摘要：智慧照明系统具有受控设备告警信息以及数据管理等功能，同时具有运行与维护管理效能，便于管理人员合理、有效管理资产、竣工资料、能耗以及派单等内容。另外，该系统能够提供标准化交接系统，充分提高智慧城市相关业务资源与信息的联动和共享。本文对项目案例以及智慧照明关键技术进行简单介绍，对实施方案进行简单阐述，最后对智慧照明特点进行简单分析，希望能够为相关人员提供参考，照亮城市夜空。
关键词：智慧照明；城市亮化；应用分析
前言：城市亮化工程中，智慧照明是其重要内容，同时是智慧应用中的关键点之一。在科学快速发展推动下，智慧照明内涵也有所改变与提升。而智慧照明在具体应用时，不仅需要进行传统照明设计，还需要对其相关技术加以研究。发改高技[2014]1770号文件指出：根据低碳、绿色、智能、集约要求，推动信息技术应用，积极应用服务智慧，提高城市整体承载水平以及民众幸福感。
1 项目案例
A市城市亮化工程将主题设定为“照亮夜空，生活光明”，对城市天际线加以勾勒的城区亮化工程，该工程共分为三期，现阶段一期工程处于试运行时期，涵盖300栋楼房建筑。主要以打造亮点、突出重点为预期效果，进而形成A市夜文化与夜经济。该工程主要材料为LED节能照明灯，同时借助智慧照明体系对城市灯光进行远程控制与智能管理[1]。
该工程智慧照明选择HDL作为集中管理体系，是以智慧城市与指挥照明为基础对具体业务进行应用。该平台主要优势就是城市照明和信息技术充分融合，目的是为了通过开放式架构并结合综合集成、云计算、大数据、物联网、互联网以及移动通信等前沿方法与工具，得到可持续发展、全面感知、绿色节能以及智能融合的高级管理目的。
对于智慧管理体系，其与传统各自独立、分散的管理模式存在较大差异，其理念为将标准化交互接口提供给客户，保证信息孤岛问题得以缓解，促使城市中相关业务资源与信息实现联动与共享目标。
2 智慧照明关键技术
2.1数据中心
对于指挥照明，已经从狭义角度实现广义角度转变。多类型、多部门数据在前段系统完成统一采集之后，根据传统方式向主管部门传输，进而出现“烟囱”问题，导致建设费用增加，同时对不同部门的数据互通产生一定影响。根据指挥城市部署要求，应该以智慧城市框架为基础，在数据中心内对相关数据进行统一储存。可以减少相关部门机房扩建以及新建成本，提高空间资源利用效率。另外，便于不同部门数据进行共享[2]。
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图1 智慧照明组网图
2.2地理信息平台
该系统应该对A市地理信息平台进行充分利用，并以此为基础二次开发指挥照明。另外，需要对市政监管系统以及数字城市管理系统等技术标准进行充分满足，图纸精读应该保持在1:500以上。
2.3供电方式
对于亮化工程，主要针对夜晚路灯照明，其供电时间通常有检修与晚上两个时段，而基于指挥照明，相关传感器等设备需要全天候供电，所以对LED等于相关设备等应该选择独立供电方式，将弱点控制柜与路灯控制柜作为电源。对于L智慧路灯，选择链式供电。
3 实施方案
3.1智慧照明组网
见图1，智慧照明组网图
该系统主要由内网服务端、外网管理端、运营商VPN网络以及节点端构成。
3.2规划网络
（1）系统会话。系统会话的构架主要由服务端、管理端与节点端构成。其中，服务端是各个信息交互的核心；客户观是节点端与管理端，仅可以主动发起与固定地址服务端网络相连；借助服务端桥接促使管理端实现节点端操控，中心机房管理端以及可以与公用互联网连接的智能手机、平板、电脑等均能够对该系统相关功能进行管理。
（2）传输链路。①只将4G无线链路应用于配电箱测控中。②可以将光纤链路应用于高宽带中。
3.3中心服务器
根据景观照明业务属性的资源地划分进行服务器构架设计，通过分层部署方式加以应用[3]。
（1）网络管理服务器。主要开展设备配置与变更监视、设备性能与故障监管、网络呈现等工作。
（2）MQTT服务。通过节点端的检测控制设备与服务端进行对话。
（3）WBE服务。管理端与服务端进行绘画。
（4）数据库服务。系统中鞠躬资料、配置数据、资产报表、视频文件、历史记录以及设置阐述等方面储存。
（5）视频流服务。主要是网络摄像机进行并发介入以及视频流管理等工作。
该系统业务资源池根据系统可靠性要求、操作要求以及业务优先级等，不属于3台服务器中。
3.4测控配电箱
（1）通用功能。将远程测控模组安装于亮化节点所有配电箱中。通过导轨方式安装测控设备，产品体积较小、结构紧凑，在已有配电箱智能升级中有着良好应用效果。①设备能够将设备故障、开关灯状态以及超限事件等传输给服务端。②远程测控模组设备中含有4G无线通信单元。③远程测控模组对交流电源进线的剩余电流、电流、电压、有功利率以及功率因数等进行实时测量，可以结合超限值对超限事件进行判断与记录并及时传输给服务端。④各个监控单元对对交流输出线剩余电流、电流、电压、有功利率以及功率因数等进行实时测量，可以结合超限值对超限事件进行判断与记录并及时传输给服务端。⑤监控单元能够对自身回路开关加以控制。⑥设备可以按照预约进行自动开关等定时设置。
（2）电气量测控。对于电气量数据，主要与4中超限值对应，分别是保护下限值与上限值、告警下限值与上限值。在没有设置或是停用相关下限值时，超限事件不会出现。
（3）照明回路电气连接。配电箱能够对所有连接方式加以适应，可以对单一回路以及回路组合开关灯进行充分控制。
4 系统特点
4.1三相四线制N线电流监测
在亮化工程中会对大量LED灯进行集中应用，对于开关电源若是功率因数的补偿不够主动，则会出现谐波电流现象，次数为3次。并且其矢量角度相同，无法与三相电流的矢量和进行抵消，只可以在零线上进行叠加，导致零线电流值为2倍相线电流值。
亮化工程中，电缆线径均是根据相线负荷进行计算，并合理选用，相线截面积≥零线截面积，所以，若是零线电流超出相线电流，则会致使零线出现过载问题，造成安全隐患[4]。该体系测控单元与RTU设备可以借助三相电流的矢量值对零线电流平均值进行实时监测，保证系统维护与运行等用电安全。
4.2智能化事件记录与分析
（1）智能事件记录。相关事件造成主动保护或是被动保护之后，检测监控设备会对保护时刻前以及保护时刻后的电气量数据以及时间进行记录，保证事件分析具有准确、充足的数据保障。①主动保护。检测设备发现超限事件之后，会对保护动作进行主动执行。若是发现回路过载问题，则会将该回路直接关闭。②被动保护。测控设备并不执行该项指令，属于配电设备主动保护动作，比如回路漏电引起超限问题，断路器会直接进行自动跳闸保护。
（2）智能事件分析。一般在被动保护发生过程中，一些电气量数据会一起出现变化。智能记录优点在于被动保护出现之后，可以对事件产生原因进行准确分析。
4.3开关灯控制
（1）控制菜单。在控制菜单中，二级主菜单模块数量为2个。主功能涵盖开关场景、愉悦预约开关与立即开关的列表。其中，预约开关主要对象为单个回路或是开关场景，其列表主要是进行配电箱预约信息展示。
（2）配电箱工作模式。对于配电箱工作模式，涵盖临时停用、手动与自动三种类型。基于临时听勇于手动模式，RTU同样可以对电气量数据进行实时监测，然而不会对预约开关以及远程立即开关等指令进行执行。即此时智能控制器仅可以被动吸合，充分提高检修工作安全性。
4.4告警信息
系统告警信息主要有三种类型， 分别是通信路由、监控对象以及测控设备。运维人员能够按照分类信息，对系统工作情况进行充分掌握。各个告警信息形成前已经进行智能分析、屏蔽、过滤以及排序处理，告警信息涵盖告警内容、时间戳以及配电箱名称等，同时仅展示根本性原因以及结果，可以保证运维管理工作高效开展。对于告警信息列表栏一般隐藏于之首界面，若是需要对详细信息进行查询，该列表栏会弹出。
（1）测控设备的告警。对于测控设备是指该体系中各个硬件设备，涵盖灯具的缆线、灯具控制器以及配电设施、前端设备等。此类信心会对故障情况以及后果等进行充分明确[5]。比如，①交流接触器问题：配电箱ZZ回路Z控制器问题，预约开灯时间，未开灯。②断路器问题：配电箱ZZ回路Z断路器跳闸，预约开灯时间，未开灯。
（2）检测目标的告警。若是无法对相关设备异常情况进行准确定位，则该系统会将测控目标异常情况以及超限告警信息明确给出。此类信息仅仅体现在测量值异常以及状态异常等方面。
（3）通信路由。客户端尽可以主动与服务端进行连接，由于服务端需要实时控制客户端，因此，应该保持长连接状态，若是不需要通讯传输，则应该借助心跳报文保持良好连接状态。在与客户端出现连接中断情况下，系统会递交通信连接告警信息，保证通讯路由正常工作。
4.5运行维护管理
（1）组织构架和权限。为了保证城市级的照明管理标准得到充分满足，根剧各个部门管理人员、具体级别以及角色等，需要对管理权限标准进行合理划分，比如，系统维护员、值班员、主管、主任、超级管理员等权限。因此，系统具备部门组织结构建立管理等功能。
用户完成账号注册之后，能够管理用户信息。对于超级管理员则可以将用户账号信息删除、修改以及查看。普通用户仅可以对自身信息进行管理。权限、角色、用户对应关系：①权限分配主要涵盖功能权限与数据权限；②用户尽可以归属某个部门，其角色并不固定；③角色与管理权限相对应。
（2）能耗管理。照明亮化涵盖分时段计费、费用分摊以及能耗成本结算等问题。该系统不仅需要对照明能耗分街道、分区域以及分时段统计，还需要对成本市政与业主分摊问题进行充分考虑。
在应用电量统计模块时，管理人员可以按照统计要求合理选择月份与年份开展统计工作。另外，可以通过区域选择，还能够精确到某个街道或是配电箱开展能耗统计工作。在明确设定时间之后，会使相应图表自动生成。根据时间统计呈现出折线图，根据区域统计则呈现柱形图。
（3）竣工资料管理。此环节主要涵盖两个维度：①工程资料，施工联系以及项目信息清单等信息；②验收资料，竣工培训交接清单以及设备验收单等信息。系统会根据节点归口对工程资料进行管理，可以为维护工作提供精准信息，同时为系统更换或是出现故障时，提供数据回复备份。
结语：综上所述，智慧照明在城市公共设施建设中具有重要作用，可以对居民居住环境、市政基础设施功能等方面进行充分优化。在未来发展中，市政设施的智能照明会呈现出常态化发展趋势，其会对物联网、互联网等技术进行充分利用，并借助控制系统展开智能化检测以及运行。相关人员应该结合前沿技术提高照明问题解决效率，以实现节能目标。
参考文献：
[1]陈小山.智慧照明系统在城市亮化工程中的应用[J].智能建筑电气技术,2019,13(05):51-55.
[2]]汪晖.城市路灯智慧照明系统的设计与实现[J].集成电路应用,2019,36(04):109-110.
[3]庞灿.智慧照明及亮化节能提升工程控制系统的研究[J].中国照明电器,2019(02):33-36.
[4]]盛誉满.从武汉两江四岸亮化项目看系统集成在城市夜景亮化中的应用[J].工程与建设,2017,31(03):333-334+343.
[5]陈希,陆继诚,张晔明,韩靖,陈铠.智慧照明系统设计应用中的关键技术探讨[J].照明工程学报,2017,28(06):115-118.
论文作者:张北安
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/4/30