智慧城市照明中的單燈智能控制系統(tǒng)分析

王松林

淮安市工程造價管理服務(wù)中心，江蘇 淮安 223001

0 引言

在對相關(guān)問題進(jìn)行深入研究分析后發(fā)現(xiàn)，主要原因在于城市照明系統(tǒng)控制方法相對落后，不僅會浪費(fèi)大量的人力、物力，還會加大城市照明系統(tǒng)能源損耗，縮短燈具的使用壽命。因此，為了滿足智慧城市照明中單燈智能控制需求，文章對單燈智能控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。

1 系統(tǒng)需求分析

智慧城市照明中所采用的單燈智能控制系統(tǒng)集成了通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化控制技術(shù)、自動化檢測技術(shù)等，可以實(shí)現(xiàn)對城市照明系統(tǒng)中路燈的單燈或者多燈智能化控制。智慧城市照明中的單燈智能控制系統(tǒng)主要需具備以下功能。

（1）遠(yuǎn)程控制功能。通過單燈智能控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對單燈和多燈開關(guān)、照明亮度、照明時間的遠(yuǎn)程控制效果。單燈智能控制系統(tǒng)應(yīng)具有時控、光控、聲控、旁路控制以及遠(yuǎn)程控制效果。在具體控制過程中，單燈智能控制系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)外界光照強(qiáng)度、聲音情況，結(jié)合本地區(qū)經(jīng)緯度、季節(jié)、假期、天氣等相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)路燈的單燈自動化控制[1]。在此過程中，相關(guān)人員可以通過遠(yuǎn)程控制功能來輸入控制參數(shù)、調(diào)整控制模式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對路燈的遠(yuǎn)程和自動化控制，從而有效節(jié)約能源，延長路燈的使用壽命。

（2）自動化檢測功能。單燈智能控制系統(tǒng)中的控制器可以對路燈的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行檢測采集，再通過電力載波通信技術(shù)將相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞給遠(yuǎn)程管理中心，系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，確定各路燈的實(shí)際工作狀態(tài)，以方便制訂故障檢修計劃。

（3）自動報警功能。在正常工作條件下，單燈智能控制系統(tǒng)可以對所有路燈的正常運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并將相關(guān)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫，便于后續(xù)動態(tài)化分析對比[2]。系統(tǒng)一旦在對比分析過程中發(fā)現(xiàn)某一路燈存在異常運(yùn)行參數(shù)，便會及時將相關(guān)數(shù)據(jù)反饋給遠(yuǎn)程管理中心，并結(jié)合地理信息子系統(tǒng)對異常路燈進(jìn)行精準(zhǔn)標(biāo)注，方便操作人員通知檢修人員進(jìn)行針對性和預(yù)防性檢修，提高路燈故障的處理效率及效果。

2 地理信息子系統(tǒng)

2.1 電子地圖圖層設(shè)計

根據(jù)單燈智能控制系統(tǒng)的需求分析，可以將地質(zhì)地圖劃分為基礎(chǔ)設(shè)施圖層和路燈設(shè)備層。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施圖層。該圖層主要包括建筑、道路、綠化等智慧城市基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)的電子地圖內(nèi)容相對應(yīng)的圖層。

（2）路燈設(shè)備層。該圖層主要包括路燈及其相關(guān)設(shè)備和路段等地質(zhì)地圖內(nèi)容相對應(yīng)的圖層。

通過圖層可以實(shí)現(xiàn)對某個、某區(qū)域內(nèi)路燈的顯示及隱藏管理，具體操作過程中還需要對各圖層中的信息要求進(jìn)行“增刪改查”等操作[3]。

2.2 圖層數(shù)據(jù)庫設(shè)計

圖層數(shù)據(jù)庫主要包括位置文件、參考目錄、工作空間和地圖部分。

（1）位置文件。每個數(shù)據(jù)庫都有著一個獨(dú)立的位置文件，包含數(shù)據(jù)庫的名稱及存儲位置。

（2）參考目錄。參考目錄中存在大量定義數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的文件，如數(shù)據(jù)庫索引、數(shù)據(jù)庫名稱、數(shù)據(jù)庫物理位置等。

（3）工作空間。工作空間即ArcInfo的工作空間，包括某一個數(shù)據(jù)庫索引的所有地圖部分信息。

（4）地圖部分。地圖部分信息由某一個數(shù)據(jù)庫索引中的圖層組成。

通過分析，確定圖層數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和優(yōu)化步驟：首先，根據(jù)單燈智能控制系統(tǒng)的實(shí)際需求，合理確定數(shù)據(jù)庫索引結(jié)構(gòu)；其次，建立數(shù)據(jù)庫索引文件和索引目錄，并對文件和目錄進(jìn)行命名，確定數(shù)據(jù)庫ArcInfo工作空間的所在位置；最后，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫框架，為數(shù)據(jù)庫命名，并為數(shù)據(jù)庫中圖層進(jìn)行定義，引入各類圖層屬性及信息。

2.3 數(shù)據(jù)訪問

為了確保單燈智能控制系統(tǒng)中地理信息子系統(tǒng)的功能完備性和應(yīng)用有效性，需要在地理信息子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中集成SDX+空間數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)。結(jié)合當(dāng)前實(shí)際情況來看，SDX+空間數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)已經(jīng)可以支持如SQL、Oracle等多種數(shù)據(jù)庫管理平臺，并且可以用于構(gòu)建異構(gòu)數(shù)據(jù)庫和操作系統(tǒng)多節(jié)點(diǎn)式集群，以滿足單燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計需求。同時，SDX+空間數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)在具體應(yīng)用過程中已經(jīng)表現(xiàn)出更加穩(wěn)定、成熟、高效的技術(shù)優(yōu)勢，可以將現(xiàn)有的GIS空間數(shù)據(jù)信息一體化存儲到數(shù)據(jù)庫中，以便后續(xù)應(yīng)用過程中對GIS空間數(shù)據(jù)進(jìn)行“增刪改查”操作。

3 信息管理子系統(tǒng)

3.1 數(shù)據(jù)處理流程

信息管理子系統(tǒng)的核心在于數(shù)據(jù)，在具體應(yīng)用過程中，信息管理子系統(tǒng)會根據(jù)單燈智能控制系統(tǒng)的實(shí)際功能需求和數(shù)據(jù)結(jié)果來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及處理，進(jìn)而獲取系統(tǒng)所需的各類數(shù)據(jù)信息，方便其動態(tài)化控制。信息管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程如圖1所示。

圖1 信息管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計包括以下幾個階段。

（1）需求分析。通過調(diào)研分析，獲取用戶需求信息，進(jìn)而制訂信息管理子系統(tǒng)設(shè)計計劃。該階段可能會耗費(fèi)大量的人力、物力，并且部分信息獲取不完全還可能會影響到最終設(shè)計效果，因此必須進(jìn)行全面數(shù)據(jù)信息收集。

（2）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計。該階段是信息管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)計的關(guān)鍵，需要對需求分析階段所收集到的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效綜合分析，進(jìn)而形成獨(dú)立具體的概念模型。

（3）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計。將概念設(shè)計階段形成的獨(dú)立具體概念模型轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)模型，并對數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化完善。

（4）物理結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)合概念模型和數(shù)據(jù)模型，合理選擇符合數(shù)據(jù)應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)，并基于物理結(jié)構(gòu)對概念模型設(shè)計和數(shù)據(jù)模型設(shè)計進(jìn)行預(yù)測評估，分析其中存在的不足，實(shí)施具體優(yōu)化。

靈活運(yùn)用現(xiàn)有數(shù)據(jù)平臺所提供的各類數(shù)據(jù)語言、工具，根據(jù)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計以及物理結(jié)構(gòu)設(shè)計，實(shí)施具體數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，并在構(gòu)建過程中持續(xù)進(jìn)行應(yīng)用程序的編制和調(diào)試，最后將信息管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，開始數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行測試。

在完成數(shù)據(jù)庫試運(yùn)行測試，并確定沒有問題后，便可將數(shù)據(jù)庫投入具體運(yùn)營使用過程中。但是，需重視對數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行維護(hù)工作，即在日常運(yùn)營過程中對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行日常檢查分析，優(yōu)化其中存在的問題，實(shí)施數(shù)據(jù)庫升級，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行人工管理，保證數(shù)據(jù)庫的持續(xù)穩(wěn)定。

3.3 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)需求分析，信息管理子系統(tǒng)應(yīng)主要包含系統(tǒng)操作、系統(tǒng)登錄、路燈控制、信息查詢、地鐵操作、右鍵操作等功能，具體信息管理子系統(tǒng)功能模塊設(shè)計架構(gòu)如圖2所示。

圖2 信息管理子系統(tǒng)功能模塊設(shè)計架構(gòu)

4 系統(tǒng)效益分析

單燈智能控制系統(tǒng)以社會需求為基礎(chǔ)，并集成了地理信息子系統(tǒng)和信息控制子系統(tǒng)的多樣化功能，不僅可以實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜化的智能管理，還能夠?yàn)楹罄m(xù)單燈智能控制系統(tǒng)的拓展和完善提供一定支持，為類似項(xiàng)目提供了一定的參考。

5 結(jié)束語

文章提出一種智慧城市照明中的單燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計思路。該系統(tǒng)主要包含地理信息子系統(tǒng)和心理管理子系統(tǒng)兩部分子系統(tǒng)，可以通過電子地圖實(shí)現(xiàn)單燈、多燈以及區(qū)域內(nèi)路燈共同控制，并且具有時控、光控、聲控、旁路控制以及遠(yuǎn)程控制等多種控制模式，可以適應(yīng)各類條件下的路燈動態(tài)化智能控制效果，進(jìn)而為后續(xù)智慧城市照明中單燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)提高重要支持，具有一定的使用價值。