馬偉民

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司舟山供電公司，浙江 舟山 316004）

城市智慧照明監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

馬偉民

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司舟山供電公司，浙江 舟山 316004）

為了解決當(dāng)前城市照明在管理上協(xié)調(diào)管理難、運(yùn)行效率低，在控制上自動(dòng)化程度較低，在維護(hù)上效率低、成本高等不足，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了“一中心四系統(tǒng)六平臺(tái)”智慧照明監(jiān)控管理系統(tǒng)。以北京通州道路照明為例，對(duì)智慧照明管理系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，該系統(tǒng)的應(yīng)用為道路照明實(shí)現(xiàn)了34.21%的節(jié)電量，具有很好的推廣應(yīng)用前景。

智慧照明；高效節(jié)能；按需維修；精細(xì)化管理

隨著當(dāng)前科技水平的飛速發(fā)展，獲取城市照明的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)需要的花費(fèi)已經(jīng)大大減少，建立基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大數(shù)據(jù)處理、云計(jì)算、平臺(tái)化管理以及移動(dòng)應(yīng)用模式的智慧照明監(jiān)控管理系統(tǒng)已經(jīng)成為可能；另一方面，隨著城市對(duì)照明管理要求的不斷提高，如果沒(méi)有數(shù)據(jù)采集、信息分析，就無(wú)法對(duì)城市照明的管理和維護(hù)部門(mén)和相關(guān)單位提出實(shí)質(zhì)性的指導(dǎo)。

因此，建立基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云服務(wù)相結(jié)合的照明監(jiān)控平臺(tái)化管理以及移動(dòng)應(yīng)用模式的智慧照明監(jiān)控管理系統(tǒng)已經(jīng)成為城市生態(tài)化、經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的必然舉措之一。

1 智慧照明監(jiān)控管理系統(tǒng)整體框架設(shè)計(jì)

采用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、空間地理信息、無(wú)線通信等先進(jìn)技術(shù)，建立起一個(gè)連接整個(gè)城市照明設(shè)備的資源管理、能耗管理、運(yùn)行質(zhì)量監(jiān)督、智能監(jiān)控系統(tǒng)，從而提高整個(gè)城市照明管理水平，為城市照明的控制調(diào)度指揮與規(guī)劃決策提供強(qiáng)大實(shí)用的手段，達(dá)到按需照明、按需維修、高效節(jié)能、精細(xì)化管理和資源共享的目的，真正實(shí)現(xiàn)城市照明的信息化、經(jīng)濟(jì)化、安全化和智能化，從而提高系統(tǒng)整體的社會(huì)效益、管理效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

基于現(xiàn)有城市道路照明現(xiàn)狀，致力于打造“一中心四系統(tǒng)六平臺(tái)”的智慧照明監(jiān)控管理系統(tǒng)，如圖1所示。采用基于“五遙”的智能化亮燈系統(tǒng)，通過(guò)GIS（地理信息系統(tǒng)）、電子標(biāo)簽、遠(yuǎn)程監(jiān)控管理實(shí)現(xiàn)亮燈自動(dòng)化；采用單燈節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)路燈物聯(lián)網(wǎng)、單燈控制節(jié)能、單燈調(diào)光節(jié)能相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)按需照明；采用照明業(yè)務(wù)安全系統(tǒng)，通過(guò)電纜防盜、漏電保護(hù)的安裝實(shí)現(xiàn)安全用電；照明業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)使派工自動(dòng)化、生產(chǎn)調(diào)度一體化，實(shí)現(xiàn)快速便捷維護(hù)。

“一中心”即成立智慧照明指揮中心，具體負(fù)責(zé)開(kāi)展智慧照明重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)、綜合指揮、決策支持及信息發(fā)布。城市智慧照明指揮中心建立后，將完成應(yīng)急指揮、亮燈調(diào)度、數(shù)據(jù)服務(wù)、業(yè)務(wù)管理、照明客服、信息發(fā)布等城市照明監(jiān)控管理任務(wù)。

圖1 智慧照明整體設(shè)計(jì)框架

2 “四系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)

2.1 基于“五遙”的智能亮燈系統(tǒng)

建立配電開(kāi)關(guān)遙控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻系統(tǒng)、城市區(qū)域照度跟蹤系統(tǒng)。通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全市“一把閘刀”模式的亮燈管理，實(shí)現(xiàn)亮燈的智能化：根據(jù)環(huán)境、天氣、需求自動(dòng)亮燈；實(shí)現(xiàn)城市照明的故障自動(dòng)化處理機(jī)制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)照明故障；實(shí)現(xiàn)各個(gè)職能分區(qū)的亮燈數(shù)據(jù)分布式管理，建立分區(qū)亮燈云。通過(guò)智能亮燈，可解決照明分散管理、多頭管理、人工開(kāi)關(guān)與巡燈、燈多人少等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)人性化亮燈，很大程度上減少了市民對(duì)城市照明的投訴。

2.2 線纜防盜告警及漏電保護(hù)系統(tǒng)

建立配電線路的偷盜告警系統(tǒng)、漏電保護(hù)系統(tǒng)、低洼積水遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)系統(tǒng)。規(guī)范照明用電線路，實(shí)現(xiàn)漏電安全保護(hù)的自動(dòng)化和智能化，解決目前城市嚴(yán)重的照明漏電安全隱患，減少城市周邊路燈線纜偷盜嚴(yán)重的現(xiàn)象。

2.3 單燈監(jiān)控節(jié)能管理系統(tǒng)

根據(jù)需求建立單燈監(jiān)控、調(diào)光系統(tǒng)。管理并監(jiān)控到每一盞燈，實(shí)現(xiàn)照明分時(shí)分區(qū)分場(chǎng)景控制乃至調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)按需照明；均衡線路負(fù)載，實(shí)現(xiàn)外接電源定位；及時(shí)查找燈具故障；配合LED改造工作，實(shí)現(xiàn)燈具用電計(jì)量；實(shí)現(xiàn)節(jié)能管理。建設(shè)燈桿物聯(lián)網(wǎng)；及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換城市部分陳舊損壞燈具，從根本上解決亮燈能耗缺乏管理的問(wèn)題，同時(shí)提高照明用電管理效能。

2.4 城市照明業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)

建設(shè)與城市數(shù)字城管聯(lián)動(dòng)的業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)巡修、業(yè)務(wù)自動(dòng)化流轉(zhuǎn)、工程與維護(hù)的管理，規(guī)范業(yè)務(wù)管理流程，提升照明管理水平。同時(shí)，通過(guò)對(duì)各種城市照明管理信息資源的深入分析，引入大數(shù)據(jù)技術(shù)挖掘照明運(yùn)行的內(nèi)在規(guī)律和特征，方便維修人員主動(dòng)巡修，逐步消除城市照明管理的頑疾；做到提前預(yù)警，促進(jìn)城市照明管理逐步實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)處置向主動(dòng)應(yīng)對(duì)的轉(zhuǎn)變。

3 “六平臺(tái)”的設(shè)計(jì)

建設(shè)的智慧照明監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上建立六大支撐平臺(tái)，六平臺(tái)設(shè)計(jì)拓?fù)淙鐖D2所示。

3.1 地理信息平臺(tái)

地理信息管理平臺(tái)管理照明系統(tǒng)設(shè)施的地理位置信息，特別是開(kāi)關(guān)箱、單燈控制等主要監(jiān)控設(shè)施的詳細(xì)地理信息。平臺(tái)特別提供了與數(shù)字城管系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化接口，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)與數(shù)字城管的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互。

圖2 六平臺(tái)設(shè)計(jì)拓?fù)?/p>

（1）服務(wù)內(nèi)容完整。包含電子地圖數(shù)據(jù)源、路燈設(shè)施GIS基礎(chǔ)模塊、路燈設(shè)施管理模塊、路燈電子標(biāo)簽管理以及與數(shù)字城管交互模塊。

（2）管理輕松。在線對(duì)路燈基礎(chǔ)設(shè)施屬性管理操作，生成報(bào)表信息。

（3）遷移便捷。浮動(dòng)IP技術(shù)實(shí)現(xiàn)內(nèi)外同步，應(yīng)用遷移無(wú)縫、可靠。

（4）運(yùn)維簡(jiǎn)單。實(shí)現(xiàn)路燈設(shè)施GIS統(tǒng)一監(jiān)控與管理，節(jié)約運(yùn)維人力成本80%。

3.2 生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)

生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)主要針對(duì)生產(chǎn)調(diào)度，有項(xiàng)目、材料、數(shù)據(jù)和流程管理等多個(gè)方面，對(duì)試修、稽查等生產(chǎn)工作進(jìn)行管理調(diào)度。

（1）一體化管理。包含試修、通電流程單、稽查、缺陷、材料、過(guò)程、外接電源、聯(lián)系單、生產(chǎn)調(diào)度流程權(quán)限和報(bào)表等管理。

（2）彈性管理。試用于不同對(duì)象的權(quán)限管理，能夠合理安排生產(chǎn)調(diào)度流程。

（3）成本降低。智能化平臺(tái)部署，大大降低對(duì)運(yùn)維人力的數(shù)量及能力需求。

3.3 能耗管理平臺(tái)

以月、季度、年為周期對(duì)全省或市縣的能耗數(shù)、累計(jì)能耗數(shù)及能耗增長(zhǎng)率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以及時(shí)了解從某一時(shí)間起至當(dāng)前的能耗及增長(zhǎng)率情況，其中能耗增長(zhǎng)率為相對(duì)前一周期的環(huán)比增長(zhǎng)率。

（1）標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)管理。實(shí)現(xiàn)對(duì)每一盞的精確管理、故障排查，實(shí)現(xiàn)安全照明。

（2）可移植性。試用于不同建筑的能耗管理模式。

（3）開(kāi)放性與可擴(kuò)展性。提供開(kāi)放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，共享信息資源，如亮燈率和節(jié)能率。

3.4 監(jiān)控調(diào)度平臺(tái)

監(jiān)控調(diào)度管理平臺(tái)是智慧照明監(jiān)控管理系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵部分，負(fù)責(zé)管理單燈、開(kāi)關(guān)箱、線纜等核心設(shè)施，并對(duì)電能節(jié)能、照度等性能參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控管理，同時(shí)提供設(shè)施漏電保護(hù)和低洼積水監(jiān)控等全新的功能。

（1）高效管理。實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控調(diào)度信息、遠(yuǎn)程監(jiān)控、監(jiān)控設(shè)備維護(hù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、監(jiān)控調(diào)度策略、監(jiān)控調(diào)度數(shù)據(jù)分析和車(chē)輛調(diào)度等管理。

（2）運(yùn)維及時(shí)。一旦發(fā)生道路照明故障，立即報(bào)警提示，進(jìn)行在線派工操作，減少運(yùn)維的人力數(shù)量和成本。

（3）可移植性。適用于不同建筑的監(jiān)控調(diào)度管理模式。

（4）部署快捷。提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)化管理，可大大提高路燈應(yīng)用部署效率。

3.5 移動(dòng)監(jiān)控管理平臺(tái)

通過(guò)移動(dòng)終端、手機(jī)APP（應(yīng)用程序）、照明信息門(mén)戶等多種方式，進(jìn)一步暢通普通維護(hù)人員乃至市民參與城市照明管理的渠道，進(jìn)一步提升城市照明管理問(wèn)題發(fā)現(xiàn)的及時(shí)性和全面性，達(dá)到照明管理增效的目的。

（1）遙控功能。通過(guò)移動(dòng)終端可以在權(quán)限內(nèi)控制任一或全部監(jiān)控終端開(kāi)關(guān)燈。

（2）遙測(cè)功能模塊。通過(guò)移動(dòng)終端能夠?qū)﹄娏?、電壓、功率因?shù)、用電量、接觸器狀態(tài)、短路、開(kāi)路等數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果發(fā)回監(jiān)控中心。

（3）遙信功能模塊。通過(guò)移動(dòng)終端可以查看監(jiān)控終端的報(bào)警信息或接收故障參數(shù)。

（4）GIS地理信息模塊。移動(dòng)終端可以查詢(xún)位置信息、設(shè)施分布、回路布置、實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)。

（5）單燈控制節(jié)能模塊。移動(dòng)終端可以對(duì)區(qū)域或單獨(dú)任意一盞燈進(jìn)行控制，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每一盞燈的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人巡檢。

3.6 數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，圍繞城市照明管理的熱點(diǎn)、難點(diǎn)、重點(diǎn)，建立智慧城管日常運(yùn)行評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；進(jìn)行城市照明大數(shù)據(jù)管理、分析，并構(gòu)建應(yīng)急預(yù)案。

（1）大數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)表單管理平臺(tái)負(fù)責(zé)通信處理、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)和信息推送等多項(xiàng)服務(wù)功能，并提供數(shù)據(jù)云服務(wù)。

（2）存儲(chǔ)容量大。合理分配照明能耗管理、照明設(shè)施資源管理、照明監(jiān)控運(yùn)行質(zhì)量監(jiān)督等子系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量。

（3）運(yùn)維便捷。實(shí)行7天×24 h值班制，實(shí)行嚴(yán)格的規(guī)范化管理。

4 系統(tǒng)應(yīng)用分析

北京市通州區(qū)智慧照明監(jiān)控系統(tǒng)由多功能一體機(jī)、路燈單燈控制器、通信模塊、中心軟件等組成，以通州區(qū)14條道路上各抽取其中1個(gè)路段作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)為例。

系統(tǒng)測(cè)試在實(shí)際道路的正常運(yùn)作下進(jìn)行，并且系統(tǒng)運(yùn)行較為穩(wěn)定，針對(duì)智慧照明監(jiān)控管理系統(tǒng)歷史和現(xiàn)有數(shù)據(jù)的功率損耗進(jìn)行分析，以測(cè)試周期為12 h（從當(dāng)天開(kāi)啟路燈至次日路燈關(guān)閉時(shí)）為例，測(cè)試情況如表1所示。

開(kāi)啟系統(tǒng)后所測(cè)路段共耗電3 812.0 kWh，未開(kāi)啟系統(tǒng)所測(cè)路段共耗電5 794.6 kWh，相對(duì)于系統(tǒng)啟動(dòng)前，開(kāi)啟系統(tǒng)可削減電能34.21%。

該系統(tǒng)為北京通州道路照明實(shí)現(xiàn)了34.21%的節(jié)電量，并能達(dá)到能夠達(dá)到按需照明、按需維修、高效節(jié)能、精細(xì)化管理和數(shù)據(jù)資源共享的目的，這將為系統(tǒng)后續(xù)的推廣應(yīng)用產(chǎn)生積極的作用。

表1 路燈功率測(cè)試對(duì)比

[1]金燕云，虞小林，鄒志革.基于路燈的智慧城市信息化建設(shè)[J].電力信息化，2012（2）∶6-9.

[2]牟娜.城市道路照明設(shè)計(jì)[J].照明工程學(xué)報(bào)，2012（4）∶100-102.

[3]黃志強(qiáng)，韓月霞，周茂.基于GPRS-Internet的城市路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控終端實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2007（1）∶50-52.

[4]劉海龍.張家口洋河新區(qū)城市照明專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃研究[J].照明工程學(xué)報(bào)，2014（4）∶135-138.

（本文編輯：陸 瑩）

Design and Application of Intelligent Urban Lighting Control and Management System

MA Weimin
（State Grid Zhoushan Power Supply Company，Zhoushan Zhejiang 316004，China）

The paper proposes an intelligent lighting system based on"One Center，F(xiàn)our Systems and Six Platforms"in order to solve the difficulties such as low efficiency in coordination and management，low degree of automation in the control，low maintenance and high cost.Road lighting in Beijing Tongzhou is taken as an example to test the intelligent lighting management system.The application of the system can save 34.21%of the electric power and is expected to be widely promoted and applied.

intelligent lighting；energy efficient；on-demand service；delicacy management

TM866

B

1007-1881（2015）07-0069-04

2015-04-01

馬偉民（1963），男，助理工程師，配電技師，主要從事路燈控制與管理工作。