城市智慧照明监控管理系统的设计与应用

马伟民

（国网浙江省电力公司舟山供电公司，浙江 舟山 316004）

城市智慧照明监控管理系统的设计与应用

马伟民

（国网浙江省电力公司舟山供电公司，浙江 舟山 316004）

为了解决当前城市照明在管理上协调管理难、运行效率低，在控制上自动化程度较低，在维护上效率低、成本高等不足，设计开发了“一中心四系统六平台”智慧照明监控管理系统。以北京通州道路照明为例，对智慧照明管理系统进行系统测试，该系统的应用为道路照明实现了34.21%的节电量，具有很好的推广应用前景。

智慧照明；高效节能；按需维修；精细化管理

随着当前科技水平的飞速发展，获取城市照明的基础数据需要的花费已经大大减少，建立基于物联网技术的大数据处理、云计算、平台化管理以及移动应用模式的智慧照明监控管理系统已经成为可能；另一方面，随着城市对照明管理要求的不断提高，如果没有数据采集、信息分析，就无法对城市照明的管理和维护部门和相关单位提出实质性的指导。

因此，建立基于物联网、大数据和云服务相结合的照明监控平台化管理以及移动应用模式的智慧照明监控管理系统已经成为城市生态化、经济转型的必然举措之一。

1 智慧照明监控管理系统整体框架设计

采用物联网、云计算、空间地理信息、无线通信等先进技术，建立起一个连接整个城市照明设备的资源管理、能耗管理、运行质量监督、智能监控系统，从而提高整个城市照明管理水平，为城市照明的控制调度指挥与规划决策提供强大实用的手段，达到按需照明、按需维修、高效节能、精细化管理和资源共享的目的，真正实现城市照明的信息化、经济化、安全化和智能化，从而提高系统整体的社会效益、管理效益、经济效益和环保效益。

基于现有城市道路照明现状，致力于打造“一中心四系统六平台”的智慧照明监控管理系统，如图1所示。采用基于“五遥”的智能化亮灯系统，通过GIS（地理信息系统）、电子标签、远程监控管理实现亮灯自动化；采用单灯节能监控系统，通过路灯物联网、单灯控制节能、单灯调光节能相结合的方式实现按需照明；采用照明业务安全系统，通过电缆防盗、漏电保护的安装实现安全用电；照明业务管理系统使派工自动化、生产调度一体化，实现快速便捷维护。

“一中心”即成立智慧照明指挥中心，具体负责开展智慧照明重点项目建设、综合指挥、决策支持及信息发布。城市智慧照明指挥中心建立后，将完成应急指挥、亮灯调度、数据服务、业务管理、照明客服、信息发布等城市照明监控管理任务。

图1 智慧照明整体设计框架

2 “四系统”的设计

2.1 基于“五遥”的智能亮灯系统

建立配电开关遥控系统、远程视频系统、城市区域照度跟踪系统。通过远程监控系统实现全市“一把闸刀”模式的亮灯管理，实现亮灯的智能化：根据环境、天气、需求自动亮灯；实现城市照明的故障自动化处理机制，及时发现照明故障；实现各个职能分区的亮灯数据分布式管理，建立分区亮灯云。通过智能亮灯，可解决照明分散管理、多头管理、人工开关与巡灯、灯多人少等问题，实现人性化亮灯，很大程度上减少了市民对城市照明的投诉。

2.2 线缆防盗告警及漏电保护系统

建立配电线路的偷盗告警系统、漏电保护系统、低洼积水远程开关系统。规范照明用电线路，实现漏电安全保护的自动化和智能化，解决目前城市严重的照明漏电安全隐患，减少城市周边路灯线缆偷盗严重的现象。

2.3 单灯监控节能管理系统

根据需求建立单灯监控、调光系统。管理并监控到每一盏灯，实现照明分时分区分场景控制乃至调节，实现按需照明；均衡线路负载，实现外接电源定位；及时查找灯具故障；配合LED改造工作，实现灯具用电计量；实现节能管理。建设灯杆物联网；及时发现并更换城市部分陈旧损坏灯具，从根本上解决亮灯能耗缺乏管理的问题，同时提高照明用电管理效能。

2.4 城市照明业务管理系统

建设与城市数字城管联动的业务管理系统，实现移动巡修、业务自动化流转、工程与维护的管理，规范业务管理流程，提升照明管理水平。同时，通过对各种城市照明管理信息资源的深入分析，引入大数据技术挖掘照明运行的内在规律和特征，方便维修人员主动巡修，逐步消除城市照明管理的顽疾；做到提前预警，促进城市照明管理逐步实现从被动处置向主动应对的转变。

3 “六平台”的设计

建设的智慧照明监控管理系统软件在静态和动态数据库的基础上建立六大支撑平台，六平台设计拓扑如图2所示。

3.1 地理信息平台

地理信息管理平台管理照明系统设施的地理位置信息，特别是开关箱、单灯控制等主要监控设施的详细地理信息。平台特别提供了与数字城管系统的标准化接口，实现了系统与数字城管的实时数据交互。

图2 六平台设计拓扑

（1）服务内容完整。包含电子地图数据源、路灯设施GIS基础模块、路灯设施管理模块、路灯电子标签管理以及与数字城管交互模块。

（2）管理轻松。在线对路灯基础设施属性管理操作，生成报表信息。

（3）迁移便捷。浮动IP技术实现内外同步，应用迁移无缝、可靠。

（4）运维简单。实现路灯设施GIS统一监控与管理，节约运维人力成本80%。

3.2 生产调度平台

生产调度平台主要针对生产调度，有项目、材料、数据和流程管理等多个方面，对试修、稽查等生产工作进行管理调度。

（1）一体化管理。包含试修、通电流程单、稽查、缺陷、材料、过程、外接电源、联系单、生产调度流程权限和报表等管理。

（2）弹性管理。试用于不同对象的权限管理，能够合理安排生产调度流程。

（3）成本降低。智能化平台部署，大大降低对运维人力的数量及能力需求。

3.3 能耗管理平台

以月、季度、年为周期对全省或市县的能耗数、累计能耗数及能耗增长率进行统计，以及时了解从某一时间起至当前的能耗及增长率情况，其中能耗增长率为相对前一周期的环比增长率。

（1）标准化网络管理。实现对每一盏的精确管理、故障排查，实现安全照明。

（2）可移植性。试用于不同建筑的能耗管理模式。

（3）开放性与可扩展性。提供开放的数据结构，共享信息资源，如亮灯率和节能率。

3.4 监控调度平台

监控调度管理平台是智慧照明监控管理系统的一个关键部分，负责管理单灯、开关箱、线缆等核心设施，并对电能节能、照度等性能参数进行监控管理，同时提供设施漏电保护和低洼积水监控等全新的功能。

（1）高效管理。实现对监控调度信息、远程监控、监控设备维护、动态数据、监控调度策略、监控调度数据分析和车辆调度等管理。

（2）运维及时。一旦发生道路照明故障，立即报警提示，进行在线派工操作，减少运维的人力数量和成本。

（3）可移植性。适用于不同建筑的监控调度管理模式。

（4）部署快捷。提供统一的网络化管理，可大大提高路灯应用部署效率。

3.5 移动监控管理平台

通过移动终端、手机APP（应用程序）、照明信息门户等多种方式，进一步畅通普通维护人员乃至市民参与城市照明管理的渠道，进一步提升城市照明管理问题发现的及时性和全面性，达到照明管理增效的目的。

（1）遥控功能。通过移动终端可以在权限内控制任一或全部监控终端开关灯。

（2）遥测功能模块。通过移动终端能够对电流、电压、功率因数、用电量、接触器状态、短路、开路等数据进行检测，并将检测结果发回监控中心。

（3）遥信功能模块。通过移动终端可以查看监控终端的报警信息或接收故障参数。

（4）GIS地理信息模块。移动终端可以查询位置信息、设施分布、回路布置、实时运行数据。

（5）单灯控制节能模块。移动终端可以对区域或单独任意一盏灯进行控制，可以实时监测每一盏灯的工作状态，实现无人巡检。

3.6 数据管理平台

构建评价指标体系，围绕城市照明管理的热点、难点、重点，建立智慧城管日常运行评价指标体系；进行城市照明大数据管理、分析，并构建应急预案。

（1）大数据分析。数据表单管理平台负责通信处理、数据处理、网络和信息推送等多项服务功能，并提供数据云服务。

（2）存储容量大。合理分配照明能耗管理、照明设施资源管理、照明监控运行质量监督等子系统的存储容量。

（3）运维便捷。实行7天×24 h值班制，实行严格的规范化管理。

4 系统应用分析

北京市通州区智慧照明监控系统由多功能一体机、路灯单灯控制器、通信模块、中心软件等组成，以通州区14条道路上各抽取其中1个路段作为监测点为例。

系统测试在实际道路的正常运作下进行，并且系统运行较为稳定，针对智慧照明监控管理系统历史和现有数据的功率损耗进行分析，以测试周期为12 h（从当天开启路灯至次日路灯关闭时）为例，测试情况如表1所示。

开启系统后所测路段共耗电3 812.0 kWh，未开启系统所测路段共耗电5 794.6 kWh，相对于系统启动前，开启系统可削减电能34.21%。

该系统为北京通州道路照明实现了34.21%的节电量，并能达到能够达到按需照明、按需维修、高效节能、精细化管理和数据资源共享的目的，这将为系统后续的推广应用产生积极的作用。

表1 路灯功率测试对比

[1]金燕云，虞小林，邹志革.基于路灯的智慧城市信息化建设[J].电力信息化，2012（2）∶6-9.

[2]牟娜.城市道路照明设计[J].照明工程学报，2012（4）∶100-102.

[3]黄志强，韩月霞，周茂.基于GPRS-Internet的城市路灯远程监控终端实现[J].微计算机信息，2007（1）∶50-52.

[4]刘海龙.张家口洋河新区城市照明专项规划研究[J].照明工程学报，2014（4）∶135-138.

（本文编辑：陆 莹）

Design and Application of Intelligent Urban Lighting Control and Management System

MA Weimin
（State Grid Zhoushan Power Supply Company，Zhoushan Zhejiang 316004，China）

The paper proposes an intelligent lighting system based on"One Center，Four Systems and Six Platforms"in order to solve the difficulties such as low efficiency in coordination and management，low degree of automation in the control，low maintenance and high cost.Road lighting in Beijing Tongzhou is taken as an example to test the intelligent lighting management system.The application of the system can save 34.21%of the electric power and is expected to be widely promoted and applied.

intelligent lighting；energy efficient；on-demand service；delicacy management

TM866

B

1007-1881（2015）07-0069-04

2015-04-01

马伟民（1963），男，助理工程师，配电技师，主要从事路灯控制与管理工作。