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0引言

城市照明系統(tǒng)的控制范圍較廣，既包括保障城市正常運行秩序的道路、住宅、廣場的照明，也包括景觀、建筑等功能性照明，整個系統(tǒng)用電量較大，對城市的正常運營帶來巨大的成本壓力。因此，在城市照明系統(tǒng)的改造過程中，通過智能控制降低成本壓力、進一步減少城市照明系統(tǒng)中的能源浪費現(xiàn)象是改造的重點與主題[1]?？傮w上來講，現(xiàn)階段城市照明系統(tǒng)面臨的問題較多，且主要集中在照明控制和照明系統(tǒng)維護兩方面。一方面，城市照明系統(tǒng)接入的設(shè)備較多，管理控制比較復(fù)雜；另一方面，現(xiàn)階段多數(shù)城市照明系統(tǒng)較為分散，不利于系統(tǒng)的改造和發(fā)展，從而導(dǎo)致城市照明系統(tǒng)中存在相關(guān)的問題。

1城市照明系統(tǒng)面臨的主要問題

1.1照明控制方式死板現(xiàn)階段，我國城市照明系統(tǒng)的控制方式相對死板，大多數(shù)照明控制采用時間控制、手動控制等方式，缺乏良好的實時控制手段，很難在照明需求變化的情況下快速響應(yīng)照明需求。例如，在天氣變化、重大慶典、節(jié)日活動中，很難針對相應(yīng)的照明需求進行單獨控制，導(dǎo)致城市照明系統(tǒng)無法充分發(fā)揮效用，照明質(zhì)量有待提升。

1.2信息反饋能力差在缺乏智能監(jiān)控系統(tǒng)的情況下，城市照明系統(tǒng)無法對系統(tǒng)中的各個設(shè)備進行全過程監(jiān)控，從而無法了解系統(tǒng)運行過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如設(shè)備的電流、電壓和整流器的諧振等[2]。相關(guān)部門無法快速了解城市照明系統(tǒng)的工作現(xiàn)狀，也無法對城市照明系統(tǒng)的突發(fā)問題進行有效的處理。

1.3電能浪費嚴重城市照明系統(tǒng)簡單的照明控制方式會導(dǎo)致嚴重的電能浪費現(xiàn)象，如在夜間照明的過程中，沒有車輛或者行人時，路燈依然長時間保持較高的照度運行，從而導(dǎo)致較為嚴重的電能浪費現(xiàn)象。在缺乏精細化管理控制的情況下，城市照明系統(tǒng)無法根據(jù)實際的照明需求進行微調(diào)，在需要關(guān)閉照明的情況下也無法及時關(guān)閉，從而導(dǎo)致較高的電能浪費量，對城市的發(fā)展帶來不利的影響。

1.4故障診斷處理難度大城市照明系統(tǒng)維護多采用定期維護的方式，檢查照明系統(tǒng)的設(shè)備，發(fā)現(xiàn)故障后交給專人修理。這種方式的弊端在于巡檢時間較長、處理難度較大，故障信息也無法及時反饋給管理部門，在影響照明系統(tǒng)工作效果的同時，也會帶來嚴重的安全隱患。同時，該診斷維護方式需要花費大量的人力進行處理，從而導(dǎo)致維護成本較高，進一步對城市照明系統(tǒng)的運行帶來嚴重影響[3]。

2電氣自動化智能監(jiān)控系統(tǒng)在城市照明中的應(yīng)用

2.1需求分析

（1）基于GIS的地圖管理。城市照明監(jiān)控系統(tǒng)管理內(nèi)容較為復(fù)雜，為了確保城市照明系統(tǒng)范圍內(nèi)的設(shè)備能夠得到系統(tǒng)化的管理，可以利用GIS地圖信息系統(tǒng)，在查看詳細的設(shè)備信息和網(wǎng)絡(luò)信息的同時，標記線路的行進路線和分布。在此基礎(chǔ)上，建立路燈后臺管理系統(tǒng)，對不同區(qū)域的照明系統(tǒng)進行管理。通過明確每一個照明設(shè)備和線路的位置，進一步明確管理的內(nèi)容，從而便于后續(xù)功能的開發(fā)與維護。同時，可以管理用戶信息、管理權(quán)限、設(shè)備的地理位置等。為了確保信息描述的準確性，需要明確地圖管理系統(tǒng)的監(jiān)控范圍和監(jiān)控管理的具體內(nèi)容。

（2）監(jiān)控模式管理。不同照明設(shè)備的監(jiān)控內(nèi)容和方式有較大的不同，為了確保對城市照明系統(tǒng)各個設(shè)備的統(tǒng)一管理，需要針對設(shè)備的特點進行有效的監(jiān)控。同時，在實現(xiàn)智慧照明管理的過程中，還需要采集與照明系統(tǒng)相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，如人流量、車流量、自然照度等信息。具體的監(jiān)控模式需要根據(jù)信息采集的需求針對性地建立，在統(tǒng)一的規(guī)劃下，展開硬件和軟件的設(shè)計，以提升系統(tǒng)的可靠性與可行性。（3）遠程監(jiān)控。遠程監(jiān)控管理是確保電氣自動化智能監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮作用的重要基礎(chǔ)，為此需要使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過有線或者無線的方式，對遠程監(jiān)控的數(shù)據(jù)、信息進行統(tǒng)一的收集和上傳。并在傳統(tǒng)通信的基礎(chǔ)上，通過異構(gòu)模式接入城市照明監(jiān)控系統(tǒng)，以便于用戶收集相關(guān)的信息，并對系統(tǒng)進行有效的控制。

2.2系統(tǒng)架構(gòu)

（1）底層硬件終端。底層硬件終端是保障城市照明監(jiān)控展開的基礎(chǔ)部分，涉及對城市照明系統(tǒng)中各個設(shè)備和硬件，如配電箱、燈具、網(wǎng)絡(luò)、開關(guān)等設(shè)備的監(jiān)控。利用電氣自動化傳感器與無線、有線通信模塊，可以在收集相關(guān)數(shù)據(jù)的同時，向服務(wù)器反饋當前的監(jiān)控數(shù)據(jù)，這是智能監(jiān)控系統(tǒng)的功能執(zhí)行與系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)。為了確保硬件終端建設(shè)的經(jīng)濟性，應(yīng)當采用模塊化的設(shè)計方式，以便于未來進一步擴充監(jiān)控的范圍。如在路燈監(jiān)控的過程中，需要對配電系統(tǒng)、燈具的運行情況進行監(jiān)控，在設(shè)計管理模塊時，可以進一步拓展對環(huán)境照度的監(jiān)測、車/人流量的監(jiān)測功能，以實現(xiàn)不同的照明監(jiān)測目的。

（2）中間數(shù)據(jù)交互平臺。為了確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，?yīng)當設(shè)計統(tǒng)一的通信通道，在全面收集數(shù)據(jù)的同時，根據(jù)城市照明設(shè)備的客觀工作環(huán)境，采取有線、無線等方式采集傳感器的數(shù)據(jù)并執(zhí)行上傳工作。例如，在采用5G通信模塊的情況下，可以通過TCP/IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，并使用對應(yīng)的Socket端口來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄耘c安全性，確保監(jiān)控數(shù)據(jù)能夠及時上傳。

（3）上層監(jiān)控管理平臺。在底層硬件端口采集數(shù)據(jù)進行上傳后，需要對相關(guān)的數(shù)據(jù)進行處理，并通過遠程監(jiān)控、管理，確保各項數(shù)據(jù)能夠真實反映城市照明系統(tǒng)、設(shè)備的工作狀態(tài)，并在此基礎(chǔ)上，執(zhí)行城市照明系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯，以保障城市照明系統(tǒng)的管理、服務(wù)功能的充分實現(xiàn)。

2.3系統(tǒng)設(shè)計方案

（1）WebGIS地理信息系統(tǒng)。首先，需要利用GIS技術(shù)，根據(jù)城市照明系統(tǒng)的設(shè)備位置，將相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)。在建設(shè)過程中可以利用現(xiàn)有的GIS系統(tǒng)，以減少系統(tǒng)建設(shè)的難度。如使用百度地圖、高德地圖等的API結(jié)構(gòu)，利用互聯(lián)網(wǎng)上傳城市照明系統(tǒng)的設(shè)備的位置，將其編輯成特定的格式，并輸入到系統(tǒng)中，從而建立基礎(chǔ)的地理信息系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，使用動態(tài)Web技術(shù)生成設(shè)備的數(shù)據(jù)，然后對其進行定義，以確保屬性的分配符合監(jiān)控傳感器、設(shè)備的要求，同時確保監(jiān)控傳感器與相關(guān)設(shè)備的匹配，以避免其在使用過程中可能出現(xiàn)的問題。其次，需要使用REST格式建立Web系統(tǒng)，利用互聯(lián)網(wǎng)和Web系統(tǒng)對應(yīng)的URL訪問地圖服務(wù)器。在具體的設(shè)計中，需要確保訪問權(quán)限、管理權(quán)限的合理性，并利用Web系統(tǒng)中獨立的請求來確保城市照明系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)能夠顯示在Web地圖中，以便于工作人員及時調(diào)取、查看相關(guān)的信息。最后，需要使用Web地圖服務(wù)公司提供的API接口搭建WebGIS系統(tǒng)。明確需要實現(xiàn)的電氣自動化智能監(jiān)控系統(tǒng)功能，并根據(jù)地圖標記、地理信息進行第三方監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)，使監(jiān)控系統(tǒng)的管理、操作人員能夠通過瀏覽器、App、軟件等對相關(guān)信息進行增、查、刪、減等管理操作。

（2）城市照明監(jiān)控數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)。為了確保硬件采集的數(shù)據(jù)能夠及時傳回服務(wù)器，并通過人機交互端口進行顯示或者報警，需要建立城市照明監(jiān)控數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)，利用SocketServer展開數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)在對網(wǎng)絡(luò)通信終端進行控制的過程中，可以接受客戶端發(fā)來的信息、數(shù)據(jù)，并通過相關(guān)的協(xié)議解析成監(jiān)控系統(tǒng)可用的數(shù)據(jù)，存入監(jiān)控管理平臺。首先，終端監(jiān)控設(shè)備在運行的過程中，利用配套的Socket通信模塊向服務(wù)器確認當前的時間，以避免時間不匹配帶來的信息失真現(xiàn)象。傳感器檢測的數(shù)據(jù)會傳送給服務(wù)層展開通信，完成服務(wù)器端和客戶端之間的數(shù)據(jù)通信。其次，在傳感器檢測到監(jiān)控數(shù)據(jù)變化或者記錄相關(guān)數(shù)據(jù)的過程中，系統(tǒng)會自動向SocketServer發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，服務(wù)器在接收到信息的同時，會自動將信息錄入相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，并返回確認信息，然后執(zhí)行下一次數(shù)據(jù)通信。此外，管理系統(tǒng)是基于Web技術(shù)設(shè)計的，在展開通信的過程中需要采用TCP/HTTP協(xié)議，并使用XML進行封裝，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。通過互聯(lián)網(wǎng)遠程獲取監(jiān)控傳感器數(shù)據(jù)的同時，SocketServer與GIS地圖系統(tǒng)都能通過接口獲得監(jiān)控的數(shù)據(jù)信息，并執(zhí)行城市照明管理系統(tǒng)的控制指令。

（3）地圖監(jiān)控平臺。不同的GIS地圖服務(wù)商采用的交互語言有較大的差別，研究采用百度公司提供的GIS地圖API接口，使用JavaScript語言，在編輯的過程中可以根據(jù)事先錄入的地圖數(shù)據(jù)，使用相關(guān)的信息窗口添加信息，從而實現(xiàn)傳感器監(jiān)控數(shù)據(jù)與地圖數(shù)據(jù)的交互。首先，利用Overlay明確數(shù)據(jù)類型，如設(shè)備名稱、監(jiān)控數(shù)據(jù)、監(jiān)控設(shè)備等，再使用百度地圖API創(chuàng)建設(shè)備的位置、數(shù)據(jù)的屬性，然后使用AJAX請求，將服務(wù)端獲取的監(jiān)控數(shù)據(jù)在進行Servlet處理后顯示到地圖中。需要獲取所有的設(shè)備、監(jiān)控信息，并使設(shè)備的位置和傳感器監(jiān)控的數(shù)據(jù)相互匹配。其次，基于B/S架構(gòu)設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯層。例如，在設(shè)備故障、報警信息的設(shè)計過程中，要求對監(jiān)控設(shè)備持續(xù)發(fā)送3s一次的AJAX請求，以獲取監(jiān)控數(shù)據(jù)，并將返回的監(jiān)控數(shù)值與標準值進行比較，當數(shù)值超過正常閾值的情況下，使用infoWindows發(fā)出警告，并展示詳細的數(shù)據(jù)。同時可以進一步添加故障分析程序，在infoWindows中顯示可能導(dǎo)致故障的原因，并推薦相關(guān)的處理方式。最后，利用J2EE技術(shù)進一步設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯層，確保地圖監(jiān)控平臺能夠?qū)崟r訪問、顯示數(shù)據(jù)庫中記錄的監(jiān)控信息。例如，使用JDBC技術(shù)可以實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)庫，如Oracle、MySQL等數(shù)據(jù)庫的訪問，并通過對靜態(tài)網(wǎng)頁的調(diào)整與優(yōu)化，進一步提升數(shù)據(jù)訪問、顯示的速度，以便于工作人員及時通過智能監(jiān)控系統(tǒng)了解城市照明的具體情況。

3城市照明系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

3.1GIS技術(shù)的深入應(yīng)用GIS技術(shù)在城市、地理規(guī)劃中發(fā)揮了巨大的作用，在城市照明系統(tǒng)中GIS技術(shù)可以實現(xiàn)對照明控制、監(jiān)控的整合，避免系統(tǒng)碎片化帶來的管理、運維難題。同時，在深入應(yīng)用GIS技術(shù)的同時，可以進一步實現(xiàn)對單獨和全部設(shè)備的精準化、可視化、動態(tài)化管理。在此基礎(chǔ)上，進一步利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以提升數(shù)據(jù)的分析、整理、處理效率，進一步保障智能監(jiān)控系統(tǒng)與城市照明系統(tǒng)能夠發(fā)揮節(jié)能、高質(zhì)量照明的作用。

3.2“三遙”監(jiān)控管理的發(fā)展遙控、遙測、遙信（“三遙”）是現(xiàn)代城市照明系統(tǒng)監(jiān)控管理的重點，一方面，可以提升監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集效率，并通過遠程管理的方式，快速診斷城市照明系統(tǒng)中個別設(shè)備的故障，從而提升管理、運維的水平。另一方面，利用無人機、電氣自動化系統(tǒng)，可以進一步實現(xiàn)對故障的遠程處理，減少對人力資源的使用，提升工作的效率，在實現(xiàn)城市照明系統(tǒng)集中、智能管理的同時，進一步保障管理的效果，降低運維的成本。

3.3精準智能控制的應(yīng)用精準智能控制是實現(xiàn)城市照明節(jié)能減耗的重要基礎(chǔ)，在實現(xiàn)“按需照明”的過程中，可以使城市照明系統(tǒng)根據(jù)不同的控制要求展開精準、智能的控制。例如，在路燈使用過程中，可以根據(jù)時間、照度、人/車流量、車禍等因素進行智能控制，在提升照明質(zhì)量的同時，進一步降低系統(tǒng)運行的電能消耗。同時，精準、智能的控制，可以用于對燈具故障、問題的診斷，提升系統(tǒng)運行的可靠性。

3.4專家系統(tǒng)的建立在利用人工智能技術(shù)的過程中，通過建立專家系統(tǒng)，可以進一步保障故障診斷、運行狀態(tài)監(jiān)測的準確率，并進一步提高運維、故障處理的反饋速度，提升運維管理的水平，針對城市照明系統(tǒng)可能發(fā)生的故障和問題采取措施，避免問題的進一步擴大。同時，可以利用手機、平板等終端設(shè)備實時查看系統(tǒng)運行情況，提升運維的效率和質(zhì)量。

4結(jié)束語

綜上所述，城市照明的升級是現(xiàn)代城市綠色、節(jié)能、低成本建設(shè)的重要部分，在利用電氣自動化和智能技術(shù)的過程中，應(yīng)當充分了解當前城市照明系統(tǒng)中存在的問題，并在此基礎(chǔ)上，分析改造的需求，從而采取有效的監(jiān)控、管理、控制手段，提升城市照明升級、改造的合理性與效果。

參考文獻

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作者:周小萍 單位:江蘇省江陰中等專業(yè)學校