劉宗靚 上饒市市政工程管理處路燈所

1 前言

城市照明能源設(shè)施節(jié)能智能監(jiān)管系統(tǒng)是一個(gè)涵蓋計(jì)算機(jī)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、LED燈、監(jiān)控技術(shù)和照明控制管理等環(huán)節(jié)的系統(tǒng)工程。隨著我國(guó)城市化發(fā)展的加速，各級(jí)政府不斷加大對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，城市照明設(shè)施的新建及改造也處于激發(fā)式增長(zhǎng)的時(shí)期。在城市管理公共能耗中城市公共照明一直占有很高的比例，以節(jié)能為目的的路燈改造項(xiàng)目已經(jīng)成為國(guó)家大力倡導(dǎo)節(jié)能減排的主要途徑。但是由于各種主客觀原因，目前我國(guó)不少城市的城市照明系統(tǒng)在不同程度上都存在著現(xiàn)代化程度落后、安全隱患較多、維護(hù)管理困難等情況，很大程度上增加了城市發(fā)展的管理與維護(hù)成本，制約了城市管理水平的提高。為此，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者和政府決策者已經(jīng)達(dá)成一致共識(shí)，探討一種高效的城市照明管理模式已經(jīng)成為影響國(guó)內(nèi)外城市管理水平的一項(xiàng)重要指標(biāo)。傳統(tǒng)照明能源系統(tǒng)完整性差，故障率高，街道照明管理部門(mén)也只通過(guò)路上巡邏的方式進(jìn)行故障檢測(cè)與排除，不僅耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，并且經(jīng)濟(jì)成本很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于公路照明的現(xiàn)代化需要，難以滿(mǎn)足民眾對(duì)高效率亮燈的要求。因而在此背景下建設(shè)一套較為先進(jìn)的城市照明能源設(shè)施節(jié)能智能監(jiān)管系統(tǒng)非常重要，這就需要有效整合現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)以及有線(xiàn)通信技術(shù)，迎合快速發(fā)展的城市照明需求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控和智能化管理，集中管理，智能控制。

圖1 城市照明能源設(shè)施智能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 城市照明能源設(shè)施節(jié)能智能監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容

城市照明監(jiān)管系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是以城市路燈智能監(jiān)管和控制為出發(fā)點(diǎn)，建立一套軟硬件協(xié)調(diào)工作的智能路燈監(jiān)管系統(tǒng)，包括路燈基本信息管理、路燈調(diào)控、路燈狀態(tài)巡視、路燈故障處理、照明數(shù)據(jù)管理等高效率監(jiān)管信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市照明能源設(shè)施節(jié)能智能監(jiān)管流程化管理。通過(guò)設(shè)計(jì)城市照明設(shè)施數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)城市照明設(shè)施的所有相關(guān)數(shù)據(jù)，研究照明設(shè)施性能和老化程度，統(tǒng)計(jì)城市照明能耗狀況；通過(guò)綜合現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和歷史資料并實(shí)時(shí)分析，能更準(zhǔn)確的了解照明設(shè)施的實(shí)時(shí)狀態(tài)；對(duì)照明過(guò)程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤；通過(guò)全面、精確監(jiān)控照明設(shè)施運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)政府相關(guān)管理部門(mén)對(duì)城市照明管理工作的實(shí)時(shí)監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)監(jiān)管的流程化管理。通過(guò)本系統(tǒng)，城市照明設(shè)施節(jié)能智能監(jiān)管有關(guān)部門(mén)可通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)智能遠(yuǎn)程管理控制單個(gè)照明點(diǎn)，優(yōu)化節(jié)能措施。該照明監(jiān)管系統(tǒng)能夠保證城市道路照明安全、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排與照明質(zhì)量的有機(jī)結(jié)合、降低燈具以及電器的故障率，在降低運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)緊急情況下的即時(shí)開(kāi)關(guān)燈，并在緊急情況下完成報(bào)警功能，根據(jù)不同地域、不同時(shí)段、不同級(jí)別進(jìn)行路燈開(kāi)關(guān)的控制，并確保能夠?qū)Τ鞘姓彰鞴收贤瓿蓪?shí)時(shí)檢測(cè)。

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

對(duì)城市照明設(shè)施進(jìn)行節(jié)能與智能監(jiān)控，需要引入多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備、云計(jì)算科學(xué)以及空間物理定位等前沿技術(shù)，完成城市照明系統(tǒng)各個(gè)模塊的建立。資源管理、智能監(jiān)控、能耗管控、運(yùn)行監(jiān)督等各個(gè)模塊共同構(gòu)成城市照明管理設(shè)施，并對(duì)傳統(tǒng)照明模式進(jìn)行全面優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了照明監(jiān)控的高效率執(zhí)行。該智慧照明監(jiān)控系統(tǒng)能夠?yàn)槌鞘姓彰鞯目刂萍捌湟?guī)劃提供科學(xué)的決策以及實(shí)用的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)按照實(shí)際照明需求實(shí)時(shí)提供照明的目標(biāo)，另外還能夠定期完成設(shè)備維護(hù)，減小照明設(shè)備運(yùn)行所需要的能耗，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，真正確保城市照明經(jīng)濟(jì)成本下降、照明實(shí)時(shí)信息共享、照明安全管理加強(qiáng)、照明質(zhì)量管控智能，從而提升社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益與管理效能，實(shí)現(xiàn)城市供電照明系統(tǒng)的綠色節(jié)能目標(biāo)。為滿(mǎn)足城市公共照明管理需求以及節(jié)能改造相關(guān)目標(biāo)，對(duì)城市照明能源設(shè)施的節(jié)能智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要滿(mǎn)足以下幾個(gè)功能。

（1）在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳感科學(xué)，由基本城市定位系統(tǒng)確定地理位置信息以及周邊環(huán)境二維以及三維數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)公共照明區(qū)域路燈的電壓、電流、功率、開(kāi)關(guān)、亮度等詳細(xì)信息進(jìn)行采集與記錄，并在地圖當(dāng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。

（2）應(yīng)用地下管道設(shè)施詳細(xì)數(shù)據(jù)、路燈照明實(shí)際地理位置以及公共照明業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，對(duì)周邊路燈以及相關(guān)供電設(shè)備進(jìn)行故障排查，并將故障以及報(bào)警信息進(jìn)行系統(tǒng)匯總。

（3）根據(jù)環(huán)境信息以及GIS情況靈活制定公共照明的分配工作，并對(duì)該分配方案進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。

（4）針對(duì)所匯總得到的故障以及報(bào)警信息完成工單匯總，并將工單交由工作人員，完成向維修人員的任務(wù)派發(fā)，促進(jìn)設(shè)備故障及報(bào)警得到及時(shí)解決。

（5）路燈及其配件信息寫(xiě)入信息管理系統(tǒng)，并根據(jù)實(shí)時(shí)情況進(jìn)行更新，將不同區(qū)域的路燈進(jìn)行分組處理，并在信息管理系統(tǒng)當(dāng)中設(shè)置設(shè)備信息查詢(xún)功能，方便后續(xù)系統(tǒng)調(diào)用與監(jiān)管。

城市照明能源設(shè)施節(jié)能智能監(jiān)管系統(tǒng)主要以智慧路燈信息服務(wù)平臺(tái)為關(guān)鍵模塊，該模塊會(huì)應(yīng)用到城市地理位置信息、地下管道安裝信息、公共照明設(shè)備信息以及路燈實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。此外該系統(tǒng)還具備多個(gè)分支系統(tǒng)，包括以物聯(lián)網(wǎng)為核心的設(shè)備監(jiān)控分系統(tǒng)、以路燈專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的設(shè)施管理分系統(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)等共同組成。

3.1 智慧路燈信息服務(wù)平臺(tái)

智慧路燈信息服務(wù)平臺(tái)為城市照明節(jié)能智能系統(tǒng)的核心模塊，該平臺(tái)利用城市空間以及地下管網(wǎng)等多項(xiàng)數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)平臺(tái)的存儲(chǔ)以及計(jì)算能力，完善路燈管理的信息交互能力，并向公共照明管理平臺(tái)提供周邊地圖，以保證路燈實(shí)時(shí)信息的準(zhǔn)確查詢(xún)與數(shù)據(jù)分析。除此之外，該系統(tǒng)還具備用戶(hù)權(quán)限功能，能夠?qū)Σ煌僮?、流程、區(qū)域進(jìn)行劃模塊處理，提升監(jiān)管系統(tǒng)的整體工作效率。在服務(wù)平臺(tái)當(dāng)中存儲(chǔ)資源服務(wù)調(diào)度子系統(tǒng)、設(shè)施屬性信息管理子系統(tǒng)承載本地?cái)?shù)據(jù)資源的存儲(chǔ)；三維空間信息管理子系統(tǒng)存儲(chǔ)照明設(shè)施的二三維空間信息，集成城市空間信息系統(tǒng)的地圖數(shù)據(jù)。應(yīng)用注冊(cè)與集成管理子系統(tǒng)、統(tǒng)一認(rèn)證及授權(quán)子系統(tǒng)為照明應(yīng)用服務(wù)，提供用戶(hù)權(quán)限管理和應(yīng)用注冊(cè)管理。

3.2 設(shè)備監(jiān)控分系統(tǒng)

該分系統(tǒng)主要以當(dāng)前較為前沿的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為技術(shù)基礎(chǔ)，并于基本地理空間信息、地下管線(xiàn)信息以及路燈基礎(chǔ)信息相結(jié)合，采用傳感器技術(shù)、遠(yuǎn)程控制技術(shù)等先進(jìn)手段完成對(duì)路燈各項(xiàng)電路數(shù)據(jù)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)路燈輸電線(xiàn)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(cè)，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(xiàn)路的安全性。該分系統(tǒng)能夠由智慧路燈信息服務(wù)平臺(tái)當(dāng)中采集的路燈信息進(jìn)行整合與分析，并由此制定出科學(xué)合理的路燈配照方案。

3.3 安全監(jiān)控子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分包括環(huán)境監(jiān)測(cè)部分、視頻歷史管理部分、線(xiàn)纜漏電報(bào)警部分、線(xiàn)纜防盜報(bào)警部分以及安全監(jiān)控管理部分。在該子系統(tǒng)的基本功能模塊之外，還加入了另外更為全面的功能，例如配電箱及其電子線(xiàn)路的防盜警告、路燈線(xiàn)路的漏電保護(hù)。除此之外，在雨水天氣出現(xiàn)低洼積水時(shí)，該安全監(jiān)控子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)的功能。該安全監(jiān)控子系統(tǒng)主要通過(guò)規(guī)范應(yīng)用路燈照明電路，來(lái)完成漏電保護(hù)的智能化實(shí)施，保障了大型公共照明設(shè)備的安全性問(wèn)題，避免出現(xiàn)漏電情況，從而減少了周邊路燈的線(xiàn)纜問(wèn)題。

3.4 單燈監(jiān)控子系統(tǒng)

監(jiān)控調(diào)度管理子系統(tǒng)主要由單燈狀態(tài)監(jiān)控模塊、調(diào)光狀態(tài)監(jiān)控模塊、單燈控制方式管理模塊、單燈配置模塊、單燈定位模塊、單燈報(bào)警管理模塊組成。單燈監(jiān)控子系統(tǒng)在進(jìn)行運(yùn)作時(shí)需要根據(jù)實(shí)際的照明需求來(lái)完成對(duì)于單個(gè)路燈的監(jiān)控，并按照實(shí)際人流量以及車(chē)流量完成路燈亮度的實(shí)際調(diào)節(jié)，將公共照明區(qū)域的每一盞燈都進(jìn)行細(xì)節(jié)管理管理，根據(jù)地理位置信息以及區(qū)域照明需求將空間進(jìn)行劃分，按照不同區(qū)域不同場(chǎng)景應(yīng)用不同光照的情景對(duì)路燈系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制以及調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)按需照明，均衡線(xiàn)路負(fù)載，實(shí)現(xiàn)外接電源定位。除此之外，該系統(tǒng)還能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換城市部分陳舊損壞燈具，進(jìn)而從本質(zhì)上徹底解決路燈損壞造成的能耗增加問(wèn)題，提升路燈管理部門(mén)的綜合管理水平，并提高城市公共照明用電管理效能。

3.5 監(jiān)控調(diào)度數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)

監(jiān)控調(diào)度數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)主要由節(jié)能率與用電管理模塊、亮燈率管理模塊、開(kāi)關(guān)箱歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊、歷史報(bào)警記錄查詢(xún)模塊組成。

3.6 報(bào)警配置子系統(tǒng)

報(bào)警配置系統(tǒng)主要由開(kāi)關(guān)報(bào)警策略配置模塊、單燈報(bào)警策略配置模塊、漏電報(bào)警策略配置模塊、報(bào)警邏輯策略配置模塊和報(bào)警知識(shí)庫(kù)管理模塊共同組成。

4 工程實(shí)例

紹興柯橋?qū)嵤┑闹悄苷彰飨到y(tǒng)便在公共走廊以及車(chē)庫(kù)完成了照度感應(yīng)設(shè)備、人車(chē)感應(yīng)器以及各類(lèi)智能控制面板的設(shè)置，應(yīng)用總線(xiàn)組網(wǎng)的技術(shù)形式，由網(wǎng)關(guān)將城市照明節(jié)能智能監(jiān)管系統(tǒng)完成接入，在該區(qū)域?qū)崿F(xiàn)照明燈具的實(shí)時(shí)控制，在高峰期燈具保持全開(kāi)狀態(tài)，根據(jù)人流、車(chē)流完成開(kāi)關(guān)以及亮度、飽和度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)景的實(shí)時(shí)控制，并對(duì)空間光感、立體感等參數(shù)進(jìn)行改善，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

城市照明能源設(shè)施節(jié)能智能監(jiān)管系統(tǒng)將當(dāng)前最為先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感技術(shù)、大數(shù)據(jù)信息等技術(shù)手段融入了信息管理平臺(tái)當(dāng)中，共同完成對(duì)城市公共照明的監(jiān)管與調(diào)控，在保證了經(jīng)濟(jì)性、安全性、節(jié)能性的同時(shí)，還能夠擴(kuò)大監(jiān)管范圍，提升監(jiān)管力度，加強(qiáng)監(jiān)管效能，為當(dāng)前城市公共照明的統(tǒng)一管理開(kāi)創(chuàng)了先例。