基于百度地圖的智慧路燈數字化管理系統的設計與實現

王 帥，閆雨亭，魯 聰，王新龍，劉 希，董玉德

(1.合肥工業大學 機械工程學院，安徽 合肥 230009；2.富鑫雅光電科技有限公司，安徽 阜陽 236400)

引言

隨著社會經濟的快速發展，城市化進程的不斷推進，城市道路照明工程的體量日益龐大[1]。城市道路照明作為公共照明的重要組成，采用節能的照明方式可緩解能源危機、實現可持續發展，并推進“節能減排”政策的實施[2]。

根據數據統計，目前我國每年照明用電量約占總發電量的13%左右，其中城市照明用電約占總發電量的7%～8%[3]。這個數據表明城市照明工作的實施要求路燈管理部門節約照明設施運維成本，降低照明能耗。如何發揮路燈資源特有的屬性優勢、挖掘新的盈利增長點等問題成為路燈管理部門關心和思考的重點[4]。智慧路燈建設隨著物聯網技術的發展逐漸進入路燈管理部門的視野，成為研究熱點，為實現節能減排、照明管理系統升級、降低城市照明管理成本及改善城市公共服務系統提供了方向。

在現有技術的基礎上結合路燈管理系統實際需求，我們提出基于百度地圖的智慧路燈數字化管理系統，采用百度地圖API實現照明設備的可視化監測和控制;提供的策略模式可以制定滿足生活照明需求的節能策略，從而實現照明設備的遠程實時監控，并且能達到很好的節能環保效果。該系統的具體設計包括實時監控、設備管理、策略設置、統計分析、數據中心等多項功能，使得路燈的管理變得可視化、數字化、智能化。

1 系統設計

1.1 系統架構的選取和設計

根據系統的性能需求選取適當的系統架構，考慮到系統將來需應用于數萬盞路燈以及B/S相比于C/S的優勢，系統選取B/S架構進行開發設計[5]。系統的可視化人機交互界面需要成熟的技術來保證其穩定性，因此選擇ASP.NET MVC4.0框架進行綜合搭建。

MVC設計模式即是模型(model)、視圖(View)、控制器(controller)相互協作。模型主要是業務實體組件和邏輯實體組件相關的數據邏輯并且獨立于視圖和控制器存在，通常在數據庫中被用來獲取和儲存相應的數據；視圖是應用程序中用來實現人機交互的部分，依據模型數據來創建相應的界面視圖，通常把數據加工后展示給用戶；控制器是應用程序中處理視圖和數據庫交互的模塊，通常在視圖和數據庫的數據傳送中起到一個橋梁的作用。

MVC模式可以讓模型、視圖和控制器三個模塊相互分離而又能使它們相互協作，提高了系統的機動性以及互換性。使用MVC模式的用戶界面設計往往將這些對象整理得井井有條，避免了不必要的代碼混亂。

MVC模式的優點主要是模型和視圖的關系為一對多，創建新的視圖也不需要重寫模型。這樣模型就可以重復利用，提高工作人員開發系統的效率。

系統需要滿足控制數萬盞路燈的性能，并且后期需要相關人員進行升級、維護等操作，因此該系統選擇MVC架構進行開發設計。視圖通過數據綁定技術建立聯系，接受瀏覽器傳來的請求并傳給數據層，同時將處理結果返回到瀏覽器[6]。百度地圖 API、Ajax(Asynchronous JavaScript and XML)技術、JSON(JavaScript Object Notation)數據傳輸技術的結合構成系統業務邏輯層的核心[7]。編寫控制器完成對SQL Server數據庫中數據進行添加、刪除、更新和查詢等必要的數據交互，系統內的數據交互如圖1所示。

圖1 MVC設計模式

1.2 系統總體功能設計

系統選用成熟的Microsoft Visual Studio 2015為開發工具，選擇穩定的Microsoft.NET Framework 3.5為開發環境，同時以主流的Microsoft SQL Server 2015為作為后臺數據庫管理工具[8]。在MVC框架內控制器使用面向對象的C#語言實現數據庫與后臺數據的交互，視圖以HTML+CSS布局、JavaScript為客戶端腳本語言等，實現數據的成功發送與獲取。根據智慧路燈數字化管理系統的性能需求將系統劃分為實時監控、設備檔案、策略設置、統計分析、數據中心五個模塊，五個模塊能夠分配各自的任務并且能夠緊密配合滿足整個項目的功能需求，各功能模塊之間基本達到了低耦合、高內聚的要求[9]。

2 程序子功能

根據該項目用戶提出的實際需求以及項目的初步方案，我們將系統子程序功能細化分解，初步完成系統功能模塊圖，如圖2所示。

圖2 系統功能模塊圖

2.1 實時控制

對于Web GIS的選取，系統采用百度地圖實現地理信息可視化。百度地圖提供的免費地圖服務可以通過在HTML文件內的head部分加入