，為用戶提供編程模式。云計算與智能控制的結(jié)合，利用計算機、無線通訊、電力載波、計算機信息處理及節(jié)能控制等技術(shù)組成的“四遙”（遙控、遙測、遙信、遙調(diào)）系統(tǒng)，來實現(xiàn)對照明設備的智能化控制。具有燈光亮度的強弱調(diào)節(jié)、燈光軟啟動、定時控制、場景設置等功能，達到安全、節(jié)能、舒適、高效的特點，并通過監(jiān)控系統(tǒng)，將照明光源的亮度、色溫，電流電壓、亮燈率、報警信息等數(shù)字化。以物聯(lián)網(wǎng)為基礎，通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)對終端照明進行智能控制，實時監(jiān)測、采集各項照明信息，并將收集到的大數(shù)據(jù)上傳至云端服務器，通過云計算對大數(shù)據(jù)進行分析、處理，最終實現(xiàn)對照明系統(tǒng)的主動問詢、主動控制、遠程維護、防盜監(jiān)控等功能。

二、照明云技術(shù)

照明云包含了大量的軟硬件建設，系統(tǒng)整體架構(gòu)設計分為物理資源層、資源池層、管理中間件層、構(gòu)建層。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

物理資源層包括計算機、存儲器、網(wǎng)絡設施、數(shù)據(jù)庫和軟件等。資源池層將大量相同類型的資源構(gòu)成同構(gòu)的資源池，構(gòu)建該層更多的是物理資源的集成和管理工作。管理中間件層負責對云計算的資源進行管理，并對眾多應用任務進行調(diào)度，使資源能夠高效、安全地為應用提供服務。云中心將提供照明管理服務快速交付、虛擬化通訊網(wǎng)絡、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)挖掘、獨享的GIS資源等服務。

三、云計算技術(shù)與照明的結(jié)合應用開發(fā)

目前照明監(jiān)控平臺已經(jīng)能夠完成系統(tǒng)基本功能與應用，現(xiàn)針對照明產(chǎn)品應用作進一步開發(fā)，主要開發(fā)方向是云計算與智能照明監(jiān)控數(shù)據(jù)進行智能分析與處理。

（1）應用數(shù)據(jù)聯(lián)動：

通過現(xiàn)場監(jiān)控終端對照明燈具的實時監(jiān)控形成數(shù)據(jù)上傳到云端，云服務端通過對現(xiàn)場電流、電壓、功率因數(shù)、故障等多種數(shù)據(jù)進行分析處理，聯(lián)動相關(guān)事務邏輯處理，同時對大數(shù)據(jù)進行挖掘，生成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的相關(guān)圖表進行分析。

（2）智能分析與輔助決策：

采用先進信息技術(shù)，建立科學合理的模型庫，對照明數(shù)據(jù)進行多層次、多角度、全方位的分析和挖掘，以連續(xù)的、立體的、動態(tài)的圖表展現(xiàn)各種指標數(shù)據(jù)，靈活、快速地按不同的實際需求提取并發(fā)現(xiàn)有價值信息，揭示城市照明的內(nèi)在規(guī)律，為不同層次和崗位的管理者建立關(guān)鍵指標模型。

通過對電力線通信與云計算進行研發(fā)，便將形成一套新的算法應用于智能照明單燈監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)通信成功率99%以上，同時將多種環(huán)境數(shù)據(jù)與照明數(shù)據(jù)進行整合分析，實現(xiàn)提前監(jiān)控、事前預警等多種功能實現(xiàn)。

（3）移動終端與云計算的融合：

移動互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，通過手持移動終端對照明現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行控制、監(jiān)控、采集等實時操作已經(jīng)成為發(fā)展趨勢，通過移動互聯(lián)網(wǎng)可隨時隨刻接入云端服務器，同時獲取云端數(shù)據(jù)與上傳監(jiān)控指令，實現(xiàn)實時、融合的聯(lián)動方式。

四、照明監(jiān)控服務快速建設

智能照明云平臺是一個面向多用戶的架構(gòu)，依托于標準化照明監(jiān)控終端，為用戶提供一種構(gòu)建快速、配置方便、交付敏捷的增值型服務。云平臺能根據(jù)使用者申請要求提供相應服務資源，提供搭建照明管理所需要的所有網(wǎng)絡基礎設施、硬件運作平臺、軟件功能模塊、個性化門戶界面等，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問該應用服務來獲取現(xiàn)場終端的實時運行情況，通過搭建集智慧照明云平臺中心形成集中管理，權(quán)限快速分配、現(xiàn)場數(shù)據(jù)快速導入等集中式管理模式來實現(xiàn)云技術(shù)對照明監(jiān)控的快速建設。

五、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

隨著照明監(jiān)控系統(tǒng)的大量普及安裝，照明監(jiān)控系統(tǒng)所獲取并存儲的數(shù)據(jù)容量正以驚人的速度增長，這些數(shù)據(jù)包含了現(xiàn)場環(huán)境中的大量信息，能夠在照明管理上帶來巨大的價值。照明云平臺使分析數(shù)以萬計的數(shù)據(jù)集，并從中獲取信息變?yōu)榭赡堋？梢酝ㄟ^云計算強大處理問題，采用蒙特卡羅算法對海量運行數(shù)據(jù)結(jié)果來分析他們的共性，得到貼近真實情況的故障概率模型，來對當前設備未來運行風險進行分析，實現(xiàn)事前預警。

六、數(shù)據(jù)智能分析（如圖2所示）

采用先進信息技術(shù)，建立科學合理的模型庫，對照明數(shù)據(jù)進行多層次、多角度、全方位的分析和挖掘，以連續(xù)的、立體的、動態(tài)的圖表展現(xiàn)各種指標數(shù)據(jù)，靈活、快速地按不同的實際需求提取并發(fā)現(xiàn)有價值信息，揭示城市照明的內(nèi)在規(guī)律，為不同層次和崗位的管理者建立關(guān)鍵指標模型，讓管理者可以得到其最關(guān)注的關(guān)鍵指標，為不同層次的管理者提供決策依據(jù)。

設備維護預測：根據(jù)照明設施壽命歷史數(shù)據(jù)，為每種照明設備設定壽命模型，系統(tǒng)可以提供進入老化期的設備清單，并按照清單制定科學維護計劃，管理者可以按照計劃，提前安排業(yè)務人員成批更換設備，從而提高照明服務質(zhì)量，同時也提高了工作效率，降低維護成本。

故障應對策略：根據(jù)照明設施故障率歷史數(shù)據(jù)，為每種照明設備設定故障率分析模型，對故障率變化異常的設備進行預警，提前做好備品備件和維修人員準備。

設備評價：通過設備的故障率情況，可以按照設備評價模型，對設備廠家進行動態(tài)等級評定，為設備采購提供依據(jù)。

業(yè)務量預測：在新增加照明線路或照明片區(qū)時，按照工程預算模型，系統(tǒng)可以通過輸入的參數(shù)（包括建設規(guī)模、建設區(qū)域、照明設備類型等）計算建設成本、照明設備數(shù)量等信息。同時根據(jù)運維模型，計算新增維護工作量，為管理者提供資金預算、人員儲備決策支持。

運行效能分析：對全市照明設施建設、維護、節(jié)能、管理等方面進行綜合評估，分析投入效益，找出薄弱環(huán)節(jié)以利整改。

圖2 數(shù)據(jù)智能分析

七、結(jié)束語

通過認識云計算，將軟件安裝在智能手機和平板電腦等設備上，便可以對監(jiān)控終端進行控制，方便開/關(guān)燈或調(diào)節(jié)路燈亮度實現(xiàn)節(jié)能。云計算技術(shù)目前正處于發(fā)展階段，具有廣闊的發(fā)展空間。在充分利用其在照明監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，更能體現(xiàn)其在節(jié)能與管理方面的優(yōu)勢，實現(xiàn)智慧照明。

參考文獻

[1]《云計算與大規(guī)模數(shù)據(jù)并行處理技術(shù)》，黃宜華，南京大學，2012年.