城市智慧照明控制系统研究与实现

马恩明

龙腾照明集团有限公司 江苏高邮 225600

智慧照明是智慧城市的重要组成部分，也是智慧应用领域的热点之一。随着科学技术的进步，智慧照明被赋予了更多的内涵。而在智慧照明系统实际设计应用过程中，除了需要以往传统的照明设计外，其若干关键技术仍有待进一步的研究和探讨。《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》中明确：按照走集约、智能、绿色、低碳的新型城镇化道路的总体要求，推动一代信息技术创新应用，积极发展民生服务智慧应用，有效提高城市综合承载能力和居民幸福感受。《“十三五”国民经济和社会发展规划纲要》中强调：推进能源消费革命，实施照明系统升级改造等重点工程。《“十三五”节能减排综合工作方案》中指出：综合采取节能减排系统集成技术，推动照明等系统优化升级。从智慧城市发展的角度来看，我们迫切需要集约、智能、绿色、低碳的民生服务类的智慧应用，以提升居民的幸福感和满意度。从智慧照明发展的角度来看，我们迫切需要对现有照明系统改造升级，以实现节能减排的目标。

1 智慧照明系统介绍

我们结合当前国内外计算机技术、软件技术、硬件技术、通信技术，对某市智慧照明管理系统进行设计，总体设计思路如下：软件构架采用最新的微软.Net框架，使用C语言进行编程，数据库使用微软SQLServer2005设计。硬件支撑设备通过升级工控机、服务器，增加光端机、路由器、硬件防火墙等设备实现。智慧照明系统创造性地将原独立运行的照明监控、单灯控制、视频监控、车辆管理、资产管理、办公管理等分系统进行有机集成。全处各级领导和部门登录统一管理平台，按照各自分配的权限，登录各自相关业务界面，达到工作便捷、管理高效的目的。智慧照明系统做到系统之间的相互融合，实现模块间功能的融合、数据的共享，搭建成淮安市照明管理物联网大数据综合管理平台。该平台功能丰富、集成度高，实用性强。智慧照明系统利用照明监控物联网和互联网结合的双组网方式，构建了既具备照明监控核心功能的用户自主网络，又可方便与其他系统对接而形成数据共享的服务网络。成功解决了系统安全性与开发性之间的矛盾，使系统在独立的网络内安全运行的同时，兼顾数据的互通共享。可与市政网格化管理系统、数字城管系统等数字平台进行对接，为今后接入智慧城市体系做好准备。以C/S+B/S+手机APP的系统架构，实现在同一地图界面上准确定位所属照明设施，支持按比例缩放及操作，分层次分形态真实反映所属设施（包括控制箱、灯杆、车辆及其他资产对象等信息）状态，如坐标、杆型、故障、开关灯等。

2 智慧照明系统的关键技术

2.1 数据中心

智慧照明系统，已经从狭义的角度向广义的角度发展和延伸。若多源化、多部门、多类型的数据在前端统一采集后，再按照以往的方式分别传输至各主管部门，那么又造成了“烟囱”现象的出现，不但增加了整体建设成本，而且影响到部门间数据的互联和互通。结合国家智慧城市的总体部署要求，建议在智慧城市的总体框架下，将所有智慧照明系统所采集到的数据，统一存储至智慧城市数据中心内，或统一租赁私有云、公有云进行存储和管理。这样各个部门无需再新建机房或扩充机房，极大地降低建设成本，有效地节约了空间资源;同时，更有利于各部门之间数据的充分共享和二次利用。

2.2 地理信息系统

现有的照明控制类软件，对于其管理的灯具对象只是单一的列表或树状图的形式显示，而对于其实际位置根本不关心，没有空间维度的具体映射，用户体验较差。通过调用百度地图a p i绘制区域的地理信息。用户录入的对象经纬度数据，经过系统处理后以G I S技术显示在地图上，并配合直观的图形结果，典型的应用有：路灯布局，路灯运行状态显示，故障灯具定位，传感器分布显示等。百度地图显示范围广泛，内容丰富，但其在显示的精度最高1 0m左右。而城市照明系统的灯杆具有大分布，小聚集的特点。常见的采光对象如工厂、场馆、桥梁密布着几十栈甚至上百栈灯具，这时百度地图在局部区域显示不够细腻。为解决这一问题，我们引入人工地图：通过本地导入目标区域的平面图，矢量格式，根据需求在该图上配置相关的灯具图标，在百度地图下形成高精度的二级地图显示。局部精确和总体概况的综合展示，多角度展示了灯具在立体空间的地理信息，更具形象感。

2.3 与智慧交通系统衔接

智慧照明系统的摄像机、微波传感器和空气检测仪等图像和数据，通过通信网络传输至智慧城市数据中心内。智慧交通系统通过智慧城市数据中心身份认证后，统一调用相关图像和数据，实现交通监控、交通数据采集和环境检测等数据共享。同时，智慧交通系统通过智慧照明系统的音柱广播、信息显示屏等外延设施，发布道路交通突发事件等语音、文字信息。

2.4 基于规则的故障诊断专家系统

专家系统作为具有大量的专业理论性知识与经验性知识的程序系统，能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题。公共照明智能化监控系统中嵌入基于规则推理的专家系统，以解决复杂的LED灯具故障诊断问题。单灯在发生故障时，传感器会及时将该时刻的电压、电流、温度、湿度、功率和亮度等参数及时推入到数据库中，构成专家系统的事实库。

3 结语

本文中所开发的城市智慧照明控制系统是借助软件技术、通信技术、自动化技术和云技术将分散的照明对象进行集中管理。今后的研究工作将从以下几个方面深入下去：①系统集成的控制算法朝着更加智慧的方向演进，如深度学习、意念控制等。②将该套控制系统推广到其它实时控制领域，如智能楼宇中空调、压缩机、电梯等设备的监控。③在系统实践检验中，对通信稳定性、操作便捷性等方面加以持续的改进和完善。