葛振清

（鄭州市城市照明燈飾管理處，河南 鄭州 450000）

1 城市照明與能源精細化節(jié)點管理需求

1.1 城市照明的節(jié)能降耗需求

另外由于城市照明線路的供電線路電壓是波動的，在市民活動相對頻繁的前半夜，由于城市用電總負荷較重，城市照明線路的電壓偏低，而在市民活動不頻繁的后半夜，城市用電總負荷降低，照明線路的電壓上升明顯，燈具在高于額定電壓狀態(tài)下工作，將導致能耗大幅度上升和燈具加速老化的不良后果。調(diào)光控制具有恒壓恒功率控制的功能，適應輸入電壓范圍從160V至260V，可以根據(jù)需要實現(xiàn)50%～100%的可調(diào)功率無級變頻輸出，節(jié)約大量能源。

與此同時由于傳統(tǒng)的照明技術只有不到0.6的功率因數(shù)，而基于單燈的恒壓恒功率控制技術將大大改善照明系統(tǒng)的電源品質(zhì)，將功率因數(shù)精確修正到0.97以上，能效大幅度提升。

1.2 城市照明的精細管理需求

我國城市照明大都是采用粗放型的管理模式，即使是經(jīng)過最近十幾年的發(fā)展有不少城市不同程度地建成了路燈無線監(jiān)控系統(tǒng)，也只是實現(xiàn)了基于配電管理的遠程控制和數(shù)據(jù)采集，無法對分布在城市各處的照明設施其工作狀況進行數(shù)據(jù)采集和精確分析，而照明管理部門的主要工作就是能夠及時發(fā)現(xiàn)和修復老化和損壞的燈具，保證城市照明系統(tǒng)的正常運行。

基于單燈控制技術的城市照明調(diào)光監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)精細管理，能及時發(fā)現(xiàn)老化和損壞的燈具及其它照明設施，并提交精確的空間地理定位信息和燈具信息，明顯提高管理效率，降低管理成本。

精細管理同時也具有進一步的節(jié)能效果，管理者可以在系統(tǒng)中設置滿足需要的照明控制預案，并且可以不斷地對控制預案進行優(yōu)化，以達到一個既能滿足動態(tài)變化的照明需求同時又具有最佳節(jié)約效果的照明控制方式。

1.3 城市照明的設施防盜需求

隨著有色金屬價格的日益上漲和城市照明系統(tǒng)的覆蓋不斷向城市邊沿拓展，照明設施被盜的風險在不斷增加，盜損日益嚴重，以至于有不少城市不惜花費巨資來安裝各種各樣的照明設施防盜系統(tǒng)。

2 城市照明物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)的概念

2.1 城市照明與能源管理系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)定義

城市級別照明與能源管理物聯(lián)網(wǎng)是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)、協(xié)議控制網(wǎng)絡等的信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡。它具有普通對象設備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務智能化3個重要特征。

2.2 城市照明物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)的構成

2.2.1 照明私有物聯(lián)網(wǎng)（Private IoT）：一般面向單一機構內(nèi)部提供照明管理服務。

2.2.2 照明公有物聯(lián)網(wǎng)（Public IoT）：基于互聯(lián)網(wǎng)（Internet）向公眾或大型用戶群體提供照明管理服務。

2.2.3 照明社區(qū)物聯(lián)網(wǎng)（Community IoT）：向一個關聯(lián)的“社區(qū)”或機構群體（如一個城市政府下屬的各委辦局：如公安局、交通局、環(huán)保局、城管局等）提供照明管理服務。

2.2.4 城市照明混合物聯(lián)網(wǎng)（Hybrid IoT）：是上述的兩種或以上的物聯(lián)網(wǎng)的組合，但后臺有統(tǒng)一的城市級別照明運維實體。

2.3 城市照明與能源管理物聯(lián)網(wǎng)單節(jié)點中“物”的涵義

這里的“物”要滿足以下條件才能夠被納入“物聯(lián)網(wǎng)”的范圍：

2.3.1 照明終端我們指的是每一盞路燈要有數(shù)據(jù)傳輸通路。

2.3.2 照明終端控制設備要有一定的存儲功能。

2.3.3 照明終端控制設備要有處理器。

2.3.4 照明終端控制設備需要有后臺統(tǒng)一的操作系統(tǒng)。

2.3.5 照明終端控制設備要有專門的管理單節(jié)點控制應用程序。

2.3.6 城市級別照明能源管理必須遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議。

2.3.7 城市級別照明控制設備在世界網(wǎng)絡中有可被識別的唯一編號。

2.4 城市照明與能源管理系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢

業(yè)內(nèi)專家認為，城市照明物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)一方面可以提高經(jīng)濟效益，大大節(jié)約成本，另目前，美國、歐盟等都在投入巨資深入研究探索物聯(lián)網(wǎng)。我國也正在高度關注、重視物聯(lián)網(wǎng)的研究，工業(yè)和信息化部會同有關部門，在新一代信息技術方面正在開展研究，以形成支持新一代信息技術發(fā)展的政策措施。

此外，普及以后，用于動物、植物和機器、物品的傳感器與電子標簽及配套的接口裝置的數(shù)量將大大超過手機的數(shù)量。物聯(lián)網(wǎng)的推廣將會成為推進經(jīng)濟發(fā)展的又一個驅動器，為產(chǎn)業(yè)開拓了又一個潛力無窮的發(fā)展機會。按照目前對物聯(lián)網(wǎng)的需求，在近年內(nèi)就需要按億計的傳感器和電子標簽，這將大大推進信息技術元件的生產(chǎn)，同時增加大量的就業(yè)機會。

要真正建立一個有效的城市照明物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)，有兩個重要因素。一是規(guī)模性，只有具備了規(guī)模，才能使物品的智能發(fā)揮作用。二是穩(wěn)定性，城市照明設施通常都是在室外露天的，必須保持設備在露天的各種嚴酷環(huán)境狀態(tài)的正常運行，甚至氣候極端環(huán)境下狀態(tài)下都能隨時實現(xiàn)對話。

2.5 城市照明與能源管理系統(tǒng)的技術參數(shù)

2.5.1 系統(tǒng)容量

主控中心：1個。

監(jiān)控終端：無數(shù)量限制（使用GSM模塊組串列號做為設備ID，全球唯一標識，系統(tǒng)規(guī)模超過5000點時需要建立服務器群來保障通信效率）。

子網(wǎng)容量：每一個監(jiān)控終端下轄一個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)可以接入最多384個單燈信息裝置，最多控制1152個調(diào)光模塊。

子網(wǎng)防區(qū)：每個子網(wǎng)最多設置8個獨立防區(qū)進行防盜監(jiān)控。

2.5.2 性能指標

遙控誤動率：≤10－110（動態(tài)加密的數(shù)字認證，CRC校驗，出錯率極低。）

遙控拒動率：≤10－40（偶爾因為網(wǎng)絡丟包數(shù)據(jù)未能安全到達造成）

遙信正確率：≥99.5%

遙測合格率：≥99.5%

遙測綜合誤差：≤0.5%

開關控制響應時間：≤3S

系統(tǒng)誤碼率：≤10-11

GPRS無線設備無故障時間：≥5萬小時

終端設備無故障時間：≥5萬小時

調(diào)光輸出功率范圍：50～100%（低于50%功率輸出轉換成熄燈指令）

2.5.3 工作環(huán)境溫度

監(jiān)控終端的工作環(huán)境溫度范圍滿足－35℃～+75℃，相對濕度：＜95%，中心計算機設備：0℃～+40℃。

2.5.4 模擬量采集精度

主電源交流電流/電壓/有功功率/功率因數(shù)/負載電流∶優(yōu)于1.0%。

3 我市城市照明與能源管理物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)的發(fā)展

3.1 基本介紹

城市照明與能源管理物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)方面的幾大優(yōu)勢。

第一，我市早在2005年就啟動了GPRS控制設備終端的改造；第二，城市照明智能化領域，擁有量高技術水平的服務企業(yè)；第三，我市無線通信網(wǎng)絡和寬帶覆蓋率高，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了堅實的基礎設施支持；第四，我市已經(jīng)成為中院經(jīng)濟區(qū)核心城市，有較為雄厚的經(jīng)濟實力支持物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。

目前，我市的城市照明與能源管理子系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋了城市，下一步從繁華的城市到偏僻的農(nóng)村，城市周邊都有城市級別照明管理物聯(lián)網(wǎng)的覆蓋。無線網(wǎng)絡是實現(xiàn)“物聯(lián)網(wǎng)”必不可少的基礎設施，安置在每一盞路燈、每一個箱變、維護人員隨身攜帶的電子介質(zhì)產(chǎn)生的數(shù)字信號可隨時隨地通過無處不在的無線網(wǎng)絡傳送出去接收回來。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)“云”計算存儲概念推動著城市照明與能源管理

“云計算”技術的出現(xiàn)和運用，使數(shù)以億計的各類物品的實時動態(tài)管理變得可能。

業(yè)內(nèi)專家表示，掌握“物聯(lián)網(wǎng)”的世界話語權，不僅僅體現(xiàn)在技術領先，更在于我國是世界上少數(shù)能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的國家之一。這使我市在信息技術領域迎頭趕上甚至占領產(chǎn)業(yè)價值鏈的高端成為可能。

多種傳感通信手段組成一個協(xié)同的城市照明管理系統(tǒng)后，可以防止網(wǎng)絡的攻擊性入侵。物聯(lián)網(wǎng)的智能處理依靠先進的信息處理技術，如云計算、模式識別等技術，云計算可以從兩個方面促進物聯(lián)網(wǎng)和智慧地球的實現(xiàn)：首先，云計算是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心。其次，云計算促進物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的智能融合。

3.3 產(chǎn)品的研發(fā)及政府的支持

我市政府將采取四大措施支持電信運營企業(yè)開展物聯(lián)網(wǎng)技術創(chuàng)新與應用。這些措施支持著城市照明與能源管理系統(tǒng)的應用及研發(fā)：

3.3.1 突破物聯(lián)網(wǎng)關鍵核心技術，實現(xiàn)科技創(chuàng)新。同時結合物聯(lián)網(wǎng)特點，在突破關鍵共性技術時，研發(fā)和推廣應用技術，加強照明管理行業(yè)和領域物聯(lián)網(wǎng)技術解決方案的研發(fā)和公共服務平臺建設，以應用技術為支撐突破應用創(chuàng)新。

3.3.2 制訂城市照明與能源管理物聯(lián)網(wǎng)子系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃，全面布局。重點發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)相關終端和設備以及軟件和信息服務。

3.3.3 推動典型物聯(lián)網(wǎng)應用示范，帶動發(fā)展。通過應用引導和技術研發(fā)的互動式發(fā)展，帶動城市級別照明管理的發(fā)展。消除制約傳感網(wǎng)規(guī)模發(fā)展的瓶頸。深度開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)采集來的城市照明信息資源，提升物聯(lián)網(wǎng)的應用過程產(chǎn)業(yè)鏈的整體價值。

3.3.4 城市照明與能源管理系統(tǒng)需加強物聯(lián)網(wǎng)國際國內(nèi)標準，保障發(fā)展。做好頂層設計，滿足產(chǎn)業(yè)需要，形成技術創(chuàng)新、標準和知識產(chǎn)權協(xié)調(diào)互動機制。城市照明與能源管理系統(tǒng)屬于重點業(yè)務應用，加強關鍵技術的研究，建設標準驗證、測試和仿真等標準服務平臺，加快關鍵標準的制定、實施和應用。積極參與國國內(nèi)標準制定。

3.4 主要任務

物理網(wǎng)領域在企業(yè)和政府之間屬于橋梁作用，協(xié)助政府對行業(yè)進行指導、協(xié)調(diào)、咨詢和服務。

通過先進研發(fā)單位間的信息溝通交流、技術產(chǎn)品合作、資源共享、資本運作等，推進物聯(lián)網(wǎng)技術和產(chǎn)品的應用，推動中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模化、協(xié)同化發(fā)展。

[1]張麗君，李明.實現(xiàn)樓宇群整體節(jié)能控制管理—博瑞建筑節(jié)能管理中心系統(tǒng)解決方案[J].建設科技，2010（08）.