大數(shù)據(jù)技術在城市照明建設中的應用

陳震宇

摘要：我國城市照明節(jié)能有巨大潛力，以城市路燈設施為例，其數(shù)量多、區(qū)域廣、用電總量巨大，但是能源利用率依舊不高，浪費現(xiàn)象嚴重。文章重點探討使用大數(shù)據(jù)的方法實現(xiàn)智慧城市照明建設，通過遠程終端設備的數(shù)據(jù)采集，上報監(jiān)控中心平臺，利用大數(shù)據(jù)技術進行數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)智能化照明管理。

關鍵詞：大數(shù)據(jù);智慧城市;照明管理

智慧城市的建設涵蓋大量的基礎數(shù)據(jù)，如基礎地理信息、規(guī)劃成果、交通、綜合管線、政策法規(guī)、人口等，如何存儲和使用這些數(shù)據(jù)成為決策者急需解決的問題。云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術的發(fā)展促進了大數(shù)據(jù)的迅猛發(fā)展，為政府提供決策支持，對企業(yè)組織和業(yè)務流程提供幫助，對城市、交通、醫(yī)療、教育等產(chǎn)生巨大影響。

探索基于大數(shù)據(jù)技術的智慧城市照明管理，構建一個基于云服務的智慧照明管理大數(shù)據(jù)平臺，實時采集城市照明設備的運行狀態(tài)信息，不僅可以為城市提供全方位的路燈信息化運行服務，同時通過后臺大數(shù)據(jù)分析，挖掘城市路燈運行電網(wǎng)、氣象等相關性，為城市照明節(jié)能提供決策支持，同時也可以為城市智能交通、智能安防提供有效的支撐。

一、大數(shù)據(jù)與智慧城市照明

大數(shù)據(jù)或稱巨量資料，指的是無法在一定時間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對其內(nèi)容進行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。在中國，已有多個城市開展了智慧城市建設。然而，在智慧城市的建設與應用中，智慧城市產(chǎn)生了數(shù)據(jù)將從TB到PB級，隨之進入大數(shù)據(jù)時代;大數(shù)據(jù)是智慧城市的核心要素，智慧城市的建設與應用帶來數(shù)據(jù)量的急速增大，而大數(shù)據(jù)無處不在，遍布智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧生活等智慧城市的各個領域。對大數(shù)據(jù)進行收集、儲存、分類、重組分析、再利用等一系列的智能化處理后，可為決策者提供參考。

對于智慧城市的建設來說，可分為政府主導的建設和企業(yè)主導的建設，政府主導的建設側(cè)重于基礎數(shù)據(jù)的搜集、管理、分析、監(jiān)控和共享，建設目標為智慧政府和公共平臺，企業(yè)主導的建設側(cè)重于行業(yè)應用，主導建設目標為智慧行業(yè)，如智慧交通、智慧醫(yī)療等。盡管側(cè)重點和建設目標不同，但二者是一個相互協(xié)調(diào)的有機整體，政府主導的建設側(cè)重基礎平臺的搭建，企業(yè)主導的建設側(cè)重于實際應用。

城市照明作為智慧城市建設中的重要組成部分，它服務于交通安全和人們的生產(chǎn)生活。城市照明系統(tǒng)遍布城市的每一個角落，對現(xiàn)有的城市照明裝置進行升級，可以簡單快捷的實現(xiàn)覆蓋面較廣的信息感知網(wǎng)絡的搭建，實現(xiàn)路燈管控智能化、信息采集多樣化和信息處理快速化。

二、智慧城市照明建設存在的問題

目前傳統(tǒng)照明方式還是暴露了不少問題，比如，某些路段、公園等在晚上時已經(jīng)無人的狀態(tài)下，依舊燈火通明，還有路燈、電纜等設備經(jīng)常被盜而沒有及時處理等。具體而言，我國城市照明建設存在以下幾個方面的問題：

（1）重形象、輕功能照明

目前很多城市的夜景照明均存在過于追求城市形象和亮度，科學分析論證不足、統(tǒng)一規(guī)劃或規(guī)劃相對滯后的問題。出現(xiàn)了該亮的不亮，不該亮的反而很亮現(xiàn)象，整個城市的夜景分散零亂，沒有主次和特點，這樣的設計規(guī)劃不僅浪費了能源，而且整體照明效果也不好。

（2）重景觀、輕功能照明

有些城市規(guī)劃不協(xié)調(diào)，如道路、橋梁、隧道燈照明實例僅占整個城市照明工程實例的1/3左右。明顯反映出了城市照明工程規(guī)劃重景觀，輕功能照明，這也應引起我們的高度重視。

（3）照明亮度超標

在我國的部分城市因過于追求城市形象，盲目追求燈照明的亮度，出現(xiàn)了部分城市的交通主要干道路面照明的平均照度，均大大高于我國或國際標準規(guī)定的照度值。這種盲目追求路面亮度的現(xiàn)象，不僅照成了電能的過度浪費，而且還產(chǎn)生了照明眩光，光污染等問題，其照明的負面效應較為突出。

（4）管理問題

由于城市路燈照明系統(tǒng)管理制度的不完善，造成只重建設輕管理的現(xiàn)象較為普遍，特別是照明工程竣工后，照明設施的維護管理工作未能跟上，以至不少工程出現(xiàn)亮燈率低，照明效果急劇下降的現(xiàn)象。

三、數(shù)據(jù)推動智慧城市照明建設

綜合考慮傳統(tǒng)照明管理不夠細致的問題，同時實現(xiàn)更加智能化的管理并達到高效節(jié)能目的，構建了新的大數(shù)據(jù)技術的智慧城市照明管理系統(tǒng)，它充分融合先進的通信、傳感、云計算等多種現(xiàn)代化科技手段，使照明在滿足公共照明需求的基礎上更為智能，其總體結構如圖1所示，該系統(tǒng)由以下三層構成：

（1）感知層：由多種傳感器、單燈控制器、防盜報警末端三部分構成。傳感器模塊包括攝像頭、噪聲監(jiān)測傳感器、空氣污染監(jiān)測器、溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧感應器、亮度傳感器、紅外感應器等，可采集路燈周圍環(huán)境數(shù)據(jù)信息。單燈控制器可采集路燈運行狀態(tài)參數(shù)，路燈監(jiān)控終端（RTU）可采集路燈用電量、運行狀態(tài)等信息。

（2）網(wǎng)絡層：路燈監(jiān)控終端（RTU）和監(jiān)控中心之間采用無線網(wǎng)絡實現(xiàn)，路燈監(jiān)控終端（RTU）與每盞路燈單燈控制電纜防盜末端之間的通訊通過電纜線載波通信來實現(xiàn)。

（3）應用層：綜合利用采集到的各類數(shù)據(jù)信息及電網(wǎng)、氣象等相關信息，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析，并通過分析的結果反饋到各分支路燈監(jiān)控終端，實現(xiàn)智能路燈的自適應調(diào)節(jié)亮度從而達到節(jié)能的目的。同時，可輔助實現(xiàn)檢測路燈工作狀況，提供路燈故障類型報警及故障地點通知等功能。

除了對照明輸出支路、供電配電柜、路燈的電流、電壓、功率和能耗信息進行采集外，系統(tǒng)還可采集諸如氣象數(shù)據(jù)、車流量和地理位置等信息，這些必將形成海量的數(shù)據(jù)。充分利用大數(shù)據(jù)技術，動態(tài)分析并挖掘城市各項信息需求，輔助管理決策者。

四、發(fā)展前景展望

可以預見在不久的將來，大數(shù)據(jù)將遍布智慧城市的方方面面。本文構建的基于大數(shù)據(jù)技術的智慧城市照明管理系統(tǒng)的基礎上，可以對其功能進行擴充和延展，為后續(xù)智慧城市的建設提供有效數(shù)據(jù)。

五、結束語

針對智慧城市照明建設中存在的困難和問題，結合大數(shù)據(jù)技術提出了智慧城市照明系統(tǒng)框架，可對現(xiàn)有路燈進行改造，通過在路燈上安裝多種傳感器、控制器和通信模塊，可方便快捷地實現(xiàn)破壞程度低、范圍覆蓋廣、建設成本低、智能化程度高的智慧城市信息感知網(wǎng)絡建設，可以為我國的智慧城市照明建設提供有力支撐。

參考文獻

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