一、前言
    隨著城市化進(jìn)程的加快，城市公共照明設(shè)施的建設(shè)規(guī)模越來越大，功能需求越來越多，形成了分布廣闊，數(shù)量和種類繁多，管線配置復(fù)雜，耗電量巨大的城市路燈網(wǎng)絡(luò)，這對(duì)城市照明設(shè)施的管理和維護(hù)工作提出了更高的要求。在城市照明的規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)施工和日常管理的工作中，如果缺乏完備的信息與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，調(diào)控手段不足，就會(huì)遇到諸多不便，影響城市形象，甚至造成重大損失。
    針對(duì)這種現(xiàn)狀，迫切需要采用新技術(shù)和新方法，將照明設(shè)施數(shù)據(jù)在城市照明管理系統(tǒng)上進(jìn)行整合，以滿足城市照明管理部門的需要，使照明的管理步入科學(xué)化、規(guī)范化、信息化的軌道。
    二、已有城市照明管理系統(tǒng)的種類和弊端
    城市照明管理系統(tǒng)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，有如下幾種控制方式：
    （一）人工有線控制方式
    在路燈配電設(shè)施之間串聯(lián)專用控制線，并將所有控制線匯聚到路燈控制中心?？刂浦行娜藛T手工操作送電開關(guān)，通過控制線上電信號(hào)的傳送逐級(jí)啟閉下級(jí)配電設(shè)施，從而實(shí)現(xiàn)路燈的開關(guān)燈控制。該種方式最大的缺點(diǎn)是開關(guān)燈全部依賴控制線的好壞，穩(wěn)定性比較差，另外只有控制，沒有監(jiān)測整個(gè)線路路燈的工作狀況，需要人工線路核查輔助。
    （二）時(shí)鐘自動(dòng)控制方式
    將控制線替換為時(shí)鐘控制器，并安裝在每臺(tái)照明配電箱內(nèi)，通過時(shí)鐘控制器的程序指令對(duì)線路接觸器啟閉進(jìn)行控制，由此實(shí)現(xiàn)路燈開關(guān)燈自動(dòng)控制。但是該種方式也有缺點(diǎn)，首先對(duì)時(shí)鐘可靠性及時(shí)間精準(zhǔn)度要求較高，其次開關(guān)燈時(shí)間不靈活，每天只能按照程序設(shè)定的固定時(shí)間周期進(jìn)行開關(guān)燈，無法根據(jù)氣象條件與能見度的變化合理開關(guān)燈，另外該方式也無法監(jiān)測路燈設(shè)施運(yùn)行情況。
    （三）無線“三遙”控制系統(tǒng)
    “三遙”主要指“遙控、遙測、遙訊”，系統(tǒng)由一套中心主站控制系統(tǒng)和分布在戶外的子站監(jiān)控終端組成。系統(tǒng)采用無線數(shù)傳電臺(tái)或無線公網(wǎng)通信方式進(jìn)行信號(hào)傳輸，可以實(shí)現(xiàn)路燈的無線智能控制及數(shù)據(jù)監(jiān)測，解決了城市照明開關(guān)燈控制及實(shí)時(shí)運(yùn)行監(jiān)控的需求。系統(tǒng)不足在于“三遙”控制系統(tǒng)產(chǎn)品專業(yè)性較強(qiáng)，而且沒有統(tǒng)一的產(chǎn)品規(guī)范及通訊規(guī)約，導(dǎo)致系統(tǒng)升級(jí)能力及可替換性比較差，增加了投資及維護(hù)成本。另外系統(tǒng)增加了電氣控制設(shè)備及無線通訊設(shè)備，這些設(shè)備的穩(wěn)定性及可靠性對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，無形中增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。
    三、城市照明智能管理系統(tǒng)
    近年來，隨著城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，在照明設(shè)施方面的投入也增長迅速，隨之帶來了協(xié)調(diào)管理難、運(yùn)行效率低等問題，嚴(yán)重制約了對(duì)照明設(shè)施進(jìn)行監(jiān)管和養(yǎng)護(hù)等相關(guān)工作的效率，也嚴(yán)重制約了城市高效發(fā)展的后勁和城市管理效能的提升，在此背景下，亟需建設(shè)新一代城市照明管理系統(tǒng)對(duì)市政照明設(shè)施進(jìn)行有效的監(jiān)管和維護(hù)。
    為了緩解管理矛盾，本文提出一種新的技術(shù)方案，即基于照明分布式數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)“智慧城市照明管理系統(tǒng)”，同時(shí)滿足移動(dòng)方式的管理需求，并通過提供云服務(wù)，為相應(yīng)層次的管理部門提供各類城市照明管理應(yīng)用，從而用技術(shù)的手段打造“節(jié)約型”社會(huì)，促進(jìn)“綠色照明工程”的實(shí)施，真正意義上實(shí)現(xiàn)城市“智慧化”“數(shù)字化”亮燈管理。
    城市照明智能管理系統(tǒng)是傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)、無線報(bào)警技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)、多媒體技術(shù)與路燈單燈監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合。既具有遠(yuǎn)程照明節(jié)點(diǎn)單燈狀態(tài)檢測控制功能，又具有按需照明功能，監(jiān)控管理效果顯著，同時(shí)又增加了安全防護(hù)報(bào)警的功能。
    城市照明智能管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖l所示。系統(tǒng)融合了現(xiàn)有主流的通訊技術(shù)、管理技術(shù)及智能化應(yīng)用，使照明管理水平邁上了新的臺(tái)階。
    （一）系統(tǒng)功能
    城市照明智能管理系統(tǒng)需要滿足路燈管理部門的日常監(jiān)管需求、路燈管理過程中的業(yè)務(wù)需求以及對(duì)于節(jié)能改造工程的績效評(píng)估需求，具體系統(tǒng)功能如下：
    l.采用傳感器技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合城市空間和基礎(chǔ)地理信息GIS數(shù)據(jù)，對(duì)路燈的電流、電壓、開關(guān)情況以及照度信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和地圖顯示。
    2．結(jié)合基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、城市空間信息數(shù)據(jù)、地下管線信息數(shù)據(jù)以及路燈業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)，對(duì)路燈及其供電設(shè)備的故障信息和報(bào)警信息進(jìn)行采集匯總。
    3．根據(jù)當(dāng)前環(huán)境信息和GIS信息對(duì)路燈的配光方案進(jìn)行智能制定與調(diào)節(jié)。
    4．對(duì)故障、報(bào)警、缺陷和稽查發(fā)現(xiàn)的問題信息進(jìn)行在線匯總并形成工單，由相應(yīng)的工作人員及時(shí)將工單派發(fā)給相應(yīng)的維修方或維修人員，及時(shí)處理問題。
    5．對(duì)路燈與相應(yīng)配件進(jìn)行信息管理、實(shí)時(shí)更新，并提供設(shè)施分組、設(shè)施數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和設(shè)施數(shù)據(jù)查詢等功能。
    6．對(duì)路燈的亮燈率、節(jié)電率等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)工單的完成率，對(duì)各類設(shè)施的故障率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，為路燈管理決策者提供合理的輔助決策。
    7．結(jié)合城市空間信息數(shù)據(jù)對(duì)全市進(jìn)行節(jié)能規(guī)劃，并進(jìn)行用電量、節(jié)電量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成節(jié)電評(píng)估。
    8．通過三維地圖展示，直接觀察路燈與周圍環(huán)境的匹配情況。
    9．系統(tǒng)以二維地圖顯示方式詳細(xì)展示城市空間信息地圖，包含路燈、管線及相關(guān)部件的準(zhǔn)確位置信息，在照明工隉施工時(shí)，可以提前規(guī)劃施工區(qū)域和施工方案，也可通過移動(dòng)終端應(yīng)用，導(dǎo)出施工圖的方式輔助工程施工。
    10．與電力、公安、城管等委辦的信息系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，是供虛擬規(guī)劃、城市安全保障等附加服務(wù)。
    （二）系統(tǒng)組成
    城市照明智能管理系統(tǒng)組成如圖2所示，包括一平臺(tái)和五應(yīng)用分系統(tǒng)。由以城市空間信息數(shù)據(jù)、地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)、路燈專業(yè)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的智能照明信息服務(wù)平臺(tái)、以物聯(lián)網(wǎng)為核心的設(shè)備監(jiān)控分系統(tǒng)、以路燈專業(yè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的設(shè)施管理分系統(tǒng)、以路燈管理部門業(yè)務(wù)流程為引擎的生產(chǎn)管理分系統(tǒng)、以現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)( GIS)為載體的城市照明設(shè)施可視化的亮燈策略管理分系統(tǒng)和以數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ)、提高政府監(jiān)管能力的績效評(píng)價(jià)分系統(tǒng)組成。     1．智能照明信息服務(wù)平臺(tái)
    智能照明信息服務(wù)平臺(tái)是以城市空間信息數(shù)據(jù)、地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)、路燈專業(yè)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用平臺(tái)的存儲(chǔ)能力、計(jì)算能力、信息交互能力提供二三維地圖展示服務(wù)、路燈信息查詢服務(wù)和路燈數(shù)據(jù)分析服務(wù)，實(shí)現(xiàn)路燈管理過程中相關(guān)信息的查詢統(tǒng)計(jì)和二三維地圖管理與基本操作等功能。同時(shí)，以服務(wù)的形式為應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)提供各類數(shù)據(jù)服務(wù)。
    2．設(shè)備監(jiān)控分系統(tǒng)
    設(shè)備監(jiān)控分系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合基礎(chǔ)地理信息、城市空間信息、地下管線信息以及路燈基礎(chǔ)信息，采用傳感器技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)等各種信息化手段對(duì)路燈的電流、電壓、照明強(qiáng)度等路燈主要參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并對(duì)路燈輸電線路、配電箱等輸電設(shè)備的輸電狀態(tài)以及完整性進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測，同時(shí)將故障點(diǎn)信息與報(bào)警信息及時(shí)上傳，從而保證整個(gè)路燈用電線路的安全性。具備根據(jù)采集到的環(huán)境狀態(tài)信息對(duì)路燈的配照方案進(jìn)行智能調(diào)節(jié)的功能。
    3．設(shè)施管理分系統(tǒng)
    設(shè)施管理分系統(tǒng)能夠?qū)β窡粼O(shè)施的現(xiàn)有庫存、使用狀態(tài)等信息形成全信息化的管理。該系統(tǒng)可以對(duì)路燈設(shè)施的安裝、維護(hù)、管理過程中所涉及到的購買入庫、使用出庫、設(shè)施維修使用和設(shè)施報(bào)廢等過程形成全信息化的管理；同時(shí)提供設(shè)施狀態(tài)查詢功能，可以通過該功能對(duì)路燈設(shè)施的工作狀態(tài)、物理屬性和管理屬性等信息進(jìn)行查詢，并能夠在二、三維地圖上對(duì)路燈設(shè)施信息進(jìn)行展示。另外，還可以按類型、工區(qū)等不同的分組方式對(duì)路燈設(shè)施進(jìn)行分組查詢。
    4．生產(chǎn)管理分系統(tǒng)
    生產(chǎn)管理分系統(tǒng)的系統(tǒng)功能是根據(jù)設(shè)備監(jiān)控分系統(tǒng)中獲得的故障點(diǎn)精確位置信息在線形成維修工單，并將工單及時(shí)派發(fā)給維修站，或者通過移動(dòng)派發(fā)將工單直接派發(fā)到維修人員手中。另外，生產(chǎn)管理分系統(tǒng)允許市民進(jìn)行故障報(bào)修，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)修管理功能。同時(shí)，為路燈維修過程中維修人員的臨時(shí)通電等請(qǐng)求進(jìn)行信息化流程審批，并將路燈設(shè)施的狀態(tài)進(jìn)行更新，上傳至智慧路燈信息服務(wù)平臺(tái)。另外，該系統(tǒng)能夠?yàn)槿粘５牧翢?、稽查等流程提供全信息化的流程審批?br />     5．亮燈策略管理分系統(tǒng)
    亮燈策略管理分系統(tǒng)為照明設(shè)施的日常開關(guān)燈提供預(yù)設(shè)策略接口，通過該接口對(duì)路燈日常的開關(guān)燈策略和節(jié)能策略進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，并支持優(yōu)先級(jí)設(shè)定和策略組設(shè)定，并支持快捷配置功能。同時(shí)，結(jié)合城市空間信息系統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)對(duì)節(jié)電效果進(jìn)行可視化的直觀展示，并可以通過該功能對(duì)預(yù)設(shè)的開關(guān)燈策略和節(jié)電策略的照明效果進(jìn)行直觀評(píng)估。
    6．績效評(píng)價(jià)分系統(tǒng)
    績效評(píng)價(jià)分系統(tǒng)以設(shè)備監(jiān)控分系統(tǒng)監(jiān)控得到的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)、設(shè)備采集數(shù)據(jù)、上電時(shí)間數(shù)據(jù)等的管理。具有將系統(tǒng)內(nèi)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以統(tǒng)計(jì)圖表的方式進(jìn)行展示，支持?jǐn)?shù)據(jù)的年表、月表的切換展示。支持對(duì)用電量、節(jié)能率、亮燈率等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表展示。同時(shí)，系統(tǒng)具備可擴(kuò)展模塊，具備多種信息采集和展示接口，可擴(kuò)展進(jìn)行照度測量、PM2.5測量，空氣濕度探測、酸雨監(jiān)測、溫度監(jiān)測、位置分享功能。
    四、結(jié)語
    本文針對(duì)城市照明設(shè)施的管理需求，采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、地理信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)，對(duì)城市照明管理系統(tǒng)進(jìn)行研究探討，提出了城市照明智能管理系統(tǒng)。
    城市照明智能管理系統(tǒng)在城市空間信息、地下管網(wǎng)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一平臺(tái)上，結(jié)合各類路燈專業(yè)信息，實(shí)現(xiàn)照明設(shè)施全數(shù)據(jù)立體化展示，實(shí)現(xiàn)城市照明設(shè)施數(shù)據(jù)管理和控制一體化，從而提升城市照明設(shè)施規(guī)劃、建設(shè)、管理和維護(hù)水平，全面保障市民夜間生產(chǎn)、生活需要，對(duì)提升城市形象、促進(jìn)社會(huì)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
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