城市智慧照明系统体系架构研究

任宏斌

张家口市夜景照明管理中心 河北 张家口 075000

1 智慧照明概念

近年来，伴随我国城市化进程的不断推进，人们对城市照明的关注度逐年提高，对其功能特性，无论从专业技术还是管理服务方面，都提出了更多更高要求。“三分建设、七分管理”，随着城市照明设施规模的不断扩大，数字化城管工作的深人推进，如何对城市照明设施进行动态、智能化管理，成为一个新的课题，摆在了所有城市照明人面前。

源于对城市路灯进行自动控制的要求，从二十世纪九十年代发展而来的路灯“三遥”系统，将计算机技术与通信技术相结合，实现了对城市每个单条路段的照明设施自动远程监控的目标，从而大大节省了人力物力，提高了工作效率，在照明设施自动化管理方面迈出了一大步。而随着科技进步，经济结构的转型，国家在改善城市人居环境，特别是城市照明方面，大力提倡发展新能源、采用新光源、应用新技术推进节能减排，最终实现绿色照明，为适应这一新的形势，城市照明设施监控管理系统也面临新的问题和发展机遇。

智慧照明是利用信息化的手段，整合物联网技术，以照明区城管理、照明设施部件管理、事件管理、综合评价体系、管理业务流程以及原照明监控管理系统，车辆定位等其他系统的城市管理手段，实现精确、敏捷、高效的照明管理，实现人、物和物物互通。智慧照明基于城市照明数字化管理的"一张图”，促进信息集成与共享，解决数据瓶领，推动基础信息(特别是地理信息)的无障碍普及应用。同时应用物联网技术，提供更准确、更及时的信息资源，为应用部门提高信息化水平奠定基础条件，减少投人、节约经费，推动信息产业发展迈上新台阶。

2 统一门户概念

统一门户是一个旨在服务照明管理全体的集信息获取、发布、反馈、分析、交流、监控、资源共享，预警发布为一体的一站式门户，同时也是用户进行网上办公、协同工作的平台。统一门户利用统一的认证方式，通过提供统一的用户管理控制，整合现有业务系统的访问控制，为各部门、各级基层用户、各级领导按照角色提供统一接入点，实现单点登录，打破多点登录、人口分散的现状。通过权限控制，登录用户在可控权限内通过统一门户在同一个界面中进行日常事务处理操作，在同一界面上呈现用户所需的工具和关联的业务。同时，利用中间件数据交换技术，提供各类数据信息的统计汇总显示，以及各类业务信息的通告，以最迅速的方式，最高效的方式向用户提供全面的应急信息和应用。

3 城市智慧照明统一门户体系架构

3.1 系统架构

城市智慧照明统一门户系统以门户概念为核心，集成各个业务系统，为用户提供高度集成的具有针对性的解决方案，同时将各业务子系统合理的关联起来，从全局的层面上为用户提供更加丰富信息资源。该架构灵活、易于扩展、可以方便的接人其它功能。系统由接人层、表现层、应用层、服务层、数据层、物理硬件网络层等组成。

3.1.1 接人层

利用城管通、电话、手机、监测终端等设备，通过这此人机交互界面将公众报修信息、照明监测信息、领导督办信息、日常巡查报票信息等方便的接入系统，并可以按照需要进行扩展，体现出良好的适应性。

3.1.2 表现层

为用户提供统一登陆和身份认证服务，以及统一的系统入口，有效区分合法用户和非法用户。通过采用口令技术以及CA认证的方式来进行不同角色登录身份的认证。口令技术是用户在登陆系统时，必须输入用户名和相应的密码，系统验证正确后，方能进入。CA认证是用户在登陆系统时，系统将提示用户输入电子签名证书载体的PN码，当PIN码正确时，系统将通过安全应用支撑服务器(密码服务器)验证用户证书，当确定该证书的合法性之后，才允许用户登陆系统。该层通过统一门户为用户提供友好登录界面，由于用户采用单点登录的方式进入系统后进行有权限的操作，从而避免了重复登录各子系统的现象。通过该层，将各个不同系统的信息内容放在一个统一的页面上进行展现。

3.1.3 应用层

用户登录系统后，可以根据自己的权限进行相关的应用操作，该层主要包括照明监控系统应用、生产管理系统、地理信息系统、车辆定位系统、视频监控系统、综合评价系统等，同时可以跟据实际业务情况进行很方便的扩展。

3.1.4 服务层

该层提供的实时监控数据，建立照明业务所需的各个系统，实现照明管理的数字化，提供监控事务、日常业务处理，GIS服务，GPS服务、安全等服务。

3.1.5 数据层

数据层是系统数据存储和管理的中心，由系统基础地形数据库、业务数据库、动态监控数据库，事件部件数据库、多媒体数据库等组成。其中基础数据库包括空间地理信息数据；业务数据库包括工作中业务管理数据、综合评价数据、共享查询数据、辅助数据等；多媒体数据可靠包括案卷管理数据、多媒体文档数据等；动态监控数据库包括照明监控实时数据；部件事件数据库包括照明设备的部件、事件等数据信息。

3.1.6 硬件网络层

硬件与网络层是系统运行的物质基础。系统涉及的网络主要包括运行管理系统核心网络、公众服务网、无线通信网、公众电话网、互联网等。系统涉及的硬件设备主要包括工作站、服务器、存储备份系统以及相关的移动设备及操作系统等。

系统采用B/S和C/S相结合的方式，在向用户统一展现所关注的信息时，将已有的基于C/S结构的照明监控系统、地理信息录入等系统通过中间件关联起来，将用户关注的信息通过统一门户展现给用户。从而使得整个系统架构更为科学，系统运行效率更高。

B/S和C/S相结合的结构体系设计，实现MIS(管理信息系统)、CIS(地理信息系统)一体化集成和远程应用，使系统具有较强的扩展性、灵活性、易维护性。

3.2 系统功能

3.2.1 城市智慧照明综合管理平台门户系统

主要包括地理信息系统、照明监控系统、生产管理系统、地理信息系统、车辆定位系统、综合评价系统、指挥调度系统、视频监控系统、办公自动化系统、构建与维护系统等。

3.2.2 地理信息系统

地理信息系统作为统一门户系统的依托，整个照明管理系统基于“城市一张图”，在电子地图上反应相关照明资产信息相关信息以及拓扑关系结构，并和照明监控系统实现联动，在地图上动态的反应开关灯状态以及故障信息，同时可方便的进行事件、部件信息定位以及相关信息统计，并利用电子地图进行空间数据分析[1]。

3.2.3 城市照明监控系统

实现对运行设备的自动控制，并且进行实时监测，如监测开关灯状态、接触器状态、电压电流参数信息等，故障发生时能主动报警，同时能够对数据查询统计，以报表或统计图的方式动态的反应设备运行情况。

3.2.4 生产管理系统

利用无线采集设备、坐席设备以及相关的软件系统平台，建立信息采集、呼叫受理、案卷建立、任务派遣、任务处理，处理反馈、核查结案等流程，与管理阶段的发现问题、任务派遣、处理问题相对应，实现对任务事件的受理、派修管理、过程控制以及完备的事件查询等功能，使得日常生产管理事件的处理能够及时可控，全程共享。

3.2.5 车辆定位系统

通过安装CPS车辆定位终端设备，实现对车辆实时位置的查看，历史轨迹回放，相关的数据统计分析以及车辆基本信息管理等功能，使相关人员能够一目了然的查看维护人员赶赴现场的进度。

3.2.6 视频监控系统

整合已有的视频监控功能，更为真实地了解亮灯情况，及时、准确地展示保供电任务的执行效果。

3.2.7 综合评价系统

建立一套完备的综合考评体系，通过对考评权重的管理，实现对数字照明管理中相关事情的处理情况进行考评，主要包括对各部门、各管辖区城、各岗位的综合评价，根据考评体系可以对评价的结果进行自动打分，可以作为对员工工作考核的依据，在促进工作效率，降低故障率的情况下，也提高市民和领导的满意度。

3.2.8 协同工作系统

协同工作系统把照明管理日常业务中的部件、事件等相关信息以及单位、部门、组群、个人等办公主体进行及时高效、有序可控、全程共享的沟通和处理，提供给各级领导和业务人员信息实时监控和直观展示的平台，是整个系统的重要环节。主要实现城市网格化管理办公自动化，图、文、表、业务管理一体化，实现对案卷信息的分派、签收、督办、协同响应、公文发布、信息查询、资产信息管理以及个性化定制等功能。

3.2.9 构建维护系统

构建维护系统是系统管理员使用的工作平台，是照明统一门户系统的重要组成部分，管理员可以快速搭建、维护照明管理业务，设置组织机构，完成工作表单内容样式调整、业务流程修改、人员权限变动、系统数据备份等日常维护工作。主要实现对组织机构管理、工作流管理，部件事件管理、用户角色权限管理以及统计查询等功能[2]。

3.3 系统实现

3.3.1 统一用户管理门户

系统的各个子系统之间实现无缝结合，系统提供统一的登录门户，用户登录后根据不同的权限来进行不同的操作。统一用户管理门户将提供一个通用的用户，组织，岗位模型，管理门户平台的目录树；将管理集成到门户中的这些应用系统，控制用户对这些系统的访问权限，并对门户的单点登陆提供支持；通过处理人事系统的员工，组织，岗位变动事件和统一流程处理，保证企业信息的一致性，安全性，并且减轻各个系统的维护工作。

3.3.2 数据统一集中管理和共享

系统平台以GIS地理信息系统为依托，综合利用B/S和C/S相结合的方式，根据不同的用户权限，对数据进行统一管理。在网络环境中集中管理存储资源池，通过硬件和数据集成，可以有效地利用基础设施，在改善应用、网络和数据的性能和可用性的同时，降低总的运营成本，通过简化资源，标准化系统和应用，改变用户环境中存在的多个应用，多个数据库的不合理布局，用更少的服务器，集中的应用和数据库保持一致性和可用，减少应用和数据库支持，通过消除冗余来降低总体成本，改善系统性能。由于各个子系统之间存在交互和相关的数据，可以通过数据共享使各个部门更充分地使用已有数据资源，减少资料收集，数据采集等重复劳动和相应费用，同时更好的实现数据的统一集中管理[3]。

3.3.3 系统架构整体方案优化

系统实现OA、MIS、CIS的一体化集成，并且通过企业服务总线，集成"数字规划体系"下的各应用系统，不同的应用系统采用组件化和构件化设计，作为独立的插件集成到框架中，从而实现了不同系统的数据和业务的集成。各个子系统以“总线”的方式搭载系统框架上。有效的实现数据的统一集中管理和共享。同时，各个子系统为以后的系统扩展接口；在系统的界面上采用统一的风格，用户一次登陆，根据权限不同进行不同的操作；通过合理的共享数据减少硬件设备和系统建设的投入。

3.3.4 Web service中间件进行数据交换

为了实现对传统数据库访问方式的封装，系统首先定义一个Web服务，这个Web服务与用户的操作关联，实现用户信息处理的一系列方法，这些方法就组成了这个Web服务的接口。

为了实现中间件的可扩展性，系统不在中间件的Web方法中直接实现对数据库的操作。而是先定义一个虚类DBOperator，在这个虚类中定义了对数据库操作的接口，包括数据库的打开和关闭，事务的开始、事务的递交和回滚等。这样，Web服务中间件的每个WebMethod 就仅仅是调用了DBOperator对象的相应的成员函数，从而更好的保证服务的可扩展性[4]。

3.4 系统特点

易扩展性：智慧照明统一门户体系结构是动态的、应用程序间的集成，具有即时扩展能力，为系统提供了良好的扩展性。

跨平台应用：系统通过Web service作为中间件进行数据交换，由于Webservice基于开放的http、SOAP、WSDL，UDDI，可以很好的做到跨系统平台间的集成。使用方便：针对开发人员而言，各子系统内部进行良好的封装，对外通过Web service提供服务，可以将这个Web服务象本地组件一样被应用；针对用户而言，系统提供了良好的个性化定制服务，用户可以根据自己的选定制定符合个人习惯的空间。

近年来，伴随我国城市化进程的不断推进，人们对城市照明的关注度逐年提高，对其功能特性，无论从专业技术还是管理服务方面，都提出了更多更高要求。“三分建设、七分管理”，随着城市照明设施规模的不断扩大，数字化城管工作的深人推进，如何对城市照明设施进行动态、智能化管理，成为一个新的课题，摆在了所有城市照明人面前。

源于对城市路灯进行自动控制的要求，从二十世纪九十年代发展而来的路灯“三遥”系统，将计算机技术与通信技术相结合，实现了对城市每个单条路段的照明设施自动远程监控的目标，从而大大节省了人力物力，提高了工作效率，在照明设施自动化管理方面迈出了一大步。而随着科技进步，经济结构的转型，国家在改善城市人居环境，特别是城市照明方面，大力提倡发展新能源、采用新光源、应用新技术推进节能减排，最终实现绿色照明，为适应这一新的形势，城市照明设施监控管理系统也面临新的问题和发展机遇。

4 结束语

城市智慧照明统一门户平台集中于完成照明管理过程中的业务目标，将其人机界面映射到一个统一的入口，提供统一的权限认证，实现了CIS系统、照明监控系统、生产管理系统、车辆定位系统、视频监控等系统以及待扩展系统的有机整合，极大程度的共享资源，使照明管理工作更加规范化、科学化。