基于大数据的智慧照明控制系统的设计

何伟

摘要：为解决目前城市照明普遍能源利用率不高的问题，该文设计了基于大数据的智慧照明控制系统，系统由智能感知层、网络传输层、大数据处理应用层构成，可实现实时采集城市照明设备的位置及运行状态信息，并根据相关传感器采集的环境参数，通过大数据分析为不同环境参数下的路段提供个性化决策支持，同时为城市智能交通、智慧安防等智慧城市建设提供有效的技术支撐。

关键词：大数据；物联网；智慧照明；远程监控；管理平台

中图分类号：TP315 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）35-0153-02

Design of Intelligent Lighting Control System Based on Big Data

HE Wei

（Department of Information Technology， Suzhou Industrial Park Institute of Vocational Technology， Suzhou 215000， China）

Abstract： In order to solve the problem of low utilization rate of common energy in urban lighting， a smart lighting control system Based on big data is designed in this paper. The system consists of an intelligent sensing layer， a network transmission layer and a big data processing application layer， which realizes real-time acquisition of urban lighting equipment. Based on the environmental parameters collected by the relevant sensors， provide personalized decision support for the road sections under different environmental parameters through big data analysis， and provide effective technical support for the construction of smart cities such as urban intelligent transportation and smart security etc.

Key words： big data； internet of things； intelligent lighting control system； remote monitoring； management platform

1 背景

近年来，我国城市照明行业高速发展。据国家统计局数据显示，从2004-2013年十年间，我国城市道路照明路灯数量由1，053.13万盏增加到2，199.55万盏，年平均增长率达到8.53%，近几年的发展势头更为迅猛。在城市道路照明控制方面，我国在城市绿色照明智能化控制方面已取得显著成效。根据道路照明委员会的统计，在全国811座城市中已有263座城市的道路管控采用“无线三遥（遥控、遥信、遥测）”。随着智能控制系统的快速发展，数据采集的规模也进入了大数据级别[1-2]。

本项目结合大数据技术提出了智慧照明系统体系框架，通过对现有路灯进行改造，利用多种传感器、控制器和通信模块构建智能化程度高的智慧城市信息感知网络，该项目实时采集城市照明设备的位置及运行状态信息，不仅可以为城市提供全方位的路灯信息化运维服务，同时利用大数据平台，通过对各类现场采集的数据进行分析，挖掘城市路灯运行与电网、气象、环境等的相关性，为不同环境参数下的路段提供个性化决策支持，同时也可以为城市智能交通、智能安防等提供有效的支撑[3-4]。

2 系统结构设计

本项目重点探索基于大数据技术的智慧城市照明管理，提出了一种包含多种传感器、中央控制器和通信模块的智慧照明系统架构，在此基础上，构建一个城市公共照明管理大数据平台[5]。系统分为智慧感知层、网络传输层与大数据处理应用层，系统结构图如图1所示。

智能感知层是城市照明智慧节能系统的感觉器官，通过各类智能传感器，实时捕捉照明线路覆盖区域的各类信息。采集的信息包括：

1） 照明设备各类信息，如：电流、电压、故障信息等；

2） 照明使用相关信息，如单位时间内通过人流量、车辆数等；

3） 环境参数：光照度、温度、湿度、空气污染物监测、噪声监测等。

项目应用集成方便的各类传感器，尽可能充分的采集照明现场的各类信息，从而应用层的大数据处理中心为每一条照明线路甚至细化到某一段照明路线上，推理出精细化、个性化的照明策略。

传输层主要实现感知层和应用层的数据双向传输。首先智能感知层的数据采集终端的将采集的数据发送给网关节点，网关节点通过4G网络连接，将采集的设备及环境参数传送到应用层供其处理。应用层可通过传输层发送控制及各类配置命令，控制照明设置的状态。

大数据处理应用层是城市照明系统的“大脑”，智能照明控制策略体现了整个系统的智能化程度。综合利用采集到的各类数据信息及环境参数相关信息，实现大数据分析，并通过所分析的结果反馈到各分支路灯监控终端，实现个性化的自适应调节亮度从而达到节能的目的。同时，可辅助实现实时监测路灯工作状况，提供路灯故障类型报警及故障地点通知等功能[6-8]。系统功能结构图如图2所示。

3 大数据处理中心

大数据处理中心中包括：数据源、数据采集、数据存储、数据处理和数据展示五个模块。从智能感知层采集的各类数据通过网络层传递到大数据处理中心作为数据源。通过对数据的分析及处理得到不同环境下的智能照明控制方案，使得照明控制方案打破传统的统一控制模式，按实际照明现场的不同情况，分析出特色的照明控制方案，提高节能效率。大数据处理中心结构图如图3所示。

4 结束语

我国城市公共照明普遍存在能源利用率不高的情况。本项目可根据大数据分析制定的照明决策，对于不同车流量或人流量分布的区域实施不同的照明策略，能够更高效的节约大量的电力资源，节能环保。并且项目利用路灯节点组成网络，形成整个城市道路的网络覆盖，利用各类传感器采集路灯周围环境数据信息，为智慧城市的建设提供技术及数据支持。

参考文献：

[1] 陈家军. 智能照明控制系统的应用现状及发展趋势[J]. 中国新技术新产品， 2016（1）：26-27.

[2] 王世福. 智慧城市研究的模型构建及方法思考[J]. 规划师， 2012（4）.

[3] 金燕云， 虞小林， 邹志革. 基于路灯的智慧城市信息化建设[J]. 电力信息化， 2012（2）：6-9.

[4] 张桂刚， 毕娅， 等. 海量物联网数据安全处理模型研究[J]. 小型微型计算机系统， 2013， 34（9）：2090-2094.

[5] 张春红， 裘晓峰， 夏海伦， 等. 物联网技术与应用[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2011： 14-25.

[6] 麦肯锡环球研究院. 大数据：创新、竞争和生产力的下一个前沿[EB/OL].http：//www.gisti-thnkbank.aa.cn/admin/upload/20130924-20121123.pdf.

[7] 维克托.迈尔.舍恩伯格. 大数据时代：生活，工作，思维的大变革[M]. 杭州： 浙江人民出版社， 2013.

[8] 赵国栋， 易欢欢， 糜乃军， 等. 大数据时代的历史机遇：产业变革与数据科学[M]. 北京： 清华大学出版社， 2013.