毛新發(fā)

【摘 要】隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，城市公共照明已不再局限于道路功能照明，而是展現(xiàn)城市景觀、體現(xiàn)城市形象的重要標志，社會對公共照明的要求和期望越來越高，基于 NB-IoT 網(wǎng)的智慧照明，對城市路燈實現(xiàn)全方位感知、深度交互、廣泛融合和智能控

1 項目概述

隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，城市公共照明越來越重視，城市照明已不再局限于功能照明，而是展現(xiàn)城市景觀、體現(xiàn)城市形象的重要標志，在智慧城市建設(shè)大潮中，充分利用城市照明設(shè)施的資源優(yōu)勢，采用地理信息（GIS）、單燈控制、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、NB-IoT等技術(shù)建設(shè)智慧照明，對解決當前城市照明管理不足，推動精細化管理，保障照明質(zhì)量，促進節(jié)能減排，提高城市照明智能化水平，為一體化智慧城市打好堅實基礎(chǔ)。

2 建設(shè)目標

根據(jù)當前照明管理現(xiàn)狀和實際需求，采用NB-IoT窄帶物聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、單燈控制和移動互聯(lián)等技術(shù)，提升城市照明智能化水平，構(gòu)建城市智慧照明監(jiān)控管理和節(jié)能運行模式，實現(xiàn)城市照明資源管理精細化、集中監(jiān)控智能化、運維服務(wù)主動化、節(jié)能管控精準化、安全監(jiān)測常態(tài)化和協(xié)同辦公移動化，推動城市照明管理與節(jié)能雙發(fā)展，提升城市經(jīng)濟、城市環(huán)境、城市形象。

3 設(shè)計原則

3.1 安全性和可靠性

系統(tǒng)建設(shè)以可靠性為原則，保證系統(tǒng)能正常穩(wěn)定運行，并實現(xiàn)設(shè)計功能。在此基礎(chǔ)上，以UI設(shè)計核心理念設(shè)計和布局各子系統(tǒng)，方便用戶操作。

監(jiān)控設(shè)備長期在戶外，環(huán)境惡劣，要充分考慮系統(tǒng)的可靠性，確保系統(tǒng)能長期穩(wěn)定運行;同時系統(tǒng)在個別設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下應(yīng)能夠繼續(xù)穩(wěn)定運行，不影響其他設(shè)施的按時開啟、關(guān)閉。

3.2 簡便性和擴展性

合理優(yōu)化各系統(tǒng)，使其符合簡便操作的原則，減少用戶操作數(shù)量和次數(shù)。系統(tǒng)應(yīng)具有較強的可擴展性，可任意搭配和增減模塊，便于系統(tǒng)的二次開發(fā)和升級。

硬件采用模塊化設(shè)計，軟件采用組態(tài)化設(shè)計，使得系統(tǒng)擴展、升級均不必改變現(xiàn)有設(shè)備的狀態(tài)，具體體現(xiàn)在：照明監(jiān)控管理范圍擴展、軟件功能升級、通信網(wǎng)絡(luò)擴展升級等十分便捷。

3.3 先進性和標準化

系統(tǒng)設(shè)計和數(shù)據(jù)優(yōu)化采用先進技術(shù)，提高服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫運行效率，設(shè)計結(jié)構(gòu)合理、先進，易于維護。在結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)開放，基于業(yè)界開放式標準，符合國家和工信部的規(guī)范。

系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備應(yīng)符合相關(guān)國內(nèi)、國際標準，達到國內(nèi)較為先進的水平，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)功能實用、軟件操作簡便性等方面。

4 技術(shù)路線

考慮到照明的業(yè)務(wù)特點，系統(tǒng)設(shè)計采用軟硬件結(jié)合的方式，其中硬件系統(tǒng)部署在用戶現(xiàn)場，軟件系統(tǒng)部署在監(jiān)控中心，實現(xiàn)分布部署集中管理。在系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)的整個過程中，融合了最新的SCADA系統(tǒng)設(shè)計思想和實現(xiàn)元素，使系統(tǒng)能更好的展示業(yè)務(wù)信息，更利于用戶使用操作。

4.1 NB-IoT 技術(shù)

NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍大、通信距離長;基于通信運營商公網(wǎng)，無需集中網(wǎng)關(guān)，穩(wěn)定性高。在城市智慧照明中應(yīng)用NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)，可構(gòu)建更為穩(wěn)定、低耗的路燈物聯(lián)網(wǎng)，同時提高單燈控制的靈活性、可靠性和實時性。

4.2 基于SOA的多層軟件架構(gòu)技術(shù)

軟件平臺采用面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的多層設(shè)計，業(yè)務(wù)邏輯層清晰，與數(shù)據(jù)庫間通過單獨的數(shù)據(jù)訪問層進行訪問，降低了業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)庫間的耦合度，增加了數(shù)據(jù)的安全性和事務(wù)性。

業(yè)務(wù)邏輯層通過Web Service標準接口提供服務(wù)。通過Web Service標準（包括XML數(shù)據(jù)封裝、WSDL發(fā)布協(xié)議、SOAP封包協(xié)議、HTTP數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議），使系統(tǒng)具有較強的兼容性和可擴展性。

4.3 GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)

采用GIS技術(shù)，將燈源、箱變、控制箱、燈桿等各類監(jiān)控設(shè)備部件與地理位置、空間信息有機結(jié)合，實現(xiàn)位置可視化，支持動態(tài)監(jiān)控管理。

對整個城市公共照明專用變壓器、控制柜、燈桿、燈具等設(shè)施進行全面普查，身份編碼和定位，形成方便實用、圖表結(jié)合、條塊結(jié)合、便于資源信息數(shù)據(jù)庫管理，將設(shè)施建設(shè)管理與控制管理、節(jié)能管理、能耗監(jiān)測等應(yīng)用實現(xiàn)可視化、數(shù)據(jù)化、精細化和高效化。改變以往照明設(shè)施管理中數(shù)據(jù)不準確、難以查詢、統(tǒng)計和數(shù)據(jù)更新滯后等現(xiàn)象，為照明設(shè)施維修、保養(yǎng)提供數(shù)據(jù)依據(jù)，為城市照明能耗分析、照明監(jiān)控管理和節(jié)能提供基礎(chǔ)支撐。

4.4 移動互聯(lián)技術(shù)

融合移動通信和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，整合移動通信隨時、隨地、隨身和互聯(lián)網(wǎng)共享、開放、互動的優(yōu)勢，為城市智慧照明提供豐富的移動應(yīng)用，真正實現(xiàn)隨時隨地移動辦公，為城市照明管理人員及維護人員提供更大的工作便利。

5 平臺總體架構(gòu)

智慧照明管理平臺打造運行調(diào)度和應(yīng)急指揮能力，實時掌控全市照明的運行情況，統(tǒng)計照明設(shè)施的基本信息及能耗。同時協(xié)助照明主管部門完善信息統(tǒng)計制度，建立節(jié)能評價體系，加強對城市照明工作的指導(dǎo)和優(yōu)化。

智慧照明管理平臺采用物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層構(gòu)成。

圖1

感知層主要包括智能監(jiān)控終端、單燈控制器等智能化設(shè)備，針對城市照明設(shè)施的地理環(huán)境和拓撲特征進行布置，提供自動感知和執(zhí)行能力。

在網(wǎng)絡(luò)層，智能監(jiān)控終端采用運營商無線公網(wǎng)（4G/GPRS）通信，單燈控制器采用NB-IoT通信方式，架起感知層和上層應(yīng)用之間的信息橋梁，實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸。

應(yīng)用層融合照明設(shè)施基礎(chǔ)信息、感知層監(jiān)控信息和管理信息，對城市照明監(jiān)控和管理業(yè)務(wù)進行計算、分析和存儲等處理，實現(xiàn)智慧照明各項應(yīng)用，包括照明設(shè)施資源管理、照明智能監(jiān)控及單燈節(jié)能管理等，實現(xiàn)對照明設(shè)施“點、線、面”的全面實時監(jiān)控管理，同時支持移動應(yīng)用。應(yīng)用層部署在城市照明監(jiān)控管理中心，監(jiān)控中心主要由服務(wù)器、交換機、防火墻、監(jiān)控工作站等設(shè)備組成。