大數(shù)據(jù)技術(shù)在城市照明建設(shè)中的應(yīng)用

陳震宇

摘要：我國(guó)城市照明節(jié)能有巨大潛力，以城市路燈設(shè)施為例，其數(shù)量多、區(qū)域廣、用電總量巨大，但是能源利用率依舊不高，浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。文章重點(diǎn)探討使用大數(shù)據(jù)的方法實(shí)現(xiàn)智慧城市照明建設(shè)，通過(guò)遠(yuǎn)程終端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，上報(bào)監(jiān)控中心平臺(tái)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)智能化照明管理。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);智慧城市;照明管理

智慧城市的建設(shè)涵蓋大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如基礎(chǔ)地理信息、規(guī)劃成果、交通、綜合管線、政策法規(guī)、人口等，如何存儲(chǔ)和使用這些數(shù)據(jù)成為決策者急需解決的問(wèn)題。云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了大數(shù)據(jù)的迅猛發(fā)展，為政府提供決策支持，對(duì)企業(yè)組織和業(yè)務(wù)流程提供幫助，對(duì)城市、交通、醫(yī)療、教育等產(chǎn)生巨大影響。

探索基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧城市照明管理，構(gòu)建一個(gè)基于云服務(wù)的智慧照明管理大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)采集城市照明設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，不僅可以為城市提供全方位的路燈信息化運(yùn)行服務(wù)，同時(shí)通過(guò)后臺(tái)大數(shù)據(jù)分析，挖掘城市路燈運(yùn)行電網(wǎng)、氣象等相關(guān)性，為城市照明節(jié)能提供決策支持，同時(shí)也可以為城市智能交通、智能安防提供有效的支撐。

一、大數(shù)據(jù)與智慧城市照明

大數(shù)據(jù)或稱巨量資料，指的是無(wú)法在一定時(shí)間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。在中國(guó)，已有多個(gè)城市開(kāi)展了智慧城市建設(shè)。然而，在智慧城市的建設(shè)與應(yīng)用中，智慧城市產(chǎn)生了數(shù)據(jù)將從TB到PB級(jí)，隨之進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代;大數(shù)據(jù)是智慧城市的核心要素，智慧城市的建設(shè)與應(yīng)用帶來(lái)數(shù)據(jù)量的急速增大，而大數(shù)據(jù)無(wú)處不在，遍布智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧生活等智慧城市的各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、分類、重組分析、再利用等一系列的智能化處理后，可為決策者提供參考。

對(duì)于智慧城市的建設(shè)來(lái)說(shuō)，可分為政府主導(dǎo)的建設(shè)和企業(yè)主導(dǎo)的建設(shè)，政府主導(dǎo)的建設(shè)側(cè)重于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集、管理、分析、監(jiān)控和共享，建設(shè)目標(biāo)為智慧政府和公共平臺(tái)，企業(yè)主導(dǎo)的建設(shè)側(cè)重于行業(yè)應(yīng)用，主導(dǎo)建設(shè)目標(biāo)為智慧行業(yè)，如智慧交通、智慧醫(yī)療等。盡管側(cè)重點(diǎn)和建設(shè)目標(biāo)不同，但二者是一個(gè)相互協(xié)調(diào)的有機(jī)整體，政府主導(dǎo)的建設(shè)側(cè)重基礎(chǔ)平臺(tái)的搭建，企業(yè)主導(dǎo)的建設(shè)側(cè)重于實(shí)際應(yīng)用。

城市照明作為智慧城市建設(shè)中的重要組成部分，它服務(wù)于交通安全和人們的生產(chǎn)生活。城市照明系統(tǒng)遍布城市的每一個(gè)角落，對(duì)現(xiàn)有的城市照明裝置進(jìn)行升級(jí)，可以簡(jiǎn)單快捷的實(shí)現(xiàn)覆蓋面較廣的信息感知網(wǎng)絡(luò)的搭建，實(shí)現(xiàn)路燈管控智能化、信息采集多樣化和信息處理快速化。

二、智慧城市照明建設(shè)存在的問(wèn)題

目前傳統(tǒng)照明方式還是暴露了不少問(wèn)題，比如，某些路段、公園等在晚上時(shí)已經(jīng)無(wú)人的狀態(tài)下，依舊燈火通明，還有路燈、電纜等設(shè)備經(jīng)常被盜而沒(méi)有及時(shí)處理等。具體而言，我國(guó)城市照明建設(shè)存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：

（1）重形象、輕功能照明

目前很多城市的夜景照明均存在過(guò)于追求城市形象和亮度，科學(xué)分析論證不足、統(tǒng)一規(guī)劃或規(guī)劃相對(duì)滯后的問(wèn)題。出現(xiàn)了該亮的不亮，不該亮的反而很亮現(xiàn)象，整個(gè)城市的夜景分散零亂，沒(méi)有主次和特點(diǎn)，這樣的設(shè)計(jì)規(guī)劃不僅浪費(fèi)了能源，而且整體照明效果也不好。

（2）重景觀、輕功能照明

有些城市規(guī)劃不協(xié)調(diào)，如道路、橋梁、隧道燈照明實(shí)例僅占整個(gè)城市照明工程實(shí)例的1/3左右。明顯反映出了城市照明工程規(guī)劃重景觀，輕功能照明，這也應(yīng)引起我們的高度重視。

（3）照明亮度超標(biāo)

在我國(guó)的部分城市因過(guò)于追求城市形象，盲目追求燈照明的亮度，出現(xiàn)了部分城市的交通主要干道路面照明的平均照度，均大大高于我國(guó)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的照度值。這種盲目追求路面亮度的現(xiàn)象，不僅照成了電能的過(guò)度浪費(fèi)，而且還產(chǎn)生了照明眩光，光污染等問(wèn)題，其照明的負(fù)面效應(yīng)較為突出。

（4）管理問(wèn)題

由于城市路燈照明系統(tǒng)管理制度的不完善，造成只重建設(shè)輕管理的現(xiàn)象較為普遍，特別是照明工程竣工后，照明設(shè)施的維護(hù)管理工作未能跟上，以至不少工程出現(xiàn)亮燈率低，照明效果急劇下降的現(xiàn)象。

三、數(shù)據(jù)推動(dòng)智慧城市照明建設(shè)

綜合考慮傳統(tǒng)照明管理不夠細(xì)致的問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更加智能化的管理并達(dá)到高效節(jié)能目的，構(gòu)建了新的大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧城市照明管理系統(tǒng)，它充分融合先進(jìn)的通信、傳感、云計(jì)算等多種現(xiàn)代化科技手段，使照明在滿足公共照明需求的基礎(chǔ)上更為智能，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)由以下三層構(gòu)成：

（1）感知層：由多種傳感器、單燈控制器、防盜報(bào)警末端三部分構(gòu)成。傳感器模塊包括攝像頭、噪聲監(jiān)測(cè)傳感器、空氣污染監(jiān)測(cè)器、溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧感應(yīng)器、亮度傳感器、紅外感應(yīng)器等，可采集路燈周圍環(huán)境數(shù)據(jù)信息。單燈控制器可采集路燈運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，路燈監(jiān)控終端（RTU）可采集路燈用電量、運(yùn)行狀態(tài)等信息。

（2）網(wǎng)絡(luò)層：路燈監(jiān)控終端（RTU）和監(jiān)控中心之間采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，路燈監(jiān)控終端（RTU）與每盞路燈單燈控制電纜防盜末端之間的通訊通過(guò)電纜線載波通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（3）應(yīng)用層：綜合利用采集到的各類數(shù)據(jù)信息及電網(wǎng)、氣象等相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析，并通過(guò)分析的結(jié)果反饋到各分支路燈監(jiān)控終端，實(shí)現(xiàn)智能路燈的自適應(yīng)調(diào)節(jié)亮度從而達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí)，可輔助實(shí)現(xiàn)檢測(cè)路燈工作狀況，提供路燈故障類型報(bào)警及故障地點(diǎn)通知等功能。

除了對(duì)照明輸出支路、供電配電柜、路燈的電流、電壓、功率和能耗信息進(jìn)行采集外，系統(tǒng)還可采集諸如氣象數(shù)據(jù)、車流量和地理位置等信息，這些必將形成海量的數(shù)據(jù)。充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，動(dòng)態(tài)分析并挖掘城市各項(xiàng)信息需求，輔助管理決策者。

四、發(fā)展前景展望

可以預(yù)見(jiàn)在不久的將來(lái)，大數(shù)據(jù)將遍布智慧城市的方方面面。本文構(gòu)建的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧城市照明管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以對(duì)其功能進(jìn)行擴(kuò)充和延展，為后續(xù)智慧城市的建設(shè)提供有效數(shù)據(jù)。

五、結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)智慧城市照明建設(shè)中存在的困難和問(wèn)題，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)提出了智慧城市照明系統(tǒng)框架，可對(duì)現(xiàn)有路燈進(jìn)行改造，通過(guò)在路燈上安裝多種傳感器、控制器和通信模塊，可方便快捷地實(shí)現(xiàn)破壞程度低、范圍覆蓋廣、建設(shè)成本低、智能化程度高的智慧城市信息感知網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，可以為我國(guó)的智慧城市照明建設(shè)提供有力支撐。

參考文獻(xiàn)

[1]趙振營(yíng)，耿方方.大數(shù)據(jù)在智慧城市中的作用分析[J].商丘師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，30（8）：129-131.

[2]朱滿英.城市路燈設(shè)施運(yùn)行與維護(hù)工程管理探討[J].科技風(fēng)，2014，0（2）：131-132.

[3]余娜，李濤.大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧城市照明建設(shè)中的應(yīng)用分析[J].智能城市，2018，19：125-126.

浙江恒力電力承裝有限公司照明工程分公司（杭州臨安路燈管理所），浙江杭州?311300