◆劉 武

智慧路燈管理系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用研究

◆劉 武

（普洱學(xué)院繼續(xù)教育與職業(yè)教育學(xué)院 云南 665000）

在市政公共服務(wù)的路燈照明系統(tǒng)中，能源的消耗通常都比較大。所以，為了能夠有效控制能源的消耗，本文主要在對(duì)當(dāng)前的路燈照明系統(tǒng)的運(yùn)行情況、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況深入分析的基礎(chǔ)上，考慮采用當(dāng)前主流的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)路燈管理系統(tǒng)的整合與設(shè)計(jì)，以便可以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)各類環(huán)境、電參數(shù)等實(shí)時(shí)信息或數(shù)據(jù)的采集；同時(shí)，還可以采用多場(chǎng)景的控制模式，對(duì)路燈進(jìn)行更加精細(xì)化的管理。

智慧照明；電力載波；節(jié)能

0 引言

當(dāng)前，我國的城市市政照明體系中，采用的照明控制系統(tǒng)有多種，通過全面的梳理，可以發(fā)現(xiàn)這些控制系統(tǒng)除了有比較原始的人工切換式系統(tǒng)、定時(shí)控制系統(tǒng)等相對(duì)比較老舊的系統(tǒng)外，還逐漸出現(xiàn)了具有遙控、遙測(cè)以及遙信等特征的數(shù)字化控制系統(tǒng)。這些新型的控制系統(tǒng)中，目前還只可以實(shí)現(xiàn)對(duì)支路開發(fā)的控制與監(jiān)測(cè)，且在實(shí)際應(yīng)用中尚存在諸多缺陷，如：

（1）難以對(duì)路燈的亮度進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)與控制，容易造成能源的浪費(fèi)；

（2）能夠使用的控制方式也比較單一；

（3）整個(gè)系統(tǒng)的信息化水平比較低；

（4）在實(shí)際應(yīng)用中的運(yùn)行與維護(hù)成本比較高。

正是考慮到上述問題，本文才考慮設(shè)計(jì)一種基于現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧化路燈控制與管理系統(tǒng)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)路燈照明系統(tǒng)更加精細(xì)化、智能化的管理。在該系統(tǒng)中，可以通過當(dāng)前主流的空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，以及照明數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍內(nèi)照明統(tǒng)線路網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、能耗、節(jié)能效果、照度分布現(xiàn)狀，以及所有設(shè)施與故障的更加直觀的展現(xiàn)；這樣，就可以更大程度地實(shí)現(xiàn)路燈照明系統(tǒng)信息化水平的提升，同時(shí)有效控制和降低能源的消耗與系統(tǒng)維護(hù)的成本。

1 總體設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用特點(diǎn)，在整個(gè)系統(tǒng)中共設(shè)置了5個(gè)不同的層，可以實(shí)現(xiàn)不同層之間的相互整合，便于實(shí)際應(yīng)用中的擴(kuò)展與維護(hù)，進(jìn)而有效提升整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。本節(jié)將對(duì)這幾個(gè)層進(jìn)行具體說明。

（1）感知層

在該層中，主要利用各類感知設(shè)備和傳感器，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的光照強(qiáng)度、車流量信息、人流量信息、溫度、電纜安全等信息進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)備或外部環(huán)境的實(shí)時(shí)感知，是整個(gè)系統(tǒng)中的最關(guān)鍵的部分。

（2）設(shè)施層

在該層中，所包含的組件或設(shè)備主要有：路燈智能集中控制器、單燈控制器、通訊組件、網(wǎng)絡(luò)管理模塊、受控節(jié)能路燈、配電設(shè)施等。對(duì)于這些設(shè)備，單燈控制器主要用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器與路燈進(jìn)行調(diào)配與控制，且可以獨(dú)立進(jìn)行使用。此外，還可以作為整個(gè)系統(tǒng)的最小組成單元，來實(shí)現(xiàn)對(duì)受控平臺(tái)的協(xié)同與管理；系統(tǒng)中的集中控制器，為整個(gè)系統(tǒng)的臺(tái)區(qū)匯聚中心，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)最多1024路單燈控制器的管理，在使用中，該控制器可以對(duì)本區(qū)域自動(dòng)組網(wǎng)，并同時(shí)接收源于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的各類命令，在經(jīng)過命令的解析后，就可以向?qū)?yīng)的單燈控制器進(jìn)行發(fā)送；設(shè)施層中的網(wǎng)管部分，則主要負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行配置，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中各類信號(hào)的轉(zhuǎn)換，確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通。

（3）傳輸層

該層主要用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中不同層之間的信息傳輸。作為一種承上啟下的中間層，該層可以采用的方式則主要包括現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸、無線傳輸?shù)炔煌姆绞?，這里，能夠采用的無線傳輸主要包括了GPRS、Rfid、ZigBee以及Wifi等；可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)中不同設(shè)備、不同層之間的信息與數(shù)據(jù)交換與傳輸。

（4）數(shù)據(jù)層

系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)層，可以被視為所有層中的核心，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中所涉及到的海量數(shù)據(jù)與信息的存儲(chǔ)與管理；同時(shí)，在使用中還可以實(shí)現(xiàn)各類存儲(chǔ)設(shè)備容量的平滑與升級(jí)。在具體的應(yīng)用中，可以根據(jù)實(shí)際的情況與需要，以其形式進(jìn)行更加靈活的配置，不過，通常應(yīng)該包括空間數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、支撐數(shù)據(jù)庫以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫等。

（5）用戶層

在該層中，可以為各類用戶提供基于手機(jī)、電腦以及大屏等主要設(shè)備更加統(tǒng)一的入口，實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)的信息交互與數(shù)據(jù)傳輸，從而為用戶的實(shí)際應(yīng)用提供更加便利地信息查詢、發(fā)布、任務(wù)管理以及事件的定位等。

2 平臺(tái)軟件開發(fā)

就整個(gè)智慧路燈的綜合管理系統(tǒng)來說，其中使用與運(yùn)行的軟件主要包括：操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫平臺(tái)、地理信息平臺(tái)、各類程序的發(fā)布中間件，以及網(wǎng)絡(luò)病毒的防御軟件等。在所有相關(guān)軟件的選型中，所基于的基本原則就是要實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，這樣才可以更大程度的節(jié)約成本。

具體來說，系統(tǒng)開發(fā)中的軟件環(huán)境主要采用微軟所推出的.net框架，可以為互聯(lián)互通的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)提供更加便利、敏捷的構(gòu)建途徑，相關(guān)的軟件體系以各類標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)更加通聯(lián)的、適應(yīng)性更佳的軟件開發(fā)環(huán)境；系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境則主要基于J2EE架構(gòu)，在該架構(gòu)中，主要包含了比較豐富的組件、服務(wù)框架以及相應(yīng)的技術(shù)層次，并且在應(yīng)用中可以為開發(fā)人員提代比較通用的規(guī)格，確保系統(tǒng)具體最佳的兼容性。此外，軟件通過B/S模式的使用，使得用戶可以利用各類終端中的IE瀏覽器來獲得各項(xiàng)服務(wù)與操作。本節(jié)，將對(duì)主要的模塊進(jìn)行說明。

2.1 地理信息模塊

以百度公司所推出的GIS服務(wù)框架為依托，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈照明系統(tǒng)GIS管理的綜合圖，從而實(shí)現(xiàn)在一張GIS圖上完成所有業(yè)務(wù)功能欄的全方位展示。具體而言，可以實(shí)現(xiàn)如下的功能：

（1）實(shí)現(xiàn)區(qū)域化的綜合管理，就是針對(duì)不同的監(jiān)管區(qū)域來實(shí)施各項(xiàng)管理功能；

（2）基于相關(guān)設(shè)備的GIS定位功能，就是在相關(guān)硬件設(shè)施的支持下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中所有設(shè)備的實(shí)時(shí)定位；

（3）系統(tǒng)中各類設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，就是利用控制技術(shù)對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程化的控制；

（4）各類報(bào)警數(shù)據(jù)的鉆取，就是在系統(tǒng)的支持下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各類告警信息或數(shù)據(jù)的鉆??；

（5）基于區(qū)域的分類查詢，就是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的具體區(qū)域，對(duì)每種設(shè)備的信息進(jìn)行查詢。

2.2 路燈工作狀態(tài)模塊

整個(gè)系統(tǒng)中的路燈工作狀態(tài)模塊，可以在一張圖或菜單目錄的幫助下，通過選中的任意一種前端設(shè)備，對(duì)各個(gè)設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)查看，并獲取及時(shí)的參數(shù)信息，包括電壓、電流、功率等，此外，還可以獲得路燈運(yùn)行過程中的當(dāng)前照度、累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，通訊狀態(tài)、剩余壽命以及狀態(tài)評(píng)估等比較宏觀的信息或參數(shù)，為管理人員的查看提供便利，從而為系統(tǒng)管理工作中的計(jì)劃擬制提供全方位的數(shù)據(jù)支撐；不僅如此，整個(gè)系統(tǒng)在長時(shí)間的運(yùn)行過程中，還可以不斷積累系統(tǒng)運(yùn)行與使用數(shù)據(jù)，為事后的事件分析提供更加可靠數(shù)據(jù)支持與第一手資料。

2.3 能耗管理分析模塊

利用系統(tǒng)中的能耗管理分析模塊所提供的相關(guān)功能，可以在全面掌握整個(gè)區(qū)域的路燈照明所消耗的能源的情況下，對(duì)其不同年度、季度、月度以及每日和每時(shí)的電量消耗情況進(jìn)行分析；同時(shí)，還可以通過圖表、曲線以及柱狀圖等更加直觀的方式，為用戶提供結(jié)果展示，便于相關(guān)部門的決策人員，可以根據(jù)真實(shí)的數(shù)據(jù)和情況制定出更加高效的節(jié)能減排措施。

3 結(jié)束語

本文以當(dāng)前主流的物聯(lián)網(wǎng)理念與技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了智能化的路燈管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大范圍區(qū)域內(nèi)路燈照明時(shí)間的自動(dòng)控制與管理，這樣，路燈的照明模式就可以進(jìn)行自動(dòng)化的選擇。在實(shí)際操作與使用中，可以根據(jù)路燈的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的具體情況，如時(shí)間、光照度、人流量以及車流量等，對(duì)路燈進(jìn)行單個(gè)、整體的全面控制，切實(shí)提高整個(gè)系統(tǒng)在真實(shí)應(yīng)用環(huán)境中的節(jié)能性，并保證系統(tǒng)性能的更加高效。

[1]謝文超-新型城鎮(zhèn)路燈照明系統(tǒng)節(jié)能研究[M]. 天津: 天津大學(xué)，2015.

[2]趙柱博，張波智慧照明通信協(xié)議DALI調(diào)光控制裝置的檢測(cè)方法田上海:光源與照明，2017.

[3]朱寶華基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 南京無線互聯(lián)科技，2018.