景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

常州市燈光建設(shè)管理辦公室 朱 濤 單 云

隨著城市的建設(shè)與發(fā)展，城市景觀照明的建設(shè)與發(fā)展對美化城市夜景起到了越來越重要的作用，2003年常州市正式啟動景觀照明建設(shè)與管理工作，為做到景觀照明設(shè)施自動控制的準(zhǔn)確和統(tǒng)一方式，為城市景觀照明的有序與正常工作提供可靠的保障，實現(xiàn)管理工作智能化、實時化，同步開展了景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)工作。該系統(tǒng)由監(jiān)控主站、無線專網(wǎng)通訊、物聯(lián)網(wǎng)智能終端RTU組成，系統(tǒng)采用電腦時控和遙控的控制方案，通過信道自動遙控開關(guān)燈，遙測現(xiàn)場的工作參數(shù)（電壓、電流、電量等數(shù)據(jù)），可對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實現(xiàn)各種故障報警、景觀燈開關(guān)狀態(tài)反饋，從而及時了解景觀燈光系統(tǒng)的運行情況。

1 景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用

經(jīng)過十多年的發(fā)展，景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模在逐步擴大，系統(tǒng)技術(shù)逐步趨于成熟，特別是2010年對原景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了改造提升，新的景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)以3G公網(wǎng)/無線專網(wǎng)雙網(wǎng)融合一的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺，增設(shè)了平日、一般節(jié)假日和重大節(jié)假日等模式，發(fā)展到當(dāng)前常州市景觀照明監(jiān)控中心管轄范圍包括中心城區(qū)范圍內(nèi)400多幢建筑景觀照明，涵蓋了市區(qū)范圍內(nèi)主要路段。然而隨著巡檢點的不斷增加，管理范圍的擴大，對基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)量分布情況、對維護(hù)單位巡檢任務(wù)的執(zhí)行情況、維修人員及時到達(dá)率等作業(yè)狀況難以第一時間掌控，對作業(yè)任務(wù)難以進(jìn)行精確及量化的考核，因此，對于日常作業(yè)巡檢、維修及照明終端基礎(chǔ)設(shè)施的信息化管理方面，還要以人工管理為主。

1.1 綠色節(jié)能，節(jié)約電力

結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化照明系統(tǒng)可以根據(jù)外界環(huán)境進(jìn)行景觀照明亮度調(diào)節(jié)，這樣在完成照明功能的基礎(chǔ)上還可以節(jié)約大量的電力消耗以及成本[1]。在照明系統(tǒng)獨立控制后，能夠改變傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)相隔一個開關(guān)控制的雙線電纜鋪設(shè)方式，還能夠節(jié)省在電力線路鋪設(shè)方面的費用以及施工成本。

1.2 節(jié)約維護(hù)費用，控制巡檢成本

在引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)中，能夠完成對獨立照明燈具、獨立照明路段以及建筑LED照明景觀的實時監(jiān)控，可以通過計算機系統(tǒng)完成故障的匯總以及分析[2]。通過監(jiān)控系統(tǒng)完成城市整體照明路燈以及照明景觀的監(jiān)視，同時結(jié)合巡檢人員的實時信息更新，能夠更加徹底掌握城市景觀照明系統(tǒng)的情況，在提高工作效率的同時，減少實際所需的巡檢以及修護(hù)工作量。

1.3 延長照明燈具壽命，減少照明系統(tǒng)成本

通過結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)Τ鞘芯坝^照明監(jiān)控系統(tǒng)升級，可以通過系統(tǒng)預(yù)設(shè)控制的功能，避免不必要的照明系統(tǒng)使用浪費，減少照明燈具的實際使用時間，降低LED燈具的實際亮度。在理論分析以及實際應(yīng)用情況的測試分析結(jié)果支持下，可以通過調(diào)節(jié)開關(guān)時間的方式，調(diào)整系統(tǒng)使用的時間，以綠色節(jié)能為導(dǎo)向逐漸延長燈具的使用壽命[2]。

1.4 數(shù)字化遠(yuǎn)程控制與管理

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下的城市景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)，能夠完成城市景觀照明的數(shù)字化控制調(diào)節(jié)以及管理，能夠在系統(tǒng)控制中心對城市照明系統(tǒng)所有設(shè)備的管理與控制，能夠完成所有入網(wǎng)設(shè)備的故障判定。

2 城市景觀照明系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用

2.1 景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

近年來按照《江蘇省城市綠色照明規(guī)劃》、《江蘇省城市照明智能化控制系統(tǒng)技術(shù)指南》及《江蘇省城市綠色照明評價標(biāo)準(zhǔn)》等文件要求，為實現(xiàn)終端設(shè)施的數(shù)字化、可視化管理，實現(xiàn)維護(hù)巡檢的智能化、遠(yuǎn)程監(jiān)管，對巡檢任務(wù)進(jìn)行量化考核，實現(xiàn)日常巡檢問題的現(xiàn)場上傳、在線派單和維修全過程監(jiān)控，智能統(tǒng)計各類維護(hù)、巡檢報表，輔助決策分析等。

現(xiàn)代城市的不斷發(fā)展對城市景觀照明智能化水平提出新的要求，常州市對城市景觀照明監(jiān)控設(shè)施智能管理系統(tǒng)進(jìn)行再次開發(fā)，引入RFID等新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過設(shè)置固定的RFID電子標(biāo)簽，建立景觀照明基礎(chǔ)設(shè)施的巡檢要求和規(guī)則，同時結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)以及手機APP端的移動巡檢管理系統(tǒng)來實現(xiàn)巡檢過程中的身份識別，判定維護(hù)單位的巡檢任務(wù)執(zhí)行情況，以及對異常巡檢作業(yè)進(jìn)行及時預(yù)警。通過人員手持端讀寫器對照明燈具、監(jiān)控設(shè)施、車輛等進(jìn)行智能化識別，并實時上傳巡檢記錄、GPS位置等信息到監(jiān)控中心，從而提高城市景觀照明設(shè)施的智能化、自動化管理水平。

2.2 城市智能化景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)的功能模塊

智能化城市景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為分布式星形結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的核心為監(jiān)控中心，而分散在城市不同片區(qū)中的配電集中監(jiān)控系統(tǒng)以3G無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。而整體系統(tǒng)是智能化監(jiān)控管理系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)采集、信息傳送、網(wǎng)絡(luò)通訊、信息分析、自控控制以及軟件系統(tǒng)工程結(jié)合成為整體。

城市景觀照明監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要構(gòu)成包括了無線專網(wǎng)通訊、物聯(lián)網(wǎng)智能終端RTU以及監(jiān)控中心等。物聯(lián)網(wǎng)智能終端RTU能夠完成對單獨照明燈具運行情況以及開關(guān)的控制與管理，物聯(lián)網(wǎng)智能終端RTU能夠在物聯(lián)網(wǎng)與公網(wǎng)結(jié)合傳輸模式下，能夠完成對所有單獨照明燈具控制模塊的信息采集以及控制管理，完成對配電設(shè)備運行信息的監(jiān)控。在照明燈具出現(xiàn)故障的情況下，能夠通過監(jiān)控中心分析，結(jié)合GIS地理信息的情況，以手機APP的終端通信的提醒方式通知附近的維護(hù)工作人員，使維護(hù)人員快速完成照明燈具的維護(hù)管理，避免了傳統(tǒng)模式下維護(hù)人員到監(jiān)控中心領(lǐng)取任務(wù)單的人員與時間浪費。物聯(lián)網(wǎng)智能終端RTU與監(jiān)控中心的信息傳輸以及實時互動都是通過物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸系統(tǒng)連接的，物聯(lián)網(wǎng)無線專網(wǎng)通訊系統(tǒng)包括3G信息傳輸以及無線網(wǎng)絡(luò)傳輸兩個部分，其中無線傳感RFID網(wǎng)路的主要是RFID傳感器節(jié)點，具有體積小、成本低、無線通訊、信息處理的能力，在所有照明燈具上都有安裝。通過節(jié)點構(gòu)成城市景觀燈具的能量消耗與工作狀態(tài)監(jiān)控，對所有照明燈具線路以及景觀燈具線路的情況進(jìn)行分析，在出現(xiàn)異常后下達(dá)維護(hù)指令，完成系統(tǒng)修復(fù)。

3 結(jié)束語

通過RFID物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)結(jié)合3G公網(wǎng)支持，完成城市景觀照明監(jiān)控系統(tǒng)與照明燈具的連接，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程、無接觸模式下的照明燈具狀態(tài)監(jiān)控功能，將燈具信息數(shù)據(jù)采集后傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，完成實際工作狀態(tài)下的照明燈具設(shè)備檢測以及控制，實現(xiàn)了景觀照明系統(tǒng)的自動化與智能化。

[1]張卓云.城市級物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在LED公共照明監(jiān)控系統(tǒng)中的研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2017(10):16.

[2]徐義晗.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市激光照明無線監(jiān)控技術(shù)研究[J].激光雜志,2017,38(7):176-179.