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摘要：LED路灯在当前已得到越来越多的应用，一些城市甚至已经将传统的高压钠灯全部都更换为LED路灯，不过，在更换为LED路灯后，却沿用了传统光源的控制方式，使得路灯的控制方式单一，不便于管理，且浪费了较多的能源。本文从智能控制系统的建设目的、系统设计原则、系统架构、后台控制软件的基本功能等几方面加以阐述，以希望读者能从中吸取有益经验。
关键词：LED路灯；智能控制；设计
一、系统建设目的
道路照明智能控制系统使用物联网、传感器、自组网、云计算等高新技术，通过单灯控制、单灯监测的方式，相较传统管理模式，应达到以下几项基本功能：
①按需照明：基于更加精细化的控制方法，根据天气规律、人车活动规律、重要路段照明等要求，灵活调整路面照度，真正做到保障交通安全与节能减排之间的完美契合。
②主动发现：精细到每盏灯、每个组件的故障由系统主动上报，为建立快速的维修响应机制奠定基础；避免夜间有灯不亮、白天亮灯等百姓最关注的问题。
③高效管理：精细到每盏灯的工作情况一目了然，减少日常大量的巡灯工作，合理规划维修维护路径，使得人力资源能够投入到更具有服务价值的工作中。
④精细预测：精细到每个照明设施组成部分的实时数据监测，对设施寿命、质量进行全程监控，使得设备采购、更换更加科学、准确。
⑤合理规划：基于现代化的专业地理信息系统，所有路灯设施分布一目了然，为整个照明设施建设规划、全面掌控提供详尽的数据化支持。
⑥经济投入：高科技并不意味着高投入，无需布线、维护简单、超长寿命是城市路灯智能管理系统的基本要求。
二、系统基本设计原则
智慧城市照明是指将城市中的每一盏路灯、每一处景观亮化通过信息传感设备与互联网连接起来，实现集中、远程、智能控制与管理，需要将物联网、传感器、云计算、互联网等先进技术融合在一起，以实现按需照明和精细化管理的目的。
①灯照明的公共服务属性原则
优先保证路灯的功能性，保障夜间活动安全，提高夜晚环境质量，构建城市夜晚的明暗层次和主次脉络，增强市民夜间活动的意愿。通过市民活动区域的分析，充分发挥照明之于城市的社会功能，根据城市不同区域（居住、商业、工业等）的功能需要，为各分区的活动和相互间的交通、联系提供区别化的照明时间和照度水平。
实现照明功能性要求和照明节能之间的最佳契合点。通过采用单灯控制与无级调光，结合地理信息系统，根据每盏路灯所处的环境及交通等因素合理分时选择其照明输出，满足道路照明要求的原则下达到最优的节能效率，实现真正的按需照明。
②海量数据的智能处理与分析原则
采用基于单灯管理的LED 道路照明物联网管理系统后，对于每盏灯具均能实现控制与数据采集。但随着数据点的大量增加，必须从应用出发，对基础数据优先级划分，有区别的实现数据展现及重要信息的优先获得，且定义准确的智能分析策略。
对于大数量的灯具进行控制，同时又能达到每盏灯具均能做到按需照明，则必须采用合理的、快速的控制方法，管理系统不应造成管理人员、使用人员、维护人员的工作负担。
③系统设计及技术选择的原则
由于照明功能与地理信息紧密相关，真正的按需照明实现必须紧密结合地理信息系统，根据每盏灯具所处位置、所应该担负的照明职能，结合时间和外部因素变化，合理的实现控制与数据监测。
作为物联网系统的重要基础，单一通信方式很难解决道路中所面临的各种环境，因此系统必须支持多种通信技术，而每种通信技术均应能实现免布线、自组网、自识别、自愈等多项要求。
系统的现场硬件设备必须严格设计与选型，在户外道路环境及供电环境多变的情况下，其环境适应性要求尤其值得重视，包括高低温适应性、防水防尘等级、抗雷击、防浪涌等。
作为管理系统而言，专业并不意味着复杂。简单易用才能让管理人员能够有效的开展工作，真正能够发挥系统的价值，而不应成为工作的负担。
充分考虑全周期参与人员及部门的技术水平及方便性。
三、系统架构
基于单灯管理的LED 道路照明智能控制系统从本质上讲是物联网技术在数字化城市管理中的现实应用和具体实践。其核心是将每一盏路灯接入网络，以实现精确地理位置定位、远程可调可控、运行状态在线跟踪，从而实现决策支持力度、资产管理力度和透明度的增加。
一个典型的系统包含以下三级设备逻辑层和两级通信层：
①智能单灯控制器
智能单灯控制器能够上传数据并接收现场智能基站转发的相关数据和命令，负责对灯具运行的监测、控制、调光等管理。
②现场智能基站
现场智能基站安装于照明配电柜或控制箱内，根据监控中心下发的运行参数和命令，负责照明配电柜或控制箱内的路灯线路的数据采集、控制和管理，实现安全防护，与智能单灯控制器通过现场短距通信层进行数据交换，与监控中心通过远程通信层进行数据交换。
③监控中心
由计算机、数据库服务器、通信设备、显示输出设备、报警设备等硬件和能将计算机集成、监控、通信、专业GIS、工作流等相关技术融合运用的软件组成，对现场智能基站和智能单灯控制器进行管理。
④现场通信层
现场短距通信层是指现场智能基站与智能单灯控制器之间的通信信道，一般采用免布线、自组网、低功耗的电力载波通信或微功率无线通信技术。
⑤远程通信层
远程通信层是指现场智能基站与监控中心之间的通信信道，包括公用无线数据传输信道和无线专用数据传输信道。
四、应用软件基本功能
①基于浏览器的多用户登录
系统应具备配管理员、操作员、维修员、参看者四级权限，每用户可根据授权登录系统并进行相应操作或参看相关数据。
②单灯控制功能
•用户可对任意一盏灯、任意一组灯、所有灯进行开、关、调光、查询操作；
•系统应能将控制命令的执行结果进行同步刷新，开、关、调光状态应能及时反映到客户端，以便用户能快速验证执行结果，单灯具状态刷新时间小于10s。
③单灯监测功能
•可监测任意一盏灯的电流、电压、有功、功率因数、电量、寿命等数据，可实时召测或选定时间定时采集相关数据；
•单次全部灯具完成数据采集周期应小于1 小时；
•系统应能自动生成并更新所有灯具的工作状态数据，可全面掌控灯具工作状态、故障状态、寿命状况，为决策提供详尽数据支持；
④照明场景管理
•可对所有灯具采用场景方式管理，可快速将每盏灯具切换到不同的亮度组合，实现真正、快速的按需照明；
•系统应能为快速路、主干道、次干道、支路等不同道路等级分别快速设定有区分的照明控制策略（包括开、关、调光等），并能对其中重要位置（例如弯道、交汇区等）快速设定特殊的照明策略；
•可通过定时任务方式按照特定时间执行相应照明场景，或在特殊情况下手动调用并执行任意照明场景。
⑤快速的定时任务设置
•应能根据GPS 天文钟实现供电回路的定时开关控制；
•可为平日、周末、节日等制定不同的照明定时任务； 定时任务下发到集中控制器后，即使与主站失去连接也能按既定策略正常运行；
•系统应能支持定时任务设定后的模拟运行，便于操作人员检查定时任务设置
的合理性，检查结果确认后再下发到集中控制器进行实际运行。
⑥基于专业地图的管理
•所有灯具均直观展现在地图上,并根据灯具状态呈现不同样式，使用者一目了然；
•应具有专业的地图引擎，兼容多种地图数据格式，既可使用GOOGLE/BAIDU等第三方地图数据，也可使用ARCGIS/MAPINFO 等专业地图数据；以便于支持更加专业的地图应用，同时满足与其他管理系统的数据对接；
•应提供地图放大、缩小、平移、距离测量、设备框选等功能。
⑦维修流程处理
•系统在接收到相应故障信息后，可编制维修工单，并委派给相应维修人员，同时自动跟进维修进度并生成相应报表；
•系统应支持维修工单逾期告警功能，并对及时修复率进行考核；
•系统应能对维修结果进行自动校验，并在维修完成后自动完成状态更新。
⑧报警及预警功能
系统在线实时监测灯具运行状态，并提供强大的报警及预警功能；
设备报警应包含：灯具故障，误亮灯，未亮灯，通信故障等；智能预警应包含：道路灯具故障超限，灯具批量寿命到期，维修工单处理逾期等。
⑨可定制的报表功能
系统提供全面的、自动计算更新的分析报表，包括主要几个组成部分：
全面的资产状态评估报表、节能效益评估分析报表、故障及维修分析报表、系统应支持5 年以上历史数据可查、系统应自动生成各类报表，需按月、年生成亮灯率、设施完好率、及时修复率、节能率等统计报表。
⑩基于手机的应用APP
为方便用户在系统新建、维护过程中实现快速的处理流程，需提供手持设备在现场进行管理。通过手机即可进行灯具安装、调试、维修、检查等工作，节省用户的操作时间。
论文作者:陈清荣
论文发表刊物:《基层建设》2016年4期
论文发表时间:2016/6/13
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