陳震宇

摘要：我國城市照明節(jié)能有巨大潛力，以城市路燈設(shè)施為例，其數(shù)量多、區(qū)域廣、用電總量巨大，但是能源利用率依舊不高，浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重。文章重點(diǎn)探討使用大數(shù)據(jù)的方法實(shí)現(xiàn)智慧城市照明建設(shè)，通過遠(yuǎn)程終端設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，上報(bào)監(jiān)控中心平臺(tái)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)智能化照明管理。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);智慧城市;照明管理

智慧城市的建設(shè)涵蓋大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如基礎(chǔ)地理信息、規(guī)劃成果、交通、綜合管線、政策法規(guī)、人口等，如何存儲(chǔ)和使用這些數(shù)據(jù)成為決策者急需解決的問題。云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了大數(shù)據(jù)的迅猛發(fā)展，為政府提供決策支持，對企業(yè)組織和業(yè)務(wù)流程提供幫助，對城市、交通、醫(yī)療、教育等產(chǎn)生巨大影響。

探索基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧城市照明管理，構(gòu)建一個(gè)基于云服務(wù)的智慧照明管理大數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)采集城市照明設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，不僅可以為城市提供全方位的路燈信息化運(yùn)行服務(wù)，同時(shí)通過后臺(tái)大數(shù)據(jù)分析，挖掘城市路燈運(yùn)行電網(wǎng)、氣象等相關(guān)性，為城市照明節(jié)能提供決策支持，同時(shí)也可以為城市智能交通、智能安防提供有效的支撐。

一、大數(shù)據(jù)與智慧城市照明

大數(shù)據(jù)或稱巨量資料，指的是無法在一定時(shí)間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。在中國，已有多個(gè)城市開展了智慧城市建設(shè)。然而，在智慧城市的建設(shè)與應(yīng)用中，智慧城市產(chǎn)生了數(shù)據(jù)將從TB到PB級，隨之進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代;大數(shù)據(jù)是智慧城市的核心要素，智慧城市的建設(shè)與應(yīng)用帶來數(shù)據(jù)量的急速增大，而大數(shù)據(jù)無處不在，遍布智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧生活等智慧城市的各個(gè)領(lǐng)域。對大數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、儲(chǔ)存、分類、重組分析、再利用等一系列的智能化處理后，可為決策者提供參考。

對于智慧城市的建設(shè)來說，可分為政府主導(dǎo)的建設(shè)和企業(yè)主導(dǎo)的建設(shè)，政府主導(dǎo)的建設(shè)側(cè)重于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集、管理、分析、監(jiān)控和共享，建設(shè)目標(biāo)為智慧政府和公共平臺(tái)，企業(yè)主導(dǎo)的建設(shè)側(cè)重于行業(yè)應(yīng)用，主導(dǎo)建設(shè)目標(biāo)為智慧行業(yè)，如智慧交通、智慧醫(yī)療等。盡管側(cè)重點(diǎn)和建設(shè)目標(biāo)不同，但二者是一個(gè)相互協(xié)調(diào)的有機(jī)整體，政府主導(dǎo)的建設(shè)側(cè)重基礎(chǔ)平臺(tái)的搭建，企業(yè)主導(dǎo)的建設(shè)側(cè)重于實(shí)際應(yīng)用。

城市照明作為智慧城市建設(shè)中的重要組成部分，它服務(wù)于交通安全和人們的生產(chǎn)生活。城市照明系統(tǒng)遍布城市的每一個(gè)角落，對現(xiàn)有的城市照明裝置進(jìn)行升級，可以簡單快捷的實(shí)現(xiàn)覆蓋面較廣的信息感知網(wǎng)絡(luò)的搭建，實(shí)現(xiàn)路燈管控智能化、信息采集多樣化和信息處理快速化。

二、智慧城市照明建設(shè)存在的問題

目前傳統(tǒng)照明方式還是暴露了不少問題，比如，某些路段、公園等在晚上時(shí)已經(jīng)無人的狀態(tài)下，依舊燈火通明，還有路燈、電纜等設(shè)備經(jīng)常被盜而沒有及時(shí)處理等。具體而言，我國城市照明建設(shè)存在以下幾個(gè)方面的問題：

（1）重形象、輕功能照明

目前很多城市的夜景照明均存在過于追求城市形象和亮度，科學(xué)分析論證不足、統(tǒng)一規(guī)劃或規(guī)劃相對滯后的問題。出現(xiàn)了該亮的不亮，不該亮的反而很亮現(xiàn)象，整個(gè)城市的夜景分散零亂，沒有主次和特點(diǎn)，這樣的設(shè)計(jì)規(guī)劃不僅浪費(fèi)了能源，而且整體照明效果也不好。

（2）重景觀、輕功能照明

有些城市規(guī)劃不協(xié)調(diào)，如道路、橋梁、隧道燈照明實(shí)例僅占整個(gè)城市照明工程實(shí)例的1/3左右。明顯反映出了城市照明工程規(guī)劃重景觀，輕功能照明，這也應(yīng)引起我們的高度重視。

（3）照明亮度超標(biāo)

在我國的部分城市因過于追求城市形象，盲目追求燈照明的亮度，出現(xiàn)了部分城市的交通主要干道路面照明的平均照度，均大大高于我國或國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的照度值。這種盲目追求路面亮度的現(xiàn)象，不僅照成了電能的過度浪費(fèi)，而且還產(chǎn)生了照明眩光，光污染等問題，其照明的負(fù)面效應(yīng)較為突出。

（4）管理問題

由于城市路燈照明系統(tǒng)管理制度的不完善，造成只重建設(shè)輕管理的現(xiàn)象較為普遍，特別是照明工程竣工后，照明設(shè)施的維護(hù)管理工作未能跟上，以至不少工程出現(xiàn)亮燈率低，照明效果急劇下降的現(xiàn)象。

三、數(shù)據(jù)推動(dòng)智慧城市照明建設(shè)

綜合考慮傳統(tǒng)照明管理不夠細(xì)致的問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更加智能化的管理并達(dá)到高效節(jié)能目的，構(gòu)建了新的大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧城市照明管理系統(tǒng)，它充分融合先進(jìn)的通信、傳感、云計(jì)算等多種現(xiàn)代化科技手段，使照明在滿足公共照明需求的基礎(chǔ)上更為智能，其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)由以下三層構(gòu)成：

（1）感知層：由多種傳感器、單燈控制器、防盜報(bào)警末端三部分構(gòu)成。傳感器模塊包括攝像頭、噪聲監(jiān)測傳感器、空氣污染監(jiān)測器、溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧感應(yīng)器、亮度傳感器、紅外感應(yīng)器等，可采集路燈周圍環(huán)境數(shù)據(jù)信息。單燈控制器可采集路燈運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，路燈監(jiān)控終端（RTU）可采集路燈用電量、運(yùn)行狀態(tài)等信息。

（2）網(wǎng)絡(luò)層：路燈監(jiān)控終端（RTU）和監(jiān)控中心之間采用無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，路燈監(jiān)控終端（RTU）與每盞路燈單燈控制電纜防盜末端之間的通訊通過電纜線載波通信來實(shí)現(xiàn)。

（3）應(yīng)用層：綜合利用采集到的各類數(shù)據(jù)信息及電網(wǎng)、氣象等相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析，并通過分析的結(jié)果反饋到各分支路燈監(jiān)控終端，實(shí)現(xiàn)智能路燈的自適應(yīng)調(diào)節(jié)亮度從而達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí)，可輔助實(shí)現(xiàn)檢測路燈工作狀況，提供路燈故障類型報(bào)警及故障地點(diǎn)通知等功能。

除了對照明輸出支路、供電配電柜、路燈的電流、電壓、功率和能耗信息進(jìn)行采集外，系統(tǒng)還可采集諸如氣象數(shù)據(jù)、車流量和地理位置等信息，這些必將形成海量的數(shù)據(jù)。充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，動(dòng)態(tài)分析并挖掘城市各項(xiàng)信息需求，輔助管理決策者。

四、發(fā)展前景展望

可以預(yù)見在不久的將來，大數(shù)據(jù)將遍布智慧城市的方方面面。本文構(gòu)建的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧城市照明管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以對其功能進(jìn)行擴(kuò)充和延展，為后續(xù)智慧城市的建設(shè)提供有效數(shù)據(jù)。

五、結(jié)束語

針對智慧城市照明建設(shè)中存在的困難和問題，結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù)提出了智慧城市照明系統(tǒng)框架，可對現(xiàn)有路燈進(jìn)行改造，通過在路燈上安裝多種傳感器、控制器和通信模塊，可方便快捷地實(shí)現(xiàn)破壞程度低、范圍覆蓋廣、建設(shè)成本低、智能化程度高的智慧城市信息感知網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，可以為我國的智慧城市照明建設(shè)提供有力支撐。

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