智慧路灯管理系统中的物联网技术应用研究

◆刘 武

智慧路灯管理系统中的物联网技术应用研究

◆刘 武

（普洱学院继续教育与职业教育学院 云南 665000）

在市政公共服务的路灯照明系统中，能源的消耗通常都比较大。所以，为了能够有效控制能源的消耗，本文主要在对当前的路灯照明系统的运行情况、现场应用情况深入分析的基础上，考虑采用当前主流的物联网技术来实现路灯管理系统的整合与设计，以便可以更好地实现对各类环境、电参数等实时信息或数据的采集；同时，还可以采用多场景的控制模式，对路灯进行更加精细化的管理。

智慧照明；电力载波；节能

0 引言

当前，我国的城市市政照明体系中，采用的照明控制系统有多种，通过全面的梳理，可以发现这些控制系统除了有比较原始的人工切换式系统、定时控制系统等相对比较老旧的系统外，还逐渐出现了具有遥控、遥测以及遥信等特征的数字化控制系统。这些新型的控制系统中，目前还只可以实现对支路开发的控制与监测，且在实际应用中尚存在诸多缺陷，如：

（1）难以对路灯的亮度进行实时调节与控制，容易造成能源的浪费；

（2）能够使用的控制方式也比较单一；

（3）整个系统的信息化水平比较低；

（4）在实际应用中的运行与维护成本比较高。

正是考虑到上述问题，本文才考虑设计一种基于现代物联网技术的智慧化路灯控制与管理系统，以便能够实现对路灯照明系统更加精细化、智能化的管理。在该系统中，可以通过当前主流的空间数据挖掘技术，以及照明数据统计技术等，实现对大范围内照明统线路网络结构、能耗、节能效果、照度分布现状，以及所有设施与故障的更加直观的展现；这样，就可以更大程度地实现路灯照明系统信息化水平的提升，同时有效控制和降低能源的消耗与系统维护的成本。

1 总体设计

根据系统的设计与应用特点，在整个系统中共设置了5个不同的层，可以实现不同层之间的相互整合，便于实际应用中的扩展与维护，进而有效提升整个系统的可靠性。本节将对这几个层进行具体说明。

（1）感知层

在该层中，主要利用各类感知设备和传感器，对系统运行现场的光照强度、车流量信息、人流量信息、温度、电缆安全等信息进行采集，实现整个设备或外部环境的实时感知，是整个系统中的最关键的部分。

（2）设施层

在该层中，所包含的组件或设备主要有：路灯智能集中控制器、单灯控制器、通讯组件、网络管理模块、受控节能路灯、配电设施等。对于这些设备，单灯控制器主要用于对现场的传感器与路灯进行调配与控制，且可以独立进行使用。此外，还可以作为整个系统的最小组成单元，来实现对受控平台的协同与管理；系统中的集中控制器，为整个系统的台区汇聚中心，能够实现对最多1024路单灯控制器的管理，在使用中，该控制器可以对本区域自动组网，并同时接收源于物联网云平台的各类命令，在经过命令的解析后，就可以向对应的单灯控制器进行发送；设施层中的网管部分，则主要负责对网络环境进行配置，以及实现对网络中各类信号的转换，确保整个网络的联通。

（3）传输层

该层主要用于实现系统中不同层之间的信息传输。作为一种承上启下的中间层，该层可以采用的方式则主要包括现场总线传输、无线传输等不同的方式，这里，能够采用的无线传输主要包括了GPRS、Rfid、ZigBee以及Wifi等；可以实现整个系统中不同设备、不同层之间的信息与数据交换与传输。

（4）数据层

系统中的数据层，可以被视为所有层中的核心，可以实现对系统中所涉及到的海量数据与信息的存储与管理；同时，在使用中还可以实现各类存储设备容量的平滑与升级。在具体的应用中，可以根据实际的情况与需要，以其形式进行更加灵活的配置，不过，通常应该包括空间数据库、业务数据库、支撑数据库以及生产数据库等。

（5）用户层

在该层中，可以为各类用户提供基于手机、电脑以及大屏等主要设备更加统一的入口，实现与系统的信息交互与数据传输，从而为用户的实际应用提供更加便利地信息查询、发布、任务管理以及事件的定位等。

2 平台软件开发

就整个智慧路灯的综合管理系统来说，其中使用与运行的软件主要包括：操作系统、数据库平台、地理信息平台、各类程序的发布中间件，以及网络病毒的防御软件等。在所有相关软件的选型中，所基于的基本原则就是要实现整个系统的安全与稳定，这样才可以更大程度的节约成本。

具体来说，系统开发中的软件环境主要采用微软所推出的.net框架，可以为互联互通的应用系统开发提供更加便利、敏捷的构建途径，相关的软件体系以各类标准为基础，实现更加通联的、适应性更佳的软件开发环境；系统开发环境则主要基于J2EE架构，在该架构中，主要包含了比较丰富的组件、服务框架以及相应的技术层次，并且在应用中可以为开发人员提代比较通用的规格，确保系统具体最佳的兼容性。此外，软件通过B/S模式的使用，使得用户可以利用各类终端中的IE浏览器来获得各项服务与操作。本节，将对主要的模块进行说明。

2.1 地理信息模块

以百度公司所推出的GIS服务框架为依托，可以实现对路灯照明系统GIS管理的综合图，从而实现在一张GIS图上完成所有业务功能栏的全方位展示。具体而言，可以实现如下的功能：

（1）实现区域化的综合管理，就是针对不同的监管区域来实施各项管理功能；

（2）基于相关设备的GIS定位功能，就是在相关硬件设施的支持下，实现系统中所有设备的实时定位；

（3）系统中各类设备的远程控制，就是利用控制技术对相关设备进行远程化的控制；

（4）各类报警数据的钻取，就是在系统的支持下，实现系统中各类告警信息或数据的钻取；

（5）基于区域的分类查询，就是根据实际应用的具体区域，对每种设备的信息进行查询。

2.2 路灯工作状态模块

整个系统中的路灯工作状态模块，可以在一张图或菜单目录的帮助下，通过选中的任意一种前端设备，对各个设备的当前运行状态进行实时查看，并获取及时的参数信息，包括电压、电流、功率等，此外，还可以获得路灯运行过程中的当前照度、累计运行时间，通讯状态、剩余寿命以及状态评估等比较宏观的信息或参数，为管理人员的查看提供便利，从而为系统管理工作中的计划拟制提供全方位的数据支撑；不仅如此，整个系统在长时间的运行过程中，还可以不断积累系统运行与使用数据，为事后的事件分析提供更加可靠数据支持与第一手资料。

2.3 能耗管理分析模块

利用系统中的能耗管理分析模块所提供的相关功能，可以在全面掌握整个区域的路灯照明所消耗的能源的情况下，对其不同年度、季度、月度以及每日和每时的电量消耗情况进行分析；同时，还可以通过图表、曲线以及柱状图等更加直观的方式，为用户提供结果展示，便于相关部门的决策人员，可以根据真实的数据和情况制定出更加高效的节能减排措施。

3 结束语

本文以当前主流的物联网理念与技术为基础，构建了智能化的路灯管理系统，可以实现对大范围区域内路灯照明时间的自动控制与管理，这样，路灯的照明模式就可以进行自动化的选择。在实际操作与使用中，可以根据路灯的实际运行环境的具体情况，如时间、光照度、人流量以及车流量等，对路灯进行单个、整体的全面控制，切实提高整个系统在真实应用环境中的节能性，并保证系统性能的更加高效。

[1]谢文超-新型城镇路灯照明系统节能研究[M]. 天津: 天津大学，2015.

[2]赵柱博，张波智慧照明通信协议DALI调光控制装置的检测方法田上海:光源与照明，2017.

[3]朱宝华基于物联网技术的智能路灯控制系统设计[J]. 南京无线互联科技，2018.