城市照明管理的大數(shù)據(jù)研究

程浩球

（容縣城市照明服務(wù)中心（原名容縣路燈管理所），廣西容縣 537500）

我國(guó)的城市化發(fā)展不斷的進(jìn)步，照明用電是城市化發(fā)展的關(guān)鍵所在。在具體管理階段需要注意的是控制好照明時(shí)間和照明強(qiáng)度，從而節(jié)省電能。當(dāng)前城市化發(fā)展有重要的作用，在具體發(fā)展中，對(duì)照明設(shè)備的需求量增加。但是在當(dāng)前的具體管理中，部分照明系統(tǒng)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，出現(xiàn)不同程度的照明浪費(fèi)的現(xiàn)象。此外物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形式和大數(shù)據(jù)形式等在實(shí)踐中也有一定的作用，合理化采用之后能提升效率。尤其是LED 路燈的廣泛投入應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了城市智慧照明管理。在城市化發(fā)展中，LED 路燈控制系統(tǒng)起到了重要的作用，調(diào)節(jié)路燈照明亮度，此外能實(shí)現(xiàn)故障的檢測(cè)和計(jì)量等，可以報(bào)告照明設(shè)施的狀態(tài)。在現(xiàn)有的管理背景下，云服務(wù)的管理形式有突出的作用，在整個(gè)階段要及時(shí)采集城市照明設(shè)備的位置，了解運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)具體數(shù)據(jù)的分析可以為城市發(fā)展提供全方位的信息化運(yùn)維服務(wù)。在整個(gè)階段可以通過(guò)大數(shù)據(jù)分析的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析，例如城市照明節(jié)能設(shè)計(jì)符合要求，可以提供對(duì)應(yīng)的決策支持，必須將其落實(shí)。

1 智慧城市照明系統(tǒng)需求

在當(dāng)前傳統(tǒng)的照明管理方式有一定的問(wèn)題，例如無(wú)功損耗電能如果不進(jìn)行管理，損壞的設(shè)備不能及時(shí)的維護(hù)。部分路段和公園在沒(méi)有人的狀態(tài)下，依然燈火通明。路燈和電纜在使用的過(guò)程中可能會(huì)存在被盜的現(xiàn)象，沒(méi)有及時(shí)處理。針對(duì)當(dāng)前智慧照明系統(tǒng)存在的各種問(wèn)題，需要以智能化的管理作為基礎(chǔ)，達(dá)到高效節(jié)能的目標(biāo)[1]。

其中智慧照明系統(tǒng)主要是基于LED 產(chǎn)品基礎(chǔ)上的，根據(jù)當(dāng)前的通信、傳感以及云計(jì)算等方式，能使其滿(mǎn)足公共照明需求，通過(guò)各個(gè)階段科學(xué)化的管理手段，使其符合照明設(shè)計(jì)的具體要求，此外需要廣大群眾引起重視，了解智慧照明設(shè)備的應(yīng)用情況，深入廣大群眾中，從而為城市發(fā)展和家庭節(jié)能奠定基礎(chǔ)。結(jié)合城市照明管理的特點(diǎn)，智慧城市照明系統(tǒng)可以建立在市級(jí)，一方面，城市照明本身屬于市政部門(mén)管轄，平臺(tái)建立的時(shí)候不宜建在省級(jí)和國(guó)家級(jí)。另外一方面國(guó)家電網(wǎng)信息系統(tǒng)采取的是“兩級(jí)布局”的形式，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和其他系統(tǒng)的信息交換。智慧城市照明系統(tǒng)分為不同的層級(jí)，如下：

1.1 采集層

在整個(gè)過(guò)程中通過(guò)LED 路燈安裝的單燈控制器，能及時(shí)采集到路燈的運(yùn)行情況，確定狀態(tài)參數(shù)，此外在實(shí)施階段可以將其放置于路燈配電柜中，從而確定回傳路燈用電量、照明強(qiáng)度和運(yùn)行狀態(tài)和監(jiān)控等信息[1]。

1.2 前端分布控制層

在配電柜的安裝過(guò)程中，一般是安裝在配電柜的終端系統(tǒng)內(nèi)，而后匯聚分支范圍內(nèi)的路燈和運(yùn)行狀態(tài)，終端系統(tǒng)需要和每一站所用的路燈保持一致，使其適應(yīng)電力載波要求。

1.3 通信傳輸層

在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，通過(guò)第三方通信公司提供的數(shù)據(jù)通道，將各分支節(jié)點(diǎn)的匯集數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)數(shù)據(jù)中心，對(duì)比后選擇經(jīng)濟(jì)型高的通信通道。當(dāng)前以GPRS 通信通道為主，通過(guò)通信傳輸層的合理化選擇，從而能適應(yīng)城市照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[2]。

1.4 應(yīng)用處理層

在數(shù)據(jù)信息的綜合化處理中，綜合利用采集信息和電網(wǎng)、氣象等數(shù)據(jù)信息，能實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析。此外在整個(gè)階段通過(guò)對(duì)結(jié)果分析之后，反饋分支節(jié)點(diǎn)控制器，從而可以實(shí)現(xiàn)智能路燈的閉環(huán)自動(dòng)控制，起到節(jié)能的效果。應(yīng)用處理層也有一定的輔助作用，可實(shí)現(xiàn)故障的診斷和運(yùn)維分析。

2 傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)運(yùn)行的現(xiàn)狀

2.1 監(jiān)督管理難度大

在傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)控制過(guò)程中，系統(tǒng)主要是利用強(qiáng)電回路開(kāi)關(guān)執(zhí)行各項(xiàng)命令的，在實(shí)施中以單燈或者局部區(qū)域自動(dòng)化控制為主。傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)存在一定的缺陷，監(jiān)督管理的難度比較大，在照明路燈的設(shè)計(jì)中，存在難以改善的現(xiàn)象，浪費(fèi)了大量的時(shí)間。在傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)控制階段，對(duì)各項(xiàng)照明系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)控制不及時(shí)，進(jìn)一步增加了系統(tǒng)監(jiān)督管理的難度，為了能解決當(dāng)前存在的各種問(wèn)題，需要合理的應(yīng)用現(xiàn)有終端系統(tǒng)。相關(guān)的工作人員在工作階段采取的是遠(yuǎn)程控制形式，能對(duì)終端照明設(shè)備進(jìn)行管控。在實(shí)施中將終端照明GPRS 網(wǎng)絡(luò)和電力載波等連接在互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)，對(duì)終端照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，從而能確保系統(tǒng)照明系統(tǒng)得到更為明顯的體現(xiàn)[3]。

2.2 設(shè)備選型不合理

在照明設(shè)備中，會(huì)出現(xiàn)選型不合理的情況，大部分的設(shè)計(jì)單位和施工單位采取的是傳統(tǒng)工業(yè)控制模塊，但是其中設(shè)計(jì)階段受到其他因素的影響，導(dǎo)致室外照明控制有一定的缺陷，各個(gè)照明設(shè)備的穩(wěn)定性差，其中的功能得不到發(fā)揮，因此增加了設(shè)備的運(yùn)維難度。在設(shè)備應(yīng)用的階段，電氣設(shè)計(jì)不規(guī)范，很多的控制回路設(shè)計(jì)不合理，直接影響到回路的控制效果。在具體的工作階段，在實(shí)際管理中，施工作業(yè)人員可能存在工作疏忽的情況，沒(méi)有嚴(yán)格的按照電氣設(shè)備方案落實(shí)，因此直接影響到照明系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

2.3 無(wú)法滿(mǎn)足城市化要求

城市照明控制系統(tǒng)以智能化為主，傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)控制方式無(wú)法滿(mǎn)足城市的管理要求。例如照明控制的網(wǎng)絡(luò)信息安全性差，系統(tǒng)穩(wěn)定性比較低。在整個(gè)過(guò)程中，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理的目標(biāo)難度大。在當(dāng)前階段，我國(guó)的城市智慧照明系統(tǒng)相對(duì)先進(jìn)，完全脫離常規(guī)照明強(qiáng)電路開(kāi)關(guān)，能準(zhǔn)確接入動(dòng)畫(huà)演繹。其中路燈的照明強(qiáng)度可以實(shí)現(xiàn)自我調(diào)節(jié)。

3 大數(shù)據(jù)分析方法

3.1 城市照明管理相關(guān)數(shù)據(jù)

城市照明運(yùn)行管理數(shù)據(jù)是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，本身有明確的參考價(jià)值，通過(guò)各種數(shù)據(jù)資料的分析可知，及時(shí)挖掘其中有價(jià)值的信息，從而實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警。在城市照明運(yùn)行管理的過(guò)程中，必須實(shí)現(xiàn)邏輯的分類(lèi)，在實(shí)施中以動(dòng)態(tài)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和靜態(tài)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)為例，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分為的是照明實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和故障數(shù)據(jù)等，其中業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也有資產(chǎn)數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)等，系統(tǒng)可以間隔20min 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程采樣處理，故障數(shù)據(jù)主要是由遠(yuǎn)程監(jiān)控終端報(bào)告的[4]。

3.2 運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估

在實(shí)際工作過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估，主要在路燈監(jiān)控終端基礎(chǔ)上產(chǎn)生照明實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以輸出有功功率作為主要的研究對(duì)象，對(duì)有功功率負(fù)荷變化情況進(jìn)行分析。其中有功功率指的是一個(gè)周期內(nèi)出現(xiàn)的負(fù)載消耗瞬時(shí)功率的積分平均值，傳統(tǒng)判斷有功功能以是否出現(xiàn)異常監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，要合理的判斷是否是處在一個(gè)閾值內(nèi)，結(jié)合超出上下限的具體情況報(bào)警。在實(shí)施中需要考慮到時(shí)間和環(huán)境特征等因素，必須短期內(nèi)確定閾值，滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)化發(fā)展要求。

4 城市照明的大數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)分析

4.1 智慧照明控制系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)智慧照明控制系統(tǒng)的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員需要靈活的應(yīng)用現(xiàn)有大數(shù)據(jù)技術(shù)形式，進(jìn)一步強(qiáng)化智慧城市照明管理力度。智慧照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是不同的傳感器、中央控制器和通信模塊等組成的，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員需要構(gòu)建一個(gè)相對(duì)完整的城市公共照明大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。在各層分析中，要建設(shè)一個(gè)比較完整的城市照明系統(tǒng)。在設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，兼顧到運(yùn)行電流、電壓和各種故障信息等，在照明設(shè)計(jì)的階段，使用了各種信息，需要根據(jù)系統(tǒng)外部環(huán)境參數(shù)，進(jìn)行城市照明管理。

4.2 大數(shù)據(jù)處理中心功能要點(diǎn)

在大數(shù)據(jù)處理中心中，涉及的模塊多，包括數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)保存等方面，在實(shí)施過(guò)程中，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)顯示等有一定的作用，在實(shí)施階段，要結(jié)合智能反應(yīng)層的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層完整的傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)服務(wù)中心，可將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，通過(guò)各個(gè)方面的應(yīng)用后，從而確保智能照明方案的合理和有效性。依據(jù)照明現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，采取具有特色的照明控制策略，從而提升照明節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。

4.3 氣候關(guān)聯(lián)分析

在城市的照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要從各個(gè)方面入手，合理的進(jìn)行氣候關(guān)系分析，不同的氣候需要的照明強(qiáng)度不同，由于季節(jié)性比較明顯，直接反應(yīng)出照明的需求變化，現(xiàn)有的智能LED 可以實(shí)現(xiàn)0%～100%的亮度調(diào)整。在實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)氣候的變化能調(diào)整整體強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，帶來(lái)的直接節(jié)能效果突出。路燈作為戶(hù)外產(chǎn)品，在惡劣的天氣下會(huì)造成損壞。通過(guò)氣象數(shù)據(jù)的引入和系統(tǒng)的路燈故障數(shù)據(jù)分析可知，明確路燈故障率和故障類(lèi)型，為路燈制造公司的防護(hù)等級(jí)和防雷設(shè)計(jì)等提供支撐。結(jié)合故障的類(lèi)型和所在區(qū)域分布情況，可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的合理應(yīng)用。根據(jù)用電高峰和照明重要等級(jí)等，適當(dāng)調(diào)整城市照明用電強(qiáng)度，或者是采取激勵(lì)規(guī)劃的方式進(jìn)行用電優(yōu)化，從而能讓電網(wǎng)電力得到更好的利用。

5 結(jié)語(yǔ)

在城市化發(fā)展中，如何實(shí)現(xiàn)照明管理是重點(diǎn)，在當(dāng)前大數(shù)據(jù)分析過(guò)程中，考慮到城市化管理的現(xiàn)狀，必須注意的是做好數(shù)據(jù)分析工作，通過(guò)各個(gè)方面的優(yōu)化管理之后，能減少其中的隱患。在單位時(shí)間內(nèi)如何實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的處理是關(guān)鍵，由于后期管理中的因素多，為了實(shí)現(xiàn)合理化管理，必須做好數(shù)據(jù)的分析工作，明確、網(wǎng)絡(luò)傳輸層設(shè)計(jì)要點(diǎn)、大數(shù)據(jù)處理應(yīng)用層的設(shè)計(jì)要點(diǎn)等，通過(guò)各項(xiàng)技術(shù)形式的合理采用后，能滿(mǎn)足大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用要求，使其在智慧照明控制系統(tǒng)得到更好運(yùn)用，從而進(jìn)而提升城市照明管理水平，推動(dòng)城市整體發(fā)展和進(jìn)步。