基于智慧城市的節能照明管理系統
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千家智能照明網
在智慧城市的建設浪潮中，“互聯網＋交通”處于排頭兵位置，然而，沒有數據之間的互相打通融合，形成了局域網孤島。基于太陽能路燈控制器的智慧照明系統就是大數據應用和傳統的太陽能LED路燈相結合的物聯網產物。利用以計算機技術、通信技術和傳感技術等新興技術為主要特點的物聯網技術和大數據應用來解決城市道路照明管理問題，具有智慧照明、節能環保、技術創新、大數據控制的優點，為未來智慧城市的建設起積極作用。
1、城市照明現狀
路燈照明是體現地區發展程度的窗口，良好的城市照明能帶來巨大的社會效益、環境效益和經濟效益。不管是路燈照明還是景觀照明都能讓這個城市的面貌煥然一新。但對于城市經濟高速發展的今天，基建日新月異，公共照明系統建設規模不斷擴大，時控及簡單的遠程控制手段已經無法滿足需求。
照明設備缺乏有效的管理手段的問題越來越突出，由此帶來的照明設備過度照明、白天亮燈、早亮燈、晚熄燈等電力浪費愈來愈嚴重。
為了做到科學照明、綠色照明、節約能源、減低能耗，建立優質高效、生態環保的城市照明環境，確保城市照明節能減排任務全面完成，實施照明智能化、節能化建設已迫在眉睫。
2、智慧照明系統簡介
智慧照明，就是通過應用新一代信息技術（inter-net／intarnet、物聯網、Zigbee、3G／4G）和無線GPRS／CD-MA通信技術等，實現對照明燈具的遠程集中控制與管理，具有根據車／人流量自動調節亮度、遠程照明控制、故障主動報警、燈具線纜防盜、遠程抄表等功能，能夠大幅節省電力資源，提升照明管理水平，節省運維成本的新興照明模式。
3、智慧照明系統的優點
（1）智慧照明。本系統是基于能夠在連續陰雨天作業的太陽能路燈控制器的智能照明系統，屬太陽能能源控制技術。
該系統能夠智能調節輸出功率，利用智能感應技術達到陰雨天、霧霾天增強亮度的功能。在夜晚可以感應車輛和行人通過來判斷是否照明，從而達到夜間節能的作用。
（2）節能環保。采用光控＋時控模式，利用太陽能板提供電源，并通過太陽能電壓判斷白天和晚上再結合時段控制以達到精確控制。利用光能來提供照明，并通過光照強度的調節來達到節能環保。
（3）技術創新。本系統采用發明專利———能夠在連續陰雨天作業的太陽能路燈控制器。它能夠智能調節輸出功率，且增強了抗陰雨天數。硬件部分防短接反接的方案，起到了防反接，防雷擊、精確電壓采樣的作用。軟件部分采用了多項自主研發的算法，解決了充電過程中的發燙問題，提高了充電效率，延長了控制器和蓄電池的使用壽命。
（4）大數據應用。利用大數據分析和數據應用，通過LED路燈智慧照明系統的數據采集可以精確地采集路燈故障問題，從而降低維修成本。還可以利用數據與紅綠燈系統聯動從而起到交通調節的作用。
4、智慧照明系統構成和功能
4．1基本組成和工作方式
智慧照明分為四層架構：云處理中心，通訊層，感知層，控制執行層。圖1為系統架構圖。
（1）監控中心：建立基礎GIS和基礎數據庫；接受和歸檔來自遠程的路燈工作狀態數據；方便快捷生成各種管理報表；提供豐富的智慧控制策略實現“按需照明”；通過電腦、手機或平板電腦遠程遙控和巡視。
（2）通訊層：采用3G無線網絡、互聯網，將道路智慧照明控制系統的監控中心、控制裝置RTU和路燈控制器聯系在一起。通訊層是遙感、遙測、遙控的基礎，是高效可靠的信息通道。
（3）感知層：感知道路實時路況、環境信息智慧，及時反饋信息給云處理中心。
（4）控制執行層：采用微控制技術、Zigbee通訊技術實現道路控制點的自動采集、智能控制和道路單燈調光控制。
4．2主要硬件和功能
4．2．1集中控制器
集中控制器做為控制的中繼部分，接收監控中心指令，控制單雙燈及節點工作方式，采集信息發送到監控中心。
4．2．2單雙燈控制器
單雙燈控制器為智慧照明控制系統終端設備，接收集中控制器及節點控制器指令，控制路燈工作方式，反饋路燈數據信息到集中控制器。
4．2．3節點控制器
節點控制器接收傳感器采集的車流量信息，控制單雙燈控制器進行工作。
（1）自動照度控制：在檢測到附近有人員活動時，自動的按照設定的照度，控制關聯的單燈控制器進行功率調節，以提高路面的照度。
（2）在人員離開該區域后n分鐘后（時間可設置），照度自動恢復到原來的級別，以節約能耗。
4．2．4傳感器網絡模板
本模塊旨在解決常規路燈在各種條件下無法達到人們預期工作效果，通過多功能的傳感器實現對溫度、光照、煙霧、濕度準確的捕捉，達到在各種條件下的智能工作。通過GPS全球定位，實現突發事件的高效準確定位。通過云端可以將采集的數據進行分析統計，實現精細化管理以及節約資源，低碳環保的功能。其主要由人車檢測傳感器、人車檢測傳感器、雨水傳感器、能見度傳感器等四大傳感器組成。
結 語
隨著城市規模不斷擴大，道路照明能耗浪費嚴重。管理問題日益突出，維護檢修的工作量不斷加大，針對這些問題，我們研究了一套照明系統———現代城市智慧照明系統。本系統自動診斷故障，智能調節亮度；可以全城定，為社會安全服務系統提供準確地理定位；節能省錢。基于智慧城市的節能系統是新時代技術的產物。利用大數據和物聯網技術打造的城市照明系統為智慧城市、智能城市建設添加新活力，是智慧城市建設由數據信息技術從虛擬數字空間走向真實物理世界的重要階梯，未來前景與影響力不可估量。
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