城市照明智能管理系統建設研究

田瑜基

（廈門精圖信息技術有限公司）

1 引言

基于北斗地理信息技術和計算機網絡通信技術，結合先進的電力線載波技術，建設城市照明智能監控系統，實現城市照明的精細化管理和自動監控，對快速發展的城市照明實現自動化，能夠推動城市提高照明質量，完善智能化照明管控網絡，從而提高城市市政服務質量[1]。城市照明智能管理系統的建設可以提高照明系統的檢修維護效率，保證城市的亮燈率和照明設施完好率，同時智能監控系統的建設促進了能耗的降低和勞動強度的減輕，解決了傳統電能系統中電力、人力、物力的浪費現象，實現城市按需照明、高效節能和照明系統的精細管理。

2 現狀分析

城市道路照明建設得到了迅速發展，路燈數量日益增加，而管理部門還以原有人工操作來完成數倍于過去的工作任務，無法解決亮燈率與節約能源的固有矛盾。人工夜晚巡燈白天巡線修燈的維護方法遠滯后于現代化城市照明管理需求，同時物力財力浪費明顯；同時由于路燈故障不可避免，日常維護不可間斷，造成路燈管理者勞動強度增大。

目前城市大部分的燈具還是鈉燈，鈉燈沒有調光接口，智能控制系統只能對鈉燈進行開關，不能實現調光功能，無法實現智能控制帶來的節能效果。把鈉燈改為LED 燈，容易實現調光，節能效果明顯，但是LED 燈改造的進度可能會影響到城市照明管理項目的整體進度，因此，在LED 燈改造時，安裝LED 燈具之前，照明管理終端控制器先安裝在LED 燈具上，避免LED 燈具裝好之后，再去安裝終端控制器，浪費大量的安裝工程量，也影響城市照明管理項目的進度，照明控制方法中尚存在多種問題。

1）不能實時控制

控制方式的單一化，使得不同區域的不同燈型，以及不同時間段的照明設備無法實現分類控制，從而造成資源分配不合理，產生大量電能被浪費的問題[2]。

2）無法及時開關燈

當惡劣多變的天氣情況出現時，現行照明控制方式不能隨著天氣亮度的變化而對應自動開關。這樣在各類城市戶外活動諸如慶典及會議或者參觀考察，照明系統做不到及時靈活的對應控制，影響了城市的市政管理形象[3]。

3）信息不能反饋

管理部門不能實時接收到城市道路照明的各種反饋信息，如城市道路或公共場所的電燈電壓電流及其耗電量，城市市政設施的亮燈率及故障信息，照明系統的控制環節問題等，使得城市管理部門不能掌握實時的城市照明情況[4]。

4）故障信息不明確

當前管理部門依靠維護人員的反饋做出決策，所以照明系統的維護人員需具備專業修檢知識，然而專業檢修人員的缺少導致了各處路燈的故障信息，不能及時傳遞到管理部門，同時照明系統的故障問題不明確也會耽誤搶修時間，這樣會給夜間行人及車輛造成很大不便[5]。

5）開燈調整周期變化頻繁

一年中每天的日出日落時間都在發生變化，工作人員需要掌握日出日落規律，從而才能在每個控制點調整照明系統的啟動和停止。較高的知識儲備要求使得工作人員較難篩選，同時開關燈調整周期的頻繁變化，使得工作人員面對較大的工作壓力。

圖1 系統設計思路圖

圖2 照明控制系統原理圖

3 系統建設

采用C/S 與B/S 相結合的架構體系適用于城市照明管理系統的建設。完備信息安全體系的建設，用戶操作信息的完整記錄，安全審計的順利實施，能夠保障城市照明管理系統的靈活性，實現簡單快捷的系統管理和維護，以適應日常業務的需求變更。

城市照明管理系統主要包括先進的軟件和硬件，以及完整的通訊網絡。硬件包括監控調度中心中安裝的終端控制器和集中控制器以及無線通訊設施，采用電力載波技術，選用現代化智能化的基礎設備，以滿足城市路燈照明的需求。系統基于實時的數字信息化的遙信，通過及時的智能化遙測和遙控，對城市各處照明元件進行有效的管理和維護。系統還可以通過靈活的控制方式，滿足一些重要場合的照明元件的即時開關需求，比如城市的領導來訪及會議，重要的戶外商業活動，以及重要節假日的慶典活動等。通過智能管理系統的建設，及時監測照明設施的故障，獲得及時的維護和管理，在保證照明設施的可用性的同時，延長了照明設施的使用壽命，提高了城市的形象。

同時系統結合在建的“北斗城市公共平臺”，在平臺提供的空間地理信息服務的基礎上，實現對城市照明設備的定位、報警、狀態查詢顯示等功能；城市通過建立北斗城市公共服務平臺，新建的城市照明管理系統為平臺輸送照明設施的狀態信息，同時平臺可以對系統中的報警數據和能耗數據進行分析，反之對城市照明管理方面提供分析數據支撐，推進照明系統中的管理數據的深入挖掘（見圖1、圖2）。

城市照明管理系統中分為整理控制、子系統控制和個體控制，路燈的個體控制功能是系統建設的目標。當前照明管理系統中設計了個體路燈的控制方法，照明管理系統實現了電耗的節能并且維護成本獲得顯著降低。

根據城市照明系統建設情況，采用電力線載波技術是解決當前數據傳輸的核心方法。將照明系統中照明元件之間的電力傳輸路線，直接用作傳輸數字信號的通信媒介[6]，所以不需要對現有路燈線路進行重新規劃設計，在實現數字通信的功能方面對電路線無須再做任何更改。

城市照明管理系統中，監控調度中心的硬件部署除了集中控制器、照明元件控制器以外，還包括無線通訊網絡的部署。系統中照明元件的管理維護，除了照明設施故障的監測外，軟件對故障數據的分析及預測也至關重要。

電力線載波系統結構如圖3 所示，上位機軟件、終端控制器和集中控制器組成了照明智能管理系統。系統建設了GPRS 無線通信網絡，二級子網采用電力載波通信方式。以電力線載波通訊方式為主干并輔以電力載波通信手段[7]，城市的各處照明元件實現遠程智能控制。同時照明元件的運行電力數據和故障數據不斷反饋至系統監測中心。

圖3 電力線載波系統結構圖

4 結語

通過對城市照明系統的建設研究，城市各處照明點實現了統一管理和監控，在節約電能的同時也實現了系統的全天候穩運行。通過實際運行管理測試，每件照明元件均實現了精準化控制，電器壽命獲得顯著延長，產生了良好的經濟效益。系統運行期間監測中心對每處照明元件的狀態數據進行了采集，故障數據實時回傳分析，維護人員得以及時獲知故障元件位置并快速檢修。市政照明管理部門接到的報修電話頻率大幅降低，同時照明事故投訴數量急劇減少，管理效益及社會效益顯著提高，城市治安水平和城市形象獲得進一步的提升。