基于谷歌地圖的智慧路燈管控系統的研究與實現

張國偉，杜慶鵬，陳明龍，宮潘威，丁保勇，王新龍，董玉德

(1.合肥工業大學 機械工程學院，安徽 合肥 230009；2.合肥大明節能科技股份有限公司，安徽 合肥 230088；3.合肥工業大學智能制造技術研究院，安徽 合肥 230009)

基于谷歌地圖的智慧路燈管控系統的研究與實現

張國偉1，杜慶鵬2，陳明龍1，宮潘威1，丁保勇1，王新龍3，董玉德1

(1.合肥工業大學 機械工程學院，安徽 合肥 230009；2.合肥大明節能科技股份有限公司，安徽 合肥 230088；3.合肥工業大學智能制造技術研究院，安徽 合肥 230009)

為了提高當前路燈控制系統的管理效率，實現路燈管控的可視化、智慧化、高效性，本文提出并實現了基于谷歌地圖的智慧路燈管控系統。該系統綜合應用WebGIS技術、GPRS和ZigBee網絡通訊技術、WebGL等計算機技術，解決了監控系統的網絡傳輸的實時性問題和系統中大量路燈加載時加載緩慢問題，系統采用谷歌地圖并引入多國語言庫實現了軟件的國際化。系統目前在合肥市測試使用，能夠在一秒左右實現路燈的開關及調光功能。

ZigBee；智慧路燈；谷歌地圖；WebGL技術；WebGIS

2.HefeiFitbrightEnergySavingTechnologyCo.,Ltd,Hefei230088,China;3.IntelligentManufacturingInstituteofHFUT,Hefei230009,China)

引言

作為城市建設的重要基礎設施，路燈分布范圍廣、密度大、數量多的特點使其難以管理[1-2]。為解決路燈控制方面的問題我國科研人員作了大量的研究[3-5]，例如：王志宇等基于.NET和GIS以C/S(Client/Server)的方式開發了路燈管理系統[6]；王敏等采用RL78/11A單片機芯片為主控芯片，著重研究了智能照明系統中網關控制器方面工作[7]；黃祖成等研究了基于IPv6的低功耗無線網絡在路燈照明控制系統中的應用[8]。國外在這方面的研究主要偏向于網關方面的開發[9-11]。綜合國內外研究及使用情況，當前我國城市道路的照明控制方式大多以手動控制、時鐘控制、光電開關控制方式為主，這種控制方式無法實現對單燈及某個區域的路燈進行控制及監管，路燈控制層次性差，無法實時監控，智能程度低[12]；還存在一部分以計算機無線控制的方式，但仍存在著實時監控性差，管理柔性以及系統智能性低，通信穩定性差、無法適應國際市場等問題[13-15]。為此，開發一種具有實時監控功能，管理柔性高，適用范圍廣，能夠對單燈及不同層次區域進行控制的智慧路燈管控系統是很有必要的。本研究針對此種情況，綜合利用GIS技術、網絡通訊技術、WebGL技術等構建了基于谷歌地圖的智慧路燈管控系統。

1 系統軟件及硬件架構

該系統主要由用戶層、服務器層、數據采集層組成(如圖1所示)。

圖1 系統架構Fig.1 System architecture

1)用戶層。用戶層主要包括監控中心人員、市政相關管理人員、日常辦公人員、普通行人等。用戶通過公司大屏幕監控中心、個人電腦、移動終端等設備在瀏覽器上登陸系統，進而實時監控路燈運行狀態，并對系統進行維護及管理。

2)服務器層。服務器層包括B/S(Browser/Server)軟件，數據庫，C/S軟件。B/S軟件通過iis發布在服務器上使用戶可以通過瀏覽器訪問系統，在用戶通過B/S端和系統交互時需要從數據庫中讀取數據，并將數據可視化展示，或者將用戶錄入的數據存入數據庫中。數據庫是整個系統的數據中心，主要負責數據的存儲。C/S端軟件負責解析網關、工程車、光照度采集儀等設備發送到服務器的數據并將數據存入數據庫，以及將用戶發送的控制指令下傳到網關以控制路燈。

3)數據采集層。數據采集層包括光照度采集儀、工程車定位儀、網關、路燈驅動器。光照度采集儀主要采集相關區域的光照度，工程車定位儀負責采集工程車的位置信息。網關負責采集路燈信息并將服務器發送的指令下達到路燈。其中光照度采集儀、工程車定位儀、網關三部分通過GPRS與服務器通信。網關與路燈驅動器之間通過ZigBee進行通信。

2 系統關鍵技術

2.1WebGIS技術

WebGIS(網絡地理信息系統)指基于Internet平臺，客戶端應用軟件采用網絡協議，通過Web技術運用在Internet上的地理信息系統[16]。WebGIS是利用Web技術來擴展和完善地理信息系統的一項技術。當前比較常用的WebGIS平臺有：谷歌地圖、百度地圖、高德地圖、ARCIMS等國內外成熟產品。由于百度和高德僅支持國內地圖，不利于軟件的全球化，所以該系統選擇使用谷歌地圖來構建系統可視化應用。首先需要登錄谷歌地圖服務開發平臺，并根據應用類型申請谷歌地圖開發密匙(ak)，然后在開發頁面中通過