城市照明智能管理系統(tǒng)建設(shè)研究

田瑜基

（廈門精圖信息技術(shù)有限公司）

1 引言

基于北斗地理信息技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，結(jié)合先進的電力線載波技術(shù)，建設(shè)城市照明智能監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)城市照明的精細化管理和自動監(jiān)控，對快速發(fā)展的城市照明實現(xiàn)自動化，能夠推動城市提高照明質(zhì)量，完善智能化照明管控網(wǎng)絡(luò)，從而提高城市市政服務(wù)質(zhì)量[1]。城市照明智能管理系統(tǒng)的建設(shè)可以提高照明系統(tǒng)的檢修維護效率，保證城市的亮燈率和照明設(shè)施完好率，同時智能監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)促進了能耗的降低和勞動強度的減輕，解決了傳統(tǒng)電能系統(tǒng)中電力、人力、物力的浪費現(xiàn)象，實現(xiàn)城市按需照明、高效節(jié)能和照明系統(tǒng)的精細管理。

2 現(xiàn)狀分析

城市道路照明建設(shè)得到了迅速發(fā)展，路燈數(shù)量日益增加，而管理部門還以原有人工操作來完成數(shù)倍于過去的工作任務(wù)，無法解決亮燈率與節(jié)約能源的固有矛盾。人工夜晚巡燈白天巡線修燈的維護方法遠滯后于現(xiàn)代化城市照明管理需求，同時物力財力浪費明顯；同時由于路燈故障不可避免，日常維護不可間斷，造成路燈管理者勞動強度增大。

目前城市大部分的燈具還是鈉燈，鈉燈沒有調(diào)光接口，智能控制系統(tǒng)只能對鈉燈進行開關(guān)，不能實現(xiàn)調(diào)光功能，無法實現(xiàn)智能控制帶來的節(jié)能效果。把鈉燈改為LED 燈，容易實現(xiàn)調(diào)光，節(jié)能效果明顯，但是LED 燈改造的進度可能會影響到城市照明管理項目的整體進度，因此，在LED 燈改造時，安裝LED 燈具之前，照明管理終端控制器先安裝在LED 燈具上，避免LED 燈具裝好之后，再去安裝終端控制器，浪費大量的安裝工程量，也影響城市照明管理項目的進度，照明控制方法中尚存在多種問題。

1）不能實時控制

控制方式的單一化，使得不同區(qū)域的不同燈型，以及不同時間段的照明設(shè)備無法實現(xiàn)分類控制，從而造成資源分配不合理，產(chǎn)生大量電能被浪費的問題[2]。

2）無法及時開關(guān)燈

當惡劣多變的天氣情況出現(xiàn)時，現(xiàn)行照明控制方式不能隨著天氣亮度的變化而對應(yīng)自動開關(guān)。這樣在各類城市戶外活動諸如慶典及會議或者參觀考察，照明系統(tǒng)做不到及時靈活的對應(yīng)控制，影響了城市的市政管理形象[3]。

3）信息不能反饋

管理部門不能實時接收到城市道路照明的各種反饋信息，如城市道路或公共場所的電燈電壓電流及其耗電量，城市市政設(shè)施的亮燈率及故障信息，照明系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)問題等，使得城市管理部門不能掌握實時的城市照明情況[4]。

4）故障信息不明確

當前管理部門依靠維護人員的反饋做出決策，所以照明系統(tǒng)的維護人員需具備專業(yè)修檢知識，然而專業(yè)檢修人員的缺少導(dǎo)致了各處路燈的故障信息，不能及時傳遞到管理部門，同時照明系統(tǒng)的故障問題不明確也會耽誤搶修時間，這樣會給夜間行人及車輛造成很大不便[5]。

5）開燈調(diào)整周期變化頻繁

一年中每天的日出日落時間都在發(fā)生變化，工作人員需要掌握日出日落規(guī)律，從而才能在每個控制點調(diào)整照明系統(tǒng)的啟動和停止。較高的知識儲備要求使得工作人員較難篩選，同時開關(guān)燈調(diào)整周期的頻繁變化，使得工作人員面對較大的工作壓力。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計思路圖

圖2 照明控制系統(tǒng)原理圖

3 系統(tǒng)建設(shè)

采用C/S 與B/S 相結(jié)合的架構(gòu)體系適用于城市照明管理系統(tǒng)的建設(shè)。完備信息安全體系的建設(shè)，用戶操作信息的完整記錄，安全審計的順利實施，能夠保障城市照明管理系統(tǒng)的靈活性，實現(xiàn)簡單快捷的系統(tǒng)管理和維護，以適應(yīng)日常業(yè)務(wù)的需求變更。

城市照明管理系統(tǒng)主要包括先進的軟件和硬件，以及完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。硬件包括監(jiān)控調(diào)度中心中安裝的終端控制器和集中控制器以及無線通訊設(shè)施，采用電力載波技術(shù)，選用現(xiàn)代化智能化的基礎(chǔ)設(shè)備，以滿足城市路燈照明的需求。系統(tǒng)基于實時的數(shù)字信息化的遙信，通過及時的智能化遙測和遙控，對城市各處照明元件進行有效的管理和維護。系統(tǒng)還可以通過靈活的控制方式，滿足一些重要場合的照明元件的即時開關(guān)需求，比如城市的領(lǐng)導(dǎo)來訪及會議，重要的戶外商業(yè)活動，以及重要節(jié)假日的慶典活動等。通過智能管理系統(tǒng)的建設(shè)，及時監(jiān)測照明設(shè)施的故障，獲得及時的維護和管理，在保證照明設(shè)施的可用性的同時，延長了照明設(shè)施的使用壽命，提高了城市的形象。

同時系統(tǒng)結(jié)合在建的“北斗城市公共平臺”，在平臺提供的空間地理信息服務(wù)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對城市照明設(shè)備的定位、報警、狀態(tài)查詢顯示等功能；城市通過建立北斗城市公共服務(wù)平臺，新建的城市照明管理系統(tǒng)為平臺輸送照明設(shè)施的狀態(tài)信息，同時平臺可以對系統(tǒng)中的報警數(shù)據(jù)和能耗數(shù)據(jù)進行分析，反之對城市照明管理方面提供分析數(shù)據(jù)支撐，推進照明系統(tǒng)中的管理數(shù)據(jù)的深入挖掘（見圖1、圖2）。

城市照明管理系統(tǒng)中分為整理控制、子系統(tǒng)控制和個體控制，路燈的個體控制功能是系統(tǒng)建設(shè)的目標。當前照明管理系統(tǒng)中設(shè)計了個體路燈的控制方法，照明管理系統(tǒng)實現(xiàn)了電耗的節(jié)能并且維護成本獲得顯著降低。

根據(jù)城市照明系統(tǒng)建設(shè)情況，采用電力線載波技術(shù)是解決當前數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵姆椒?。將照明系統(tǒng)中照明元件之間的電力傳輸路線，直接用作傳輸數(shù)字信號的通信媒介[6]，所以不需要對現(xiàn)有路燈線路進行重新規(guī)劃設(shè)計，在實現(xiàn)數(shù)字通信的功能方面對電路線無須再做任何更改。

城市照明管理系統(tǒng)中，監(jiān)控調(diào)度中心的硬件部署除了集中控制器、照明元件控制器以外，還包括無線通訊網(wǎng)絡(luò)的部署。系統(tǒng)中照明元件的管理維護，除了照明設(shè)施故障的監(jiān)測外，軟件對故障數(shù)據(jù)的分析及預(yù)測也至關(guān)重要。

電力線載波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3 所示，上位機軟件、終端控制器和集中控制器組成了照明智能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)了GPRS 無線通信網(wǎng)絡(luò)，二級子網(wǎng)采用電力載波通信方式。以電力線載波通訊方式為主干并輔以電力載波通信手段[7]，城市的各處照明元件實現(xiàn)遠程智能控制。同時照明元件的運行電力數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)不斷反饋至系統(tǒng)監(jiān)測中心。

圖3 電力線載波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語

通過對城市照明系統(tǒng)的建設(shè)研究，城市各處照明點實現(xiàn)了統(tǒng)一管理和監(jiān)控，在節(jié)約電能的同時也實現(xiàn)了系統(tǒng)的全天候穩(wěn)運行。通過實際運行管理測試，每件照明元件均實現(xiàn)了精準化控制，電器壽命獲得顯著延長，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。系統(tǒng)運行期間監(jiān)測中心對每處照明元件的狀態(tài)數(shù)據(jù)進行了采集，故障數(shù)據(jù)實時回傳分析，維護人員得以及時獲知故障元件位置并快速檢修。市政照明管理部門接到的報修電話頻率大幅降低，同時照明事故投訴數(shù)量急劇減少，管理效益及社會效益顯著提高，城市治安水平和城市形象獲得進一步的提升。