智慧路燈管控一體化云平臺系統的設計及應用

摘要：針對城市中必不可少的路燈設施，應用新興信息技術可以在很大程度上提升城市路燈的管理水平，豐富管理手段，真正做到智慧管控。文章著重分析了智慧路燈管控平臺在開發過程中的特點以及應用方式，針對智慧路燈管控系統的需求及使用特點，對系統的總體結構以及應用情況進行了分析。同時，從多個層面對系統在應用過程中的管理效益及節能效益進行了分析，進而對該系統的應用效果進行了有效評價。

關鍵詞：城市路燈;遠程監控;單燈控制;節能分析

中圖法分類號：TU113文獻標識碼：A

Design and application of smart street lampmanagement integrated cloud platform system

LUO T

（WISDRI City Construction Engineering &. Research Incorporation Ltd.，Wuhan 430223，China）

Abstract：For the essential street lamp facilities in the city， the application of emerging informationtechnology can greatly improve the management level of urban street lamps， enrich managementmeans and truly achieve intelligent management. This paper focuses on the analysis of thecharacteristics and application mode of the smart street lamp management platform in thedevelopment process， and analyzes the overall structure and application of the system according tothe requirements and application characteristics of the smart street lamp management system. Themanagement benefits and energy-saving benefits of the system in the application process are analyzedfrom multiple levels， and then the application effect of the system is effectively evaluated.

Key words： urban street lamp， remote monitor， single lamp control， energy-saving analysis

1前言

城市照明是最主要的市政基礎設施之一，城市的快速發展帶動了路燈照明事業的飛速發展[1]。目前，在我國的城市之中，特別是在大型城市中，已形成龐大、復雜的路燈基礎網絡，隨之而來的紛繁復雜的設備數據都需要管理和處理[2]。傳統管理手段，如紙質文檔管理、人工統計分析、手工卡片等已很難滿足時代發展的需要。

為了解決城市路燈快速發展后的管理難點，在新興的信息化技術的基礎上，希望將城市中所有的路燈通過統一的平臺實現數字信息化管理，為城市管理者提供更加智慧的管理手段，以提升城市的先進性[3]。

2系統總體結構

通過本平臺的建設，將路燈監控中心現有的城市照明監控管理系統以及其他部門分管的路燈監控系統集成到本平臺中，建設統一的工作平臺。

根據當前主流的技術架構，結合系統的業務功能需求，通過采用 B/S 結構保證系統的兼容性以及可維護性。后端服務將部署在云端，支持私有云及公有云的部署方式，并向前端 PC 及移動端提供應用及數據服務。

系統應用當前主流的軟件開發技術進行設計和開發，軟件架構層面采用分層結構開發和設計，依照 UI 界面、關鍵流程、數據持久化、通信接口分離的解耦原則，將整個系統劃分為感知層、互聯層、共享層、應用層。在保證各個不同的功能層次負責處理相應的系統功能的同時，最大限度保持系統的適用性及可擴展性。系統總體架構如圖1所示。

3系統功能設計

3.1設備監控

（1）實時運行狀態監測

監控現場實時運行信息、運行參數、運行狀態并結合資產信息實現實時動態管理。同時，對于路燈在運行過程中的各項數據（如電流、電壓、功率、開關狀態等）進行實時采集，通過4G，NB?IOT 等無線傳輸的方式進行數據傳輸，服務端將相關數據進行保存，這樣就能在系統中查看當前運行狀態以及歷史運行記錄。

（2）遠程開關控制

系統能夠利用控制中心遠程對管理區域內的任意路燈進行開關控制操作。同時，也能夠通過預設開關方案，根據時間、季節、天氣等參數，事先設置路燈開啟的時間、數量等，實現路燈智慧化管控。

3.2管理配置

（1）終端參數設置

實現遠程對現場自動化監控終端的基礎參數設置、測量參數設置、開關量參數設置等自動化管理系統的設置功能。同時，監控中心自動根據設置進行處理。例如，用語音或手機短信的方式報出故障信息，如故障地點、名稱、控制箱位置、故障原因等。

（2）智能預警配置

系統的預警設置包含兩個部分：一是系統硬件自定義報警項，用戶在創建燈桿或控制柜模板時可對其開閉規律等進行設置;二是根據所采集數據，由用戶進行軟件配置，生成智能預警項。系統預先生成幾個標準的可配置的預警模板供用戶選擇，包含預警條件配置和預警任務配置兩部分。通過配置預警產生條件和預警任務執行規則，為智能預警處理提供依據。

3.3 GIS 管理

（1）定位與快速查找

包括變壓器、配電箱（柜）、供電線路（供電方式）、景觀燈、路燈的燈桿、燈具、鎮流器、控制器等設施均能在 GIS 上直觀體現，相應設施均能夠實現獨立分層顯示。為應對初期海量數據錄入及后續變化，應能提供快速建立與查找工具，以實現設施快速定位。

（2）物理從屬關系體現

按照“變壓器>配電箱>供電線路（包含相位信息）>燈桿（景觀燈）>燈具”順序，體現相應從屬關系，當相應設施位置或供電回路發生變化時，通過安裝在燈桿中的 GPS 裝置，能夠在系統中自動進行相應調整。

（3）狀態直觀顯示

設施的基本信息以及狀態信息均能直觀展現，對于告警類信息能夠及時突出顯示。

3.4數據管理

（1）自動計算亮燈率

對管理區域內的所有路燈，通過采集各時間段內的運行狀態，能夠自動進行亮燈率計算;沒有安裝單燈監測終端的照明線路，可根據資產與監控系統自動進行亮燈率估算。

（2）實時監控綜合管理

開關量監控管理：對監控管理平臺內各控制點的開關量的狀態信息進行匯總顯示，確保能快速查詢各個控制點開關量的狀態、使用情況和現場運行狀態。

開燈時間管理：平臺內各控制點每個控制回路的開燈時間實現匯總統計，為分析亮燈時間、運行時長提供非常準確、直觀的依據。

開閉次數管理：平臺內各控制點每個控制回路控制的交流接觸器開閉次數匯總統計、自動計算交流接觸器壽命。

終端運行信號管理：對平臺內各控制點的通信管理、信號管理等進行監測和按需管理。

終端溫度管理：對平臺內各控制點的自動化監控管理系統以及控制箱內的溫度進行實時監測，預防由于控制柜溫度過高引起的故障。

（3）歷史數據分析

歷史參數分析：形成平臺內各控制點的參數分析管理，實現專業數據分析功能，確保歷史參數為連續數據。

歷史參數管理：通過城市照明自動化監控平臺對現場自動化監控終端的歷史數據管理，實現現場自動化監控終端通信一次即可采集到終端內的歷史數據，確保后臺歷史數據的連續性。

歷史亮燈率分析：形成平臺內各控制點的亮燈率分析管理，實現專業數據分析功能。

歷史亮燈率管理：通過城市照明自動化監控平臺對現場自動化監控終端的歷史亮燈率進行管理。

4系統應用分析

4.1管理效益分析

傳統管理模式下存在下列問題：（1）巡檢效率低，即巡檢過程沒有目的性，需要將所有路段全部巡檢一次甚至多次才能發現故障，巡檢過程由巡檢員通過肉眼觀察，容易出現漏巡現象，并且發現故障不及時;（2）維修效率低，即夜晚巡檢只能發現并記錄問題，需要到次日再到故障現場檢查問題并維修，若需要更換配件，則可能需要再回路燈所取配件，最后到現場進行更換;（3）巡檢人員工作強度大，即每晚需要對所有路燈進行人工巡檢，所有路燈需要若干個巡檢人員分幾組巡查，將近幾個晚上才能巡查完畢，巡查工作強度大，并且巡查過程中偶爾存在漏查情況。

采用信息化管理模式后，不需要進行人工巡檢，信息化管理系統定時、自動巡檢所有設備的工作狀態，設備出現故障后，系統自動生成告警信息，并分析故障原因，系統巡檢效率高，故障反映及時，同時不會出現漏檢、誤檢等現象。

使用智慧路燈管控系統后，維護人員可以晚上休息，白天根據系統 GIS 地圖提供的故障點位置以及故障原因信息有針對性的前往故障點進行維修，極大地提高了維修效率，同時維修僅帶齊需要更換的配件即可，降低配件損壞、丟失的風險。

不采用人工巡檢后，巡檢車輛夜晚巡檢的費用可以全部節省，同時可避免巡檢員夜晚巡檢時發生交通事故。

使用智慧路燈管控系統后，結合城市路燈所的行政管理制度，可以實現“亮燈率>99%”“單燈故障維修周期<24小時”“回路故障維修周期<48小時”的管理目標。

4.2節能效益分析

從表1中的數據可以分析得出，采取節能策略前，1000盞路燈每年耗電花費：1000×0.240kW×12h×1元/kW ·h×365（日）=105.12萬元。

采取節能策略后，1000盞路燈的年花費：（1000×0.240kW×100%×2h+1000×0.240kW×90%×2h+1000×0.240kW×85%×2h+1000×0.240kW×75%×4h+1000×0.240kW×85%×1h+1000×0.240kW×90%×1h）×1元/ kW ·h×365=89.79萬元。節能率：（105.12萬元–89.79萬元）/105.12萬元=14.58%。

根據以上數據統計，假設某市路燈年電費為1500萬元。年節電收益：1500萬元×14.58%=218.7萬元。

5結束語

通過智慧路燈管控系統的應用，對于城市路燈的管理將會更加科學、及時和有效，在降低人工管理成本的同時，能夠有效節能降耗，優化能源利用效率。同時，在城市路燈運維中，通過信息化手段，極大提升了運維的及時性以及便利性，減少了人員、車輛等運維資源消耗，提高了運維的針對性以及工作效率，為當地居民夜間出行提供了便利，出行安全也可以得到保障，增加了居民的生活幸福感。

參考文獻：

[1]田會峰，凌政，徐杰，等.云邊端協同的智慧路燈系統設計[J].現代電子技術，2021，44（15）：173?176.

[2]成開元，廉小親，周棟，等.基于NB?IoT的城市智慧路燈監控系統設計[J].測控技術，2018，37（7）：19?22+77.

[3]李祥和.基于物聯網技術的智慧路燈管理系統設計[J].自動化與儀器儀表，2018（7）：113?116.

作者簡介：

羅滔（1984—），碩士，高級工程師，研究方向：智慧城市軟件系統研發。