基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能照明系統(tǒng)研究

林 娜

河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 451191

0 引言

隨著信息時代的快速發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，智能化逐漸成為社會發(fā)展的必然趨勢。隨著用電量的逐年提高，照明系統(tǒng)的智能化控制越來越廣泛。利用智能照明系統(tǒng)，可以降低用電消耗，提高用電效率，同時能夠根據(jù)人們在不同的場景、領(lǐng)域和行為下對當(dāng)前的照明亮度進(jìn)行智能化的調(diào)節(jié)，為人們的生活帶來極大的便利。

1 智能照明系統(tǒng)概述

1.1 特性

智能照明系統(tǒng)可以高效控制整個照明回路的調(diào)光和開關(guān)，具有靈活的可控性；在進(jìn)行照明場景切換時，系統(tǒng)能夠保證淡入或者淡出，具有較強(qiáng)的場景控制能力。智能照明系統(tǒng)的組成中包含大量不同類型的傳感器，因此需要保證能夠完成對這些傳感器的自動化控制。對于一些具有特殊要求的使用場合，智能照明系統(tǒng)需要通過當(dāng)前的人流量來自動調(diào)節(jié)照明亮度，從而實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的功能，達(dá)到節(jié)能的目的。對于城市而言，照明系統(tǒng)的智能化尤為重要，不僅需要實(shí)現(xiàn)整個城市系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的交流，還需要保證對整個系統(tǒng)控制的高效性，通過采用最前沿的控制技術(shù)，完善城市智能照明系統(tǒng)中的樓宇控制，從而給城市居民帶來最大的便利。

1.2 存在的問題

當(dāng)前存在的智能照明系統(tǒng)達(dá)到了一定的智能化，但是在建設(shè)過程中仍然存在著一定的問題。

（1）缺乏科學(xué)的系統(tǒng)規(guī)劃。智能照明系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于城市夜景設(shè)計中，但是對于一些城市而言，在整個規(guī)劃設(shè)計過程中，為了突出對外展示的形象，忽略了對照明亮度的控制，采用了不合理的設(shè)計，甚至相關(guān)照度參數(shù)不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)規(guī)定值，導(dǎo)致城市夜景布置過于零散，無法突出城市的特點(diǎn)，同時造成資源的浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計，大部分的智能照明用于城市景觀設(shè)計，為了能夠建設(shè)景觀形象，忽略了其功能性。

（2）缺乏有效的系統(tǒng)管理制度。智能照明系統(tǒng)是一個覆蓋面廣、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)，缺乏有效的管理模式，整個系統(tǒng)將無法實(shí)現(xiàn)最大的智能化。現(xiàn)階段，智能照明系統(tǒng)大多沿用傳統(tǒng)的管理模式，無法滿足時代發(fā)展的需求，因此產(chǎn)生諸多問題，有待解決。此外，在系統(tǒng)維護(hù)方面也未能得到有效管理，極大降低了系統(tǒng)的照明效果。

（3）不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。部分城市在進(jìn)行城市照明規(guī)劃設(shè)計的過程中，重點(diǎn)在于展示城市形象，忽視了燈光的平均照度，造成了相關(guān)參數(shù)不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而造成了嚴(yán)重的電能資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。同時，對于一些城市而言，一味注重形象建設(shè)追求城市照明系統(tǒng)的照度，而忽視了高照度導(dǎo)致的眩光、光污染等問題，產(chǎn)生了一系列的負(fù)面效應(yīng)。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)概述

大數(shù)據(jù)技術(shù)的特征不在于掌握龐大的信息巨量的數(shù)據(jù)，而在于針對這些有用的信息數(shù)據(jù)在最短的時間內(nèi)做出專業(yè)化的精準(zhǔn)處理。大數(shù)據(jù)的特征可以歸納為以下4點(diǎn)。

（1）數(shù)據(jù)量大（Volume），或者叫大量化、規(guī)模性。通常情況下大數(shù)據(jù)技術(shù)需要采集、處理、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息量巨大，數(shù)據(jù)的大小決定了當(dāng)前所采集數(shù)據(jù)信息的價值和意義，以及可挖掘分析的潛在信息。因此，正常情況下，大數(shù)據(jù)技術(shù)在處理信息時的數(shù)據(jù)量基本在PB級。人們?nèi)粘９ぷ鳡顟B(tài)下所處企業(yè)內(nèi)部的經(jīng)營交易信息，人們?nèi)粘Ｔ诰W(wǎng)絡(luò)上所瀏覽下載交易的商品、物流信息，人與人之間通過網(wǎng)絡(luò)電話或者移動終端的交互信息、人和物當(dāng)前或者歷史上曾經(jīng)經(jīng)過的位置信息等，都是大數(shù)據(jù)的主要來源。

（2）數(shù)據(jù)類型繁多，具有多樣性（Variety）。大數(shù)據(jù)技術(shù)采集信息的來源較多，涉及人們生活的各個領(lǐng)域，準(zhǔn)確來說，人們通過互聯(lián)網(wǎng)留下的行為痕跡都可以被大數(shù)據(jù)所采集，其數(shù)據(jù)類型具有多樣性，可以是有結(jié)構(gòu)化的關(guān)系型，也可以是半結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)頁型，還可以是非結(jié)構(gòu)化的音視頻型，包括文字格式、圖片格式、音視頻格式等，都會被采集上傳至大數(shù)據(jù)處理中心，可見其復(fù)雜程度之高，種類之繁多。不僅如此，這些巨量的數(shù)據(jù)將隨著人們越來越廣泛的網(wǎng)絡(luò)社交和網(wǎng)絡(luò)使用呈現(xiàn)出急劇增長的趨勢。因此，需要有著強(qiáng)大處理能力的大數(shù)據(jù)技術(shù)來對這些海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理[1-2]。

（3）高速度高時效的處理能力（Velocity）。因?yàn)閿?shù)據(jù)的產(chǎn)生量巨大，產(chǎn)生速度極快，所以大數(shù)據(jù)技術(shù)不僅需要有著快速采集信息數(shù)據(jù)的能力，還需要在極短的時間內(nèi)對所采集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)分析處理給出結(jié)果并進(jìn)行輸出[3]。

（4）數(shù)據(jù)價值密度低（Value）。信息的感知無處不在，所采集到的信息數(shù)據(jù)是海量的，但是其中有價值的信息數(shù)據(jù)較少，如果不對這些信息進(jìn)行篩選和處理，則會浪費(fèi)大量的時間。通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以對海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的有用信息提取，解決大數(shù)據(jù)的“提純”問題，實(shí)現(xiàn)以低成本來創(chuàng)造高價值的目的。

大數(shù)據(jù)技術(shù)是當(dāng)今最前沿的信息技術(shù)之一，與云計算、物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、人工智能等前沿技術(shù)有著不可分割的聯(lián)系。對于大數(shù)據(jù)來說，它的基礎(chǔ)是信息數(shù)據(jù)，而且是海量級別的，大多數(shù)國家都將其列入國家發(fā)展戰(zhàn)略。對于國家而言，城市的發(fā)展體現(xiàn)了整個國家的發(fā)展形態(tài)，而智慧型城市也將成為社會和國家發(fā)展的必然產(chǎn)物，大數(shù)據(jù)技術(shù)在整個發(fā)展的過程中占據(jù)著重要的地位。不僅如此，對于企業(yè)而言，合理運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠給企業(yè)帶來關(guān)鍵性的發(fā)展。因此，需要通過采用最前沿的控制技術(shù)，完善城市智能照明系統(tǒng)中的樓宇控制，從而給整個城市的居民帶來最大的便利，而基于大數(shù)據(jù)的智能照明系統(tǒng)已成為必然的發(fā)展趨勢。

3 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能照明系統(tǒng)

智能照明系統(tǒng)的主要問題在于如何在符合國家標(biāo)準(zhǔn)的情況下讓智能化控制照明系統(tǒng)達(dá)到高效節(jié)能的目的，而基于大數(shù)據(jù)的智能照明系統(tǒng)通過引入大數(shù)據(jù)技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)這一目的?；诖髷?shù)據(jù)的智能照明系統(tǒng)最主要的核心層就是大數(shù)據(jù)處理中心層，主要包括數(shù)據(jù)參數(shù)采集、存儲、分析處理和控制四大功能，不僅可以完善照明系統(tǒng)的控制機(jī)制，還能夠通過采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)對突發(fā)狀況進(jìn)行準(zhǔn)確有效的分析處理，進(jìn)一步提升智能照明系統(tǒng)的高效節(jié)能效果[4-5]。

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能照明系統(tǒng)的主要目的是通過采用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)制定有效的照明管理制度，最大限度實(shí)現(xiàn)照明系統(tǒng)的智能化。對于智能照明系統(tǒng)而言，其組成結(jié)構(gòu)覆蓋面廣，使用了大量的傳感器來感測采集信息，采用多組中央控制器和通信模塊來保證整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)。采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以建立一個大數(shù)據(jù)的管理平臺，使智能照明系統(tǒng)更加完善。智能照明系統(tǒng)通過信息智能采集子系統(tǒng)、信息傳輸子系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)的智能化控制。

3.1 信息智能采集子系統(tǒng)

信息智能采集子系統(tǒng)又被稱為智能感知層，主要由傳感器模塊、控制器模塊、照明線路等構(gòu)成。其中，傳感器模塊由大量傳感器組成，其主要功能是感測周圍的環(huán)境收集大量的信息，包括溫度、濕度、亮度等參數(shù)信息；控制器模塊的主要功能是將收集到的數(shù)據(jù)信息上傳至大數(shù)據(jù)處理中心，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析定位，并輸出最優(yōu)化的指令對控制器進(jìn)行智能化控制，從而保證照明系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 信息傳輸子系統(tǒng)

信息傳輸子系統(tǒng)又被稱為通信傳輸層，主要完成信息智能采集子系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)之間的雙向傳輸，主要通過無線傳感網(wǎng)和移動通信來實(shí)現(xiàn)。通信傳輸層接收智能感知層采集到的大量參數(shù)信息，并將感知到的參數(shù)信息傳遞給各個相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過無線傳感網(wǎng)和移動通信技術(shù)將接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合并傳輸至大數(shù)據(jù)處理中心，大數(shù)據(jù)處理中心通過分析處理接收到的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)對整個照明系統(tǒng)設(shè)備的遠(yuǎn)程智能控制。

3.3 大數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)又被稱為應(yīng)用處理層，是整個智能照明系統(tǒng)的控制中心，能夠精準(zhǔn)反映整個智能照明系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。其主要功能是接收其他子系統(tǒng)采集傳輸?shù)乃姓彰餍畔?shù)據(jù)和設(shè)備運(yùn)行信息數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行分析和處理并得出結(jié)論作出反饋，從而對各個終端設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和高效的控制，以便及時發(fā)現(xiàn)智能照明系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的故障和問題，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)和節(jié)能的目的，保證整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語

采用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)技術(shù)不僅能夠改善智能照明系統(tǒng)的照度管理，使其達(dá)到高效節(jié)能的效果，而且可以通過對數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的分析處理，及時的解決系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中出現(xiàn)的問題和故障，大幅提升整個智能照明系統(tǒng)的安全性。立足于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能照明系統(tǒng)，系統(tǒng)功能將會更加豐富，更加智能化。