王坤陽，劉 洋

（南京林業(yè)大學，江蘇 南京 210000）

0 引 言

智慧照明系統上集成了太陽能供電部分，太陽能電池板由32個電池片串聯組成，使用的電池有2類，具體有鉛酸電池和鋰電池。

4G網絡改變了人們的交流方式，但是難以應對新業(yè)務不斷涌現，5G應運而生，有效保障了低時延數據傳輸。5G作為一種新型移動通信網絡，不但解決了人與人之間的通信，而且還滿足遠程醫(yī)療、工業(yè)控制的需求[1]。

燈桿的智慧化改造，使管理人員可以對每盞路燈進行聯網控制。智慧照明系統中使用了5G技術，從4G到5G傳輸速率成百上千倍提升，高速率促進了移動互聯網的普及和繁榮。

1 智慧照明系統主要功能

1.1 視頻監(jiān)控功能

智慧照明系統通過在燈桿上集成安防監(jiān)控設備，實現對城市各類設施和事件的智能監(jiān)控[2]。

1.2 緊急救助功能

智慧照明系統有緊急求助功能，便于戶外緊急呼叫。當群眾遭遇突發(fā)情況，可以使用求助功能，及時呼叫監(jiān)控中心，獲得援助。

1.3 Wi-Fi功能

智慧照明系統為市民提供免費Wi-Fi上網服務，市民通過手機掃碼自動連接網絡，享受便捷上網服務。

1.4 充電功能

智慧照明系統集成了充電裝置，方便新能源汽車充電。智慧照明系統支持掃碼支付，為市民帶來便利。智慧照明系統充電樁的具體優(yōu)勢有，支持純電動和混動充電、支持掃碼支付、支持快速充電。

1.5 環(huán)境監(jiān)測功能

智慧照明系統可以監(jiān)測多種環(huán)境信息，具體有溫濕度、PM2.5、PM10等。氣象傳感器應用廣泛，可實時監(jiān)測城市環(huán)境信息，實現數據同步共享。

1.6 廣告發(fā)布功能

LED屏幕在智慧照明系統中發(fā)揮著重要的作用，體現出智慧照明系統的智慧與共享。在LED屏幕上可以實時顯示氣象信息、交通信息、市政信息、公益宣傳等，同時LED屏還是一個戶外廣告媒體投放設備，通過投放廣告獲得項目收益。相比于傳統的廣告牌，它更加滿足廣告投放的精準度與個性化需求[3]。

1.7 廣播功能

智慧照明系統具有廣播功能，可以讓群眾及時獲知信息。該系統可起到公益宣傳、消息通知、應急指揮的作用，有效提高城市的應急管理能力。

2 智慧照明系統的架構設計

2.1 智慧照明系統的硬件構成

圖1為智慧照明系統的框架圖。智慧照明系統的硬件由主板、傳感器、外接設備和服務管理平臺等部分構成。其中，主板包括各類模塊、電路和接口，是核心控制系統；傳感器用于捕捉環(huán)境中的各類參數；外接設備則實現供電和圖像采集等功能；服務管理平臺用來實現運維和監(jiān)控等管理功能[4]。

圖1 智慧照明系統框架

2.2 后臺框架設計

本系統采用分布式架構，支持設備通信、數據存儲及用戶服務的集群部署?？紤]到軟件版本、安裝步驟、啟動順序等問題，使用目前市場常用的Docker部署方式[5]。

2.2.1 用戶管理

（1）支持多級用戶。平臺將用戶分為3個等級，分別為生產商、集成商、運營商。生產商可以創(chuàng)建并管理集成商賬戶，管理生產設備的基礎數據如型號、模式等，查看系統的所有接入設備。集成商可以創(chuàng)建并管理運營商賬戶，查看創(chuàng)建的運營商所管理的所有設備。

（2）支持用戶增刪改查。用戶都是由上級用戶創(chuàng)建管理，通過用戶中心修改個人資料如密碼等信息。

2.2.2 首頁統計

用戶登錄系統，根據用戶級別查看相應設備數據統計數據，如地圖展示、圖形報表等。

其中地圖展示包括以下內容：（1）設備坐標展示；（2）設備狀態(tài)展示，基于約定顏色標識各種運行狀態(tài)，如故障、亮燈、關燈；（3）點擊圖標彈出設備實時數據。

2.2.3 數據分析

數據分析主要包括：（1）支持時間區(qū)間查詢；（2）支持單個設備查詢；（3）支持圖表展示；（4）支持詳細數據展示；（5）統計設備能耗。

2.2.4 故障管理

故障管理主要包括：（1）支持故障查看，并提供有效的解決方案；（2）故障上報頻率是一天一次；（3）按燈具故障進行細分。

2.2.5 設備管理

設備管理主要包括：（1）設備導入；（2）設備分組；（3）設備數據編輯；（4）設備地圖定位。

2.2.6 用戶交互服務的部署

用戶可以通過瀏覽器查看和操作設備。

2.2.7 緩存數據存儲集群

緩存在平臺系統中很重要，它負責很多功能，比如設備上電記錄、照明方案、交互模式存儲等，所以緩存服務器必須保證穩(wěn)定運行。

Redis集群部署原理如圖2所示。由于考慮后期數據量比較大，要保證其安全穩(wěn)定，采用Rediscluster方式部署。并且使用一主多從的方式。當一臺主機宕機后備機能夠及時替換。保證服務不間斷進行。

圖2 Redis集群部署原理

本系統選擇的內存數據庫是Redis，其包含以下優(yōu)點：（1）數據結構簡單，易于擴展；（2）支持海量數據讀寫；（3）處理速度快；（4）響應速度快；（5）支持高并發(fā)；（6）支持多種語言進行開發(fā)；（7）支持多種數據類型。

2.2.8 持久化數據遠程備份

如圖3所示，關系存儲選擇MySQL數據庫，作為業(yè)務數據的存儲，為用戶交互提供可靠的數據保障。建議使用雙主機模式，保證數據實時同步備份，出現宕機能夠及時替換。離散存儲選擇InfluxDB數據庫,負責存儲傳感器等離散數據。

圖3 Redis集群部署原理

3 智慧照明系統的應用場景

智慧照明系統在多種場景下均可運用，具體如下。

3.1 智慧社區(qū)

智慧照明系統應用在社區(qū)中，不但可以為居民提供照明服務，而且可以對治安復雜區(qū)域進行實時監(jiān)控。通過對高清圖像智能識別，可有效維護社區(qū)安全。智慧照明系統通過物聯網與智慧垃圾桶實現互聯互通，智慧垃圾桶安裝有各類傳感器，可以幫助居民實現垃圾分類和循環(huán)利用，維護社區(qū)環(huán)境衛(wèi)生。智慧垃圾桶會對桶內的垃圾量進行檢測，計算出桶內垃圾的累積量，保證垃圾桶資源的合理配置[6]。

3.2 智慧校園

在幼兒園應用智慧照明系統，搭建物聯網平臺，借助智慧照明系統的廣播、視頻監(jiān)控功能，方便家長和老師實時監(jiān)控幼兒園小朋友的學習、生活、玩耍狀態(tài)。

3.3 智慧景區(qū)

在旅游景區(qū)應用智慧照明系統，構建物聯網平臺，可以動態(tài)監(jiān)測景區(qū)的人流量和車流量，智慧引導交通，科學疏導游客。人臉識別技術有助于快速查找失散游客。

3.4 智慧交通

智慧照明系統可應用于道路交通領域，借助智慧照明系統的照明和視頻監(jiān)控功能，可以為夜間交通運行提供照明服務。智慧照明系統可以協助電子警察智能執(zhí)法，規(guī)范交通秩序。智慧照明系統可以在服務區(qū)為車主提供免費Wi-Fi上網服務和道路交通信息指南。

4 結 論

本系統結合智慧照明系統的特點，靈活運用數據庫技術、嵌入式開發(fā)技術、軟件開發(fā)技術，實現智慧照明。