云計算在照明監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘要】隨著城市化進(jìn)程的加快，城市公共照明設(shè)施的需求量不斷增加。對云計算運(yùn)用于照明監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了研究，采用云計算實(shí)現(xiàn)智能照明，使城市管理水平達(dá)到照明現(xiàn)代化程度。進(jìn)一步開發(fā)云計算與監(jiān)控數(shù)據(jù)智能分析，來實(shí)現(xiàn)路燈的信息化管理，提高城市照明設(shè)施的科學(xué)管理水平。

【關(guān)鍵詞】云計算;監(jiān)控系統(tǒng);應(yīng)用

一、引言

云計算是在互聯(lián)網(wǎng)存在的基礎(chǔ)上通過動態(tài)可伸縮的虛擬化資源來進(jìn)行計算。關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)儲存技術(shù)和數(shù)據(jù)管理技術(shù)，為用戶提供編程模式。云計算與智能控制的結(jié)合，利用計算機(jī)、無線通訊、電力載波、計算機(jī)信息處理及節(jié)能控制等技術(shù)組成的“四遙”（遙控、遙測、遙信、遙調(diào)）系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)對照明設(shè)備的智能化控制。具有燈光亮度的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)、燈光軟啟動、定時控制、場景設(shè)置等功能，達(dá)到安全、節(jié)能、舒適、高效的特點(diǎn)，并通過監(jiān)控系統(tǒng)，將照明光源的亮度、色溫，電流電壓、亮燈率、報警信息等數(shù)字化。以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對終端照明進(jìn)行智能控制，實(shí)時監(jiān)測、采集各項(xiàng)照明信息，并將收集到的大數(shù)據(jù)上傳至云端服務(wù)器，通過云計算對大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)對照明系統(tǒng)的主動問詢、主動控制、遠(yuǎn)程維護(hù)、防盜監(jiān)控等功能。

二、照明云技術(shù)

照明云包含了大量的軟硬件建設(shè)，系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計分為物理資源層、資源池層、管理中間件層、構(gòu)建層。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

物理資源層包括計算機(jī)、存儲器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫和軟件等。資源池層將大量相同類型的資源構(gòu)成同構(gòu)的資源池，構(gòu)建該層更多的是物理資源的集成和管理工作。管理中間件層負(fù)責(zé)對云計算的資源進(jìn)行管理，并對眾多應(yīng)用任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，使資源能夠高效、安全地為應(yīng)用提供服務(wù)。云中心將提供照明管理服務(wù)快速交付、虛擬化通訊網(wǎng)絡(luò)、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)挖掘、獨(dú)享的GIS資源等服務(wù)。

三、云計算技術(shù)與照明的結(jié)合應(yīng)用開發(fā)

目前照明監(jiān)控平臺已經(jīng)能夠完成系統(tǒng)基本功能與應(yīng)用，現(xiàn)針對照明產(chǎn)品應(yīng)用作進(jìn)一步開發(fā)，主要開發(fā)方向是云計算與智能照明監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析與處理。

（1）應(yīng)用數(shù)據(jù)聯(lián)動：

通過現(xiàn)場監(jiān)控終端對照明燈具的實(shí)時監(jiān)控形成數(shù)據(jù)上傳到云端，云服務(wù)端通過對現(xiàn)場電流、電壓、功率因數(shù)、故障等多種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，聯(lián)動相關(guān)事務(wù)邏輯處理，同時對大數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，生成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的相關(guān)圖表進(jìn)行分析。

（2）智能分析與輔助決策：

采用先進(jìn)信息技術(shù)，建立科學(xué)合理的模型庫，對照明數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次、多角度、全方位的分析和挖掘，以連續(xù)的、立體的、動態(tài)的圖表展現(xiàn)各種指標(biāo)數(shù)據(jù)，靈活、快速地按不同的實(shí)際需求提取并發(fā)現(xiàn)有價值信息，揭示城市照明的內(nèi)在規(guī)律，為不同層次和崗位的管理者建立關(guān)鍵指標(biāo)模型。

通過對電力線通信與云計算進(jìn)行研發(fā)，便將形成一套新的算法應(yīng)用于智能照明單燈監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)通信成功率99%以上，同時將多種環(huán)境數(shù)據(jù)與照明數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，實(shí)現(xiàn)提前監(jiān)控、事前預(yù)警等多種功能實(shí)現(xiàn)。

（3）移動終端與云計算的融合：

移動互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展，通過手持移動終端對照明現(xiàn)場數(shù)據(jù)進(jìn)行控制、監(jiān)控、采集等實(shí)時操作已經(jīng)成為發(fā)展趨勢，通過移動互聯(lián)網(wǎng)可隨時隨刻接入云端服務(wù)器，同時獲取云端數(shù)據(jù)與上傳監(jiān)控指令，實(shí)現(xiàn)實(shí)時、融合的聯(lián)動方式。

四、照明監(jiān)控服務(wù)快速建設(shè)

智能照明云平臺是一個面向多用戶的架構(gòu)，依托于標(biāo)準(zhǔn)化照明監(jiān)控終端，為用戶提供一種構(gòu)建快速、配置方便、交付敏捷的增值型服務(wù)。云平臺能根據(jù)使用者申請要求提供相應(yīng)服務(wù)資源，提供搭建照明管理所需要的所有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、硬件運(yùn)作平臺、軟件功能模塊、個性化門戶界面等，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問該應(yīng)用服務(wù)來獲取現(xiàn)場終端的實(shí)時運(yùn)行情況，通過搭建集智慧照明云平臺中心形成集中管理，權(quán)限快速分配、現(xiàn)場數(shù)據(jù)快速導(dǎo)入等集中式管理模式來實(shí)現(xiàn)云技術(shù)對照明監(jiān)控的快速建設(shè)。

五、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

隨著照明監(jiān)控系統(tǒng)的大量普及安裝，照明監(jiān)控系統(tǒng)所獲取并存儲的數(shù)據(jù)容量正以驚人的速度增長，這些數(shù)據(jù)包含了現(xiàn)場環(huán)境中的大量信息，能夠在照明管理上帶來巨大的價值。照明云平臺使分析數(shù)以萬計的數(shù)據(jù)集，并從中獲取信息變?yōu)榭赡堋？梢酝ㄟ^云計算強(qiáng)大處理問題，采用蒙特卡羅算法對海量運(yùn)行數(shù)據(jù)結(jié)果來分析他們的共性，得到貼近真實(shí)情況的故障概率模型，來對當(dāng)前設(shè)備未來運(yùn)行風(fēng)險進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)事前預(yù)警。

六、數(shù)據(jù)智能分析（如圖2所示）

采用先進(jìn)信息技術(shù)，建立科學(xué)合理的模型庫，對照明數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次、多角度、全方位的分析和挖掘，以連續(xù)的、立體的、動態(tài)的圖表展現(xiàn)各種指標(biāo)數(shù)據(jù)，靈活、快速地按不同的實(shí)際需求提取并發(fā)現(xiàn)有價值信息，揭示城市照明的內(nèi)在規(guī)律，為不同層次和崗位的管理者建立關(guān)鍵指標(biāo)模型，讓管理者可以得到其最關(guān)注的關(guān)鍵指標(biāo)，為不同層次的管理者提供決策依據(jù)。

設(shè)備維護(hù)預(yù)測：根據(jù)照明設(shè)施壽命歷史數(shù)據(jù)，為每種照明設(shè)備設(shè)定壽命模型，系統(tǒng)可以提供進(jìn)入老化期的設(shè)備清單，并按照清單制定科學(xué)維護(hù)計劃，管理者可以按照計劃，提前安排業(yè)務(wù)人員成批更換設(shè)備，從而提高照明服務(wù)質(zhì)量，同時也提高了工作效率，降低維護(hù)成本。

故障應(yīng)對策略：根據(jù)照明設(shè)施故障率歷史數(shù)據(jù)，為每種照明設(shè)備設(shè)定故障率分析模型，對故障率變化異常的設(shè)備進(jìn)行預(yù)警，提前做好備品備件和維修人員準(zhǔn)備。

設(shè)備評價：通過設(shè)備的故障率情況，可以按照設(shè)備評價模型，對設(shè)備廠家進(jìn)行動態(tài)等級評定，為設(shè)備采購提供依據(jù)。

業(yè)務(wù)量預(yù)測：在新增加照明線路或照明片區(qū)時，按照工程預(yù)算模型，系統(tǒng)可以通過輸入的參數(shù)（包括建設(shè)規(guī)模、建設(shè)區(qū)域、照明設(shè)備類型等）計算建設(shè)成本、照明設(shè)備數(shù)量等信息。同時根據(jù)運(yùn)維模型，計算新增維護(hù)工作量，為管理者提供資金預(yù)算、人員儲備決策支持。

運(yùn)行效能分析：對全市照明設(shè)施建設(shè)、維護(hù)、節(jié)能、管理等方面進(jìn)行綜合評估，分析投入效益，找出薄弱環(huán)節(jié)以利整改。

圖2 數(shù)據(jù)智能分析

七、結(jié)束語

通過認(rèn)識云計算，將軟件安裝在智能手機(jī)和平板電腦等設(shè)備上，便可以對監(jiān)控終端進(jìn)行控制，方便開/關(guān)燈或調(diào)節(jié)路燈亮度實(shí)現(xiàn)節(jié)能。云計算技術(shù)目前正處于發(fā)展階段，具有廣闊的發(fā)展空間。在充分利用其在照明監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，更能體現(xiàn)其在節(jié)能與管理方面的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)智慧照明。

參考文獻(xiàn)

[1]《云計算與大規(guī)模數(shù)據(jù)并行處理技術(shù)》，黃宜華，南京大學(xué)，2012年.