基于智能路灯网的智慧园区建设

２０１６年６月　光源与照明　２０１６年第２期　基于智能路灯网的智慧园区建设　王皓　张永平上海飞乐智能技术有限公司（上海２００２３３）　摘要：智能路灯网是以地理信息系统（ＧＩＳ）平台为基础，融合物联网技术的智能路灯综合管理系统。不仅可以实现园区照明　智能化，而且能无缝接人园区的安防监控系统、语音广播系统、多媒体管理系统、智能充电柱管理系统、无线ＷｉＦｉ管理系统等，实　现人员、基础设施、出入车辆的精细化管理与服务。　关键词：智能路灯网；地理信息系统；物联网；管理系统　０引言　传统的路灯照明　是有线手动控制，分区或分路　段定时对路灯进行开关，不仅成本费用比较高，并且　还需大量工作人员不断巡逻，以检查故障路灯，并对　其进行维修。随着智能化逐渐走进人们的生活，国内　外也在竞相研究路灯的智能化管理。我国在二十世纪　８０年代才开始对路灯系统展开研究，具有代表性的一　些案例是：１９８９年常州在技术方面进行研究和更新，　能够很好地满足路灯照明的需要。然后就是北京、上　海、广州、天津　等科技比较发达的城市率先采用高　科技手段，许多路灯科研所开始尝试路灯照明智能化　管理系统的研究。１９９３年开始研制的上海市区路灯监　控系统，是一个覆盖全市的计算机远程监控系统，具　有遥测、遥信、遥控功能，用于上海市区重要道路路　灯及配电设施的监控　，系统主要采用无线通讯的方　式，不过还是要借助有线的参与，借鉴国际电工委员　会提出的ＩＥＣ８７０—５规约，并用ＷＩＮＤＯＳ　ＮＴ操作系　统作为主站的系统，专用工控平台、ＳＱＬ数据库、ｗｅｂ　浏览方式。系统投入运行后，采用固定的开关灯时间，　能够及时处理路灯故障，从而减少交通事故，并且亮　灯率有所提高，很好地改善了上海这座前卫城市的形　象。　随着城市现代化进程日益加快，商业园区、工业　园区、物流园区、高科新区照明发展迅速，对完善城　市功能、改善城市环境、提高人民生活水平发挥了重　要的作用。但园区照明的过快发展，加大了能源的需　求和消耗，同时对城市照明的管理也提出了更高的要　求。据有关部门统计，目前园区路灯照明的电能利用　率不到６５％，粗放式照明、照明电能浪费的情况比较　普遍。城市园区路灯照明节约的电能每提高一个百分　点，将节省费用５亿～６亿元，路灯节能市场前景巨　大嗍。而在节电规划过程中，由于数据不够全面、完　善，很难制定有效的路灯节电策略嘲。　目前，我国已有一些城市园区进行了智慧照明信　息系统建设的初步尝试，这些城市园区所建设的智慧　照明信息系统在节约能源和维护成本、提高照明信息　化管理程度等方面有一定成效。但是由于园区基础信　息数据不够完善或利用不够充分，导致提升效果并不　明显。　针对国内大部分园区照明还以传统照明为主的现　状，文中研究设计了基于智能路灯网的智慧园区建设　技术方案。灯控采用ＺｉｇＢｅｅ无线控制，低成本、低　功耗、低复杂度和低速率的短距离无线通信网络技　术　，实现了远程调光调色，并根据照度传感数据实　现灯网的智能化开关和功率调节。基于Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｉｎ—　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＩＳ）开发智慧照明控制软件生态系　统，兼容性地接人了安防系统、多媒体系统、ＩＰ广播　系统、充电桩系统以及园区无线ＷｉＦｉ系统，实现人　员、基础设施、出入车辆的精细化管理与服务。　１智能灯网系统开发　文中以物联网技术与ＧＩＳ应用为研究背景，以　ＺｉｇＢｅｅ无线通信协议网络为基础，重点研究了智慧照　明系统中所涉及的照明控制技术、调光模块、无线智　能灯网、灯控软件系统等相关技术，建立了照明系统　的控制模型，构建了智慧照明系统软件体系方案，完　成智慧照明系统硬件平台的建设，形成一套完整的包　括无线连接服务器、数据分析软件、管理操作硬件平　台、照明控制器以及节能灯具组成的系统体系结构。　设计了智慧照明系统的测试方案，并对系统的功能进　行了针对性测试。　１．１智慧照明终端　智慧照明系统采用ＬＥＤ灯具，具有高节能效果。　而其上的所载有的嵌入式芯片主要承担ＺｉｇＢｅｅ通信和　对传感器的控制功能。智慧照明所呈现的智慧性主要　表现在智能感应和人性化灯光调整。集成光照度传感　器和红外人体感应器，实现亮度与色温的无级调节。　智能照明控制功能，如图１所示。　·５·　２０１６年６月　光源与照明　２０１６年第２期　Ⅱ　韶　Ⅲ＊　　ｌ８：００　０ｏ：ｏ０　６：００　２　高压钠灯和ＬＥＤ　能路灯每｝｛小同时段的实际功率曲线　图ｌ　智能照明控制功能　以在远程上位机上实时地得到现场控制信息，以此信　ＬＥＤ节能环保路灯最大的优势是，在同等条件下　比传统路灯综合能耗节省＞５０％。加入智能化控制手　段后，实现二次节能，总体节能＞７０％，高压钠灯和　ＬＥＤ节能路灯每日不同时段的实际功率曲线，如图２　所示。　息作为依据从园区的整体出发，同时也町以依据办公　楼及办公楼不同用途的整体环境，对所有的照明灯具　进行综合调控，实现开关控制、调光控制、自由编组、　地图指引、智能运行、故障报警、负荷控制以及抄表　功能等。高精度恒流驱动电源设计，功率因素＞９５％，　保证电网利用率高；比传统照明节能＞６０％。图３为　照明控制系统网络结构图。　１．２灯网　网络化控制方式的最大优点在于路灯管理部门可　糕融蘩黎蟪　端　一越订　　Ａ　８然　２　蕊固　髓　《——　！Ｌ　。　灯Ｈ搂黎袋　罐　一　髓体　｛　｛稳患　掰ｌ—　＾　８　戳【＝ｉ　墓魄瑟　黪　嚣　Ｈ　———　浚　ｌ　：竺兰兰　然感　豢　蹒卜～　蠲燕　麓　《叠孽　挚誓０　（　幽３　照明控制系统网络结构图　１．３智慧系统　园区智能安防系统是由集成到ＬＥＤ路灯中的高清　数字网络摄像机组网，对园区进出车辆、逆行事件、　行人、财物、停车场、办公楼、道路等进行布防，同　时统计视频数据到云端存储，智能分析，对异常事件、　人流车流进行实时状态上报。　多媒体信息系统可实时发布政府部门的公共信息、　ＩＰ网络双向广播基于ＴＣＰ／ＩＰ协议的公共广播系　统，采用ＩＰ局域网或Ｉｎｔｅｒｎｅｔ广域网作为数据传输平　台，扩展了公共广播系统的应用范围。　园区为配合政府逐步推广新能源汽车，装配在园　区的智能路灯杆上的充电桩是性价比较高的解决方案，　无需重复的线路建设、不占据城市建设用地、充电接　口符合国家标准。　通过在园区智能路灯杆体及灯头部位架设４Ｇ微　基站及ＷｉＦｉ网点，提速新一代无线通讯技术发展。用　园区警示信息、提示信息，与智能安防相结合，在道　路出现状况时，发布预警信息。　·６·