張國偉，杜慶鵬，陳明龍，宮潘威，丁保勇，王新龍，董玉德

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.合肥大明節(jié)能科技股份有限公司，安徽 合肥 230088；3.合肥工業(yè)大學(xué)智能制造技術(shù)研究院，安徽 合肥 230009)

基于谷歌地圖的智慧路燈管控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

張國偉1，杜慶鵬2，陳明龍1，宮潘威1，丁保勇1，王新龍3，董玉德1

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2.合肥大明節(jié)能科技股份有限公司，安徽 合肥 230088；3.合肥工業(yè)大學(xué)智能制造技術(shù)研究院，安徽 合肥 230009)

為了提高當(dāng)前路燈控制系統(tǒng)的管理效率，實(shí)現(xiàn)路燈管控的可視化、智慧化、高效性，本文提出并實(shí)現(xiàn)了基于谷歌地圖的智慧路燈管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合應(yīng)用WebGIS技術(shù)、GPRS和ZigBee網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、WebGL等計(jì)算機(jī)技術(shù)，解決了監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時性問題和系統(tǒng)中大量路燈加載時加載緩慢問題，系統(tǒng)采用谷歌地圖并引入多國語言庫實(shí)現(xiàn)了軟件的國際化。系統(tǒng)目前在合肥市測試使用，能夠在一秒左右實(shí)現(xiàn)路燈的開關(guān)及調(diào)光功能。

ZigBee；智慧路燈；谷歌地圖；WebGL技術(shù)；WebGIS

2.HefeiFitbrightEnergySavingTechnologyCo.,Ltd,Hefei230088,China;3.IntelligentManufacturingInstituteofHFUT,Hefei230009,China)

引言

作為城市建設(shè)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，路燈分布范圍廣、密度大、數(shù)量多的特點(diǎn)使其難以管理[1-2]。為解決路燈控制方面的問題我國科研人員作了大量的研究[3-5]，例如：王志宇等基于.NET和GIS以C/S(Client/Server)的方式開發(fā)了路燈管理系統(tǒng)[6]；王敏等采用RL78/11A單片機(jī)芯片為主控芯片，著重研究了智能照明系統(tǒng)中網(wǎng)關(guān)控制器方面工作[7]；黃祖成等研究了基于IPv6的低功耗無線網(wǎng)絡(luò)在路燈照明控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[8]。國外在這方面的研究主要偏向于網(wǎng)關(guān)方面的開發(fā)[9-11]。綜合國內(nèi)外研究及使用情況，當(dāng)前我國城市道路的照明控制方式大多以手動控制、時鐘控制、光電開關(guān)控制方式為主，這種控制方式無法實(shí)現(xiàn)對單燈及某個區(qū)域的路燈進(jìn)行控制及監(jiān)管，路燈控制層次性差，無法實(shí)時監(jiān)控，智能程度低[12]；還存在一部分以計(jì)算機(jī)無線控制的方式，但仍存在著實(shí)時監(jiān)控性差，管理柔性以及系統(tǒng)智能性低，通信穩(wěn)定性差、無法適應(yīng)國際市場等問題[13-15]。為此，開發(fā)一種具有實(shí)時監(jiān)控功能，管理柔性高，適用范圍廣，能夠?qū)螣艏安煌瑢哟螀^(qū)域進(jìn)行控制的智慧路燈管控系統(tǒng)是很有必要的。本研究針對此種情況，綜合利用GIS技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、WebGL技術(shù)等構(gòu)建了基于谷歌地圖的智慧路燈管控系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)軟件及硬件架構(gòu)

該系統(tǒng)主要由用戶層、服務(wù)器層、數(shù)據(jù)采集層組成(如圖1所示)。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 System architecture

1)用戶層。用戶層主要包括監(jiān)控中心人員、市政相關(guān)管理人員、日常辦公人員、普通行人等。用戶通過公司大屏幕監(jiān)控中心、個人電腦、移動終端等設(shè)備在瀏覽器上登陸系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)時監(jiān)控路燈運(yùn)行狀態(tài)，并對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)及管理。

2)服務(wù)器層。服務(wù)器層包括B/S(Browser/Server)軟件，數(shù)據(jù)庫，C/S軟件。B/S軟件通過iis發(fā)布在服務(wù)器上使用戶可以通過瀏覽器訪問系統(tǒng)，在用戶通過B/S端和系統(tǒng)交互時需要從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)可視化展示，或者將用戶錄入的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲。C/S端軟件負(fù)責(zé)解析網(wǎng)關(guān)、工程車、光照度采集儀等設(shè)備發(fā)送到服務(wù)器的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，以及將用戶發(fā)送的控制指令下傳到網(wǎng)關(guān)以控制路燈。

3)數(shù)據(jù)采集層。數(shù)據(jù)采集層包括光照度采集儀、工程車定位儀、網(wǎng)關(guān)、路燈驅(qū)動器。光照度采集儀主要采集相關(guān)區(qū)域的光照度，工程車定位儀負(fù)責(zé)采集工程車的位置信息。網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)采集路燈信息并將服務(wù)器發(fā)送的指令下達(dá)到路燈。其中光照度采集儀、工程車定位儀、網(wǎng)關(guān)三部分通過GPRS與服務(wù)器通信。網(wǎng)關(guān)與路燈驅(qū)動器之間通過ZigBee進(jìn)行通信。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1WebGIS技術(shù)

WebGIS(網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng))指基于Internet平臺，客戶端應(yīng)用軟件采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過Web技術(shù)運(yùn)用在Internet上的地理信息系統(tǒng)[16]。WebGIS是利用Web技術(shù)來擴(kuò)展和完善地理信息系統(tǒng)的一項(xiàng)技術(shù)。當(dāng)前比較常用的WebGIS平臺有：谷歌地圖、百度地圖、高德地圖、ARCIMS等國內(nèi)外成熟產(chǎn)品。由于百度和高德僅支持國內(nèi)地圖，不利于軟件的全球化，所以該系統(tǒng)選擇使用谷歌地圖來構(gòu)建系統(tǒng)可視化應(yīng)用。首先需要登錄谷歌地圖服務(wù)開發(fā)平臺，并根據(jù)應(yīng)用類型申請谷歌地圖開發(fā)密匙(ak)，然后在開發(fā)頁面中通過