基于Android的智慧照明移動系統設計實現及應用

宋　偉，葉劍斌

（國電南瑞科技股份有限公司，南京　210000）

基于Android的智慧照明移動系統設計實現及應用

宋偉，葉劍斌

（國電南瑞科技股份有限公司，南京210000）

城市路燈管理的移動化，智能化已成為智慧照明城市發展的必然趨勢，不同管理手段、通訊技術及控制技術的應用可以極大地提高路燈管理的智能化、高效化。本文設計、實現了基于android的智慧照明移動系統，該系統通過NFC（Near Field Communication）掃碼技術的應用，簡化了系統的使用條件、擴大了使用范圍；通過數據同步技術、以及時控、光控、經緯度控制、混合控制等不同控制策略的靈活運用，成功實現了試點工程30條線路、1萬盞路燈的智能控制，減少了人力成本投入，極大地提高了工作效率，實現了節能減排，具有極高的推廣價值。

NFC；Android；SQLite；智慧照明

本文著錄格式：宋偉，葉劍斌. 基于Android的智慧照明移動系統設計實現及應用[J]. 軟件，2016，37（8）：111-113

0　引言

隨著城市建設的快速發展，城市路燈及景觀照明設施的規模也不斷擴大。根據初步的統計，大型城市管轄范圍內路燈總數超過20萬盞。照明設施規模的日益擴大，使得照明設施搶修、維護等工作越來越重要，且難度不斷增加，工作量成倍增加，急需采用信息化、自動化的技術手段，提高效率，急需利用現代信息管理技術，提高發現問題、處理問題的及時性、準確性。目前，各城市一般都配備了路燈監控系統，實現了路燈的監控、運行管理、查詢等功能，然而控制柜、線路、控制器、燈頭等故障的報修、派單、搶修，大部分是通過電話、紙質工單等人工溝通操作方式來完成，使得報修、搶修過程中信息傳遞錯誤的幾率增大，同時搶修資源不能得到很好地利用，搶修效率不高。此外，隨著城市規模不斷擴大，路燈等相關設備數目急劇增長，傳統的模式、技術已不能滿足需求，必須要引進新的技術、手段來提高路燈故障報修、搶修、控制、設備管理等的實時性、高效性、可靠性、移動性。

本文分析提出了智慧照明移動系統和城市照明運行管理系統共用服務程序的系統架構；分析了無線射頻識別（radio frequency identification，RFID）技術和NFC技術的特性，從易用性和實用性出發結合業務需求設計了NFC標簽信息寫入流程；分析了Android開發不同數據存儲方法特性，形成了適用于本系統的SQLite數據庫數據實體建立準則。通過試點應用驗證了系統的可用性和高效性。

1　總體架構

智慧照明移動系統整體架構如圖1所示。智慧照明移動系統與城市智慧照明運行管理系統共享服務端即城市照明運行管理系統后臺服務程序以接口的方式供智慧照明移動系統后臺服務程序調用。智慧照明移動系統采用C/S架構，為用戶提供操作界面，用戶通過智慧照明移動系統實現注冊、登陸、定位、報修、控制、查詢、工單接收、告警信息接收及處理等功能。智慧照明移動系統服務端接收客戶端請求調用城市照明運行管理系統服務端接口進行處理，并根據客戶端的請求向指定客戶端反饋消息；支持向客戶端推送即時消息；支持通過發送心跳包檢測客戶端是否在線以及消息的完整性檢查等功能。

圖1　系統架構Fig. 1　SystemArchitecture

智慧照明移動系統不直接與路燈設備通信，而是與城市照明運行管理系統服務端通信，通過此服務端把消息下發到控制設備，同時信息的上傳也是通過城市照明運行管理系統服務端。

系統架構分為移動應用層、系統層、中間層、集控層、單燈控制層及終端層五層，功能如下。

移動應用層：即智慧照明移動系統客戶端，負責數據、信息展示。

系統層：智慧照明移動系統服務端負責數據、消息接收、數據處理及業務邏輯處理。

中間層：負責軟、硬件之間數據、消息傳輸。

集控層：負責終端數據上傳；接收并下發服務端數據、消息。

單燈控制層：負責接收、下發單燈控制信息。

終端層：包括單燈、多燈。

2　通信技術

2.1NFC概述

NFC是一種提供輕松、安全、迅速通信的無線連接技術，RFID是一種無線通信技術，能以非接觸方式自動識別目標對象并獲取相關數據，通過信息傳遞而達到對象識別目的[1]。RFID的傳輸范圍可以達到幾米、甚至幾十米，但由于NFC采取了獨特的信號衰減技術，相對于RFID[2]來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點。其次，NFC與現有非接觸智能卡技術兼容，目前已經成為得到越來越多主要廠商支持的正式標準。此外，NFC還是一種近距離連接協議，提供各種設備間輕松、安全、迅速而自動的通信。與無線世界中的其他連接方式相比，NFC是一種近距離的私密通信方式[3-8]。

智能手機逐漸走入大眾的生活，人們使用手機打電話、上網搜尋信息、導航、娛樂等。越來越多的手機集成了NFC功能，主流廠商如蘋果、三星、華為、中興、聯想、htc、黑莓等都生產了配置有NFC功能的手機[9]。

此外RFID需硬件支持，成本高。NFC無需獨立的硬件支持，節約了成本，擴大了應用系統使用范圍。

2.2NFC標簽信息寫入

與本應用配套使用的NFC標簽兼容所有支持NFC功能的安卓手機。

NFC標簽信息寫入流程如圖2所示。

第一步設備分類：根據數據實體類型把設備分為集控器、線路、燈桿、燈、輔材等五大類。

圖2　NFC標簽信息寫入流程Fig. 2　The Process of NFC Tag Information Written

第二步NFC標簽分類：根據設備分類及數量把NFC標簽分為5種，集控器類、線路類、燈桿類、燈類、輔材類。

第三步批量寫入：根據設備分類抽象分類信息，批量寫入對應類別的NFC標簽中，集控器類信息包括產權單位、生產廠家、所屬道路、管理等級等；線路類信息包括，產權單位、生產廠家、所屬電源柜、管理等級等；燈桿類信息包括產權單位、生產廠家、所屬線路、管理等級；燈類信息包括產權單位、生產廠家、所屬燈桿、管理等級；輔材類信息包括生產廠家、產權單位等。

第四步單個寫入：根據具體設備信息補全NFC標簽信息，包括設備的名稱、資產編號、安裝日期、安裝位置、經度、緯度等信息。

3　數據存儲設計

目前Android開發中5種常用數據存儲方式包括文件存儲、SQLite數據庫、ContentProvider存儲、SharedPreferences存儲和網絡存儲[10]。

SQLite數據庫作為輕量級嵌入式數據庫引擎具有免安裝、跨平臺、多語言接口支持、安全性高等優點。結合離線存儲、數據同步等功能需求，本系統采用了SQLite數據庫作為數據存儲方式，城市照明運行管理系統采用Oracle10g數據庫。

3.1設計原則

一部分數據實體包括集控器、線路、燈桿、燈、輔材等設備實體需在SQLite數據庫中與Oracle 數據庫中同步建立，且域完全相同。

一部分數據實體包括人員信息、組織信息等數據實體無需在SQLite數據庫中建立，只在Oracle數據庫中建立。

一部分數據實體包括任務信息、策略信息等數據實體需在SQLite數據庫中與Oracle數據庫同步建立，且SQLite數據庫中域是Oracle數據庫中域子集。

4　結論

本系統已成功應用于南京新港大道路燈試點工程，結合30臺集控器，成功實現了試點工程30條線路及1萬盞路燈的智能控制，系統投運以來，到目前已無故障運行230余天，累計節約用電201.25萬千萬時，折合標準煤81.31萬噸，折合費用120.75萬元。本系統的成功應用極大地提高了路燈管理中發現問題、解決問題的及時性、控制的靈活性、能源利用的高效性，減少了能源的消耗，節約了成本，具有極高的推廣價值。

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The Implementation and Application of Wisdom Lighting Mobile System Based on Android

SONG Wei, YE Jian-bin
(Nari Technology Development Limited Company, Nan jing City, Jiang su Province, 211100, China.)

The intelligent and mobility of city lights management has become an inevitable trend in the wisdom of urban development, using different management tools, communication technology and control technology can greatly improve the management of street lights intelligent and efficient. This paper designs and implements the wisdom lighting control system based on android. With the application of NFC scanning code technology, this system can simplify the using conditions, and expand the using scope; through flexible use of different control strategies of data synchronization technology, as well as the time control, light control, latitude and longitude control, hybrid control, the system can successfully implement the intelligent control of lights. The system has been applied in the pilot project, which includes 30 lines and 10,000 lights. The application of the system has reduced the labor costs, improved work efficiency greatly, realize energy saving. Therefore, this system has a very high promotional value.

NFC; Android; SQLite; Wisdom lighting

TP393

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.08.024

宋偉(1982-)，女，河北南皮人，工程師，研究生，主要從事電網節能研究。

通訊聯系人： 江蘇省南京市江寧區誠信大道19號。