基于Android的智慧照明移动系统设计实现及应用

宋　伟，叶剑斌

（国电南瑞科技股份有限公司，南京　210000）

基于Android的智慧照明移动系统设计实现及应用

宋伟，叶剑斌

（国电南瑞科技股份有限公司，南京210000）

城市路灯管理的移动化，智能化已成为智慧照明城市发展的必然趋势，不同管理手段、通讯技术及控制技术的应用可以极大地提高路灯管理的智能化、高效化。本文设计、实现了基于android的智慧照明移动系统，该系统通过NFC（Near Field Communication）扫码技术的应用，简化了系统的使用条件、扩大了使用范围；通过数据同步技术、以及时控、光控、经纬度控制、混合控制等不同控制策略的灵活运用，成功实现了试点工程30条线路、1万盏路灯的智能控制，减少了人力成本投入，极大地提高了工作效率，实现了节能减排，具有极高的推广价值。

NFC；Android；SQLite；智慧照明

本文著录格式：宋伟，叶剑斌. 基于Android的智慧照明移动系统设计实现及应用[J]. 软件，2016，37（8）：111-113

0　引言

随着城市建设的快速发展，城市路灯及景观照明设施的规模也不断扩大。根据初步的统计，大型城市管辖范围内路灯总数超过20万盏。照明设施规模的日益扩大，使得照明设施抢修、维护等工作越来越重要，且难度不断增加，工作量成倍增加，急需采用信息化、自动化的技术手段，提高效率，急需利用现代信息管理技术，提高发现问题、处理问题的及时性、准确性。目前，各城市一般都配备了路灯监控系统，实现了路灯的监控、运行管理、查询等功能，然而控制柜、线路、控制器、灯头等故障的报修、派单、抢修，大部分是通过电话、纸质工单等人工沟通操作方式来完成，使得报修、抢修过程中信息传递错误的几率增大，同时抢修资源不能得到很好地利用，抢修效率不高。此外，随着城市规模不断扩大，路灯等相关设备数目急剧增长，传统的模式、技术已不能满足需求，必须要引进新的技术、手段来提高路灯故障报修、抢修、控制、设备管理等的实时性、高效性、可靠性、移动性。

本文分析提出了智慧照明移动系统和城市照明运行管理系统共用服务程序的系统架构；分析了无线射频识别（radio frequency identification，RFID）技术和NFC技术的特性，从易用性和实用性出发结合业务需求设计了NFC标签信息写入流程；分析了Android开发不同数据存储方法特性，形成了适用于本系统的SQLite数据库数据实体建立准则。通过试点应用验证了系统的可用性和高效性。

1　总体架构

智慧照明移动系统整体架构如图1所示。智慧照明移动系统与城市智慧照明运行管理系统共享服务端即城市照明运行管理系统后台服务程序以接口的方式供智慧照明移动系统后台服务程序调用。智慧照明移动系统采用C/S架构，为用户提供操作界面，用户通过智慧照明移动系统实现注册、登陆、定位、报修、控制、查询、工单接收、告警信息接收及处理等功能。智慧照明移动系统服务端接收客户端请求调用城市照明运行管理系统服务端接口进行处理，并根据客户端的请求向指定客户端反馈消息；支持向客户端推送即时消息；支持通过发送心跳包检测客户端是否在线以及消息的完整性检查等功能。

图1　系统架构Fig. 1　SystemArchitecture

智慧照明移动系统不直接与路灯设备通信，而是与城市照明运行管理系统服务端通信，通过此服务端把消息下发到控制设备，同时信息的上传也是通过城市照明运行管理系统服务端。

系统架构分为移动应用层、系统层、中间层、集控层、单灯控制层及终端层五层，功能如下。

移动应用层：即智慧照明移动系统客户端，负责数据、信息展示。

系统层：智慧照明移动系统服务端负责数据、消息接收、数据处理及业务逻辑处理。

中间层：负责软、硬件之间数据、消息传输。

集控层：负责终端数据上传；接收并下发服务端数据、消息。

单灯控制层：负责接收、下发单灯控制信息。

终端层：包括单灯、多灯。

2　通信技术

2.1NFC概述

NFC是一种提供轻松、安全、迅速通信的无线连接技术，RFID是一种无线通信技术，能以非接触方式自动识别目标对象并获取相关数据，通过信息传递而达到对象识别目的[1]。RFID的传输范围可以达到几米、甚至几十米，但由于NFC采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID[2]来说NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。其次，NFC与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。此外，NFC还是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。与无线世界中的其他连接方式相比，NFC是一种近距离的私密通信方式[3-8]。

智能手机逐渐走入大众的生活，人们使用手机打电话、上网搜寻信息、导航、娱乐等。越来越多的手机集成了NFC功能，主流厂商如苹果、三星、华为、中兴、联想、htc、黑莓等都生产了配置有NFC功能的手机[9]。

此外RFID需硬件支持，成本高。NFC无需独立的硬件支持，节约了成本，扩大了应用系统使用范围。

2.2NFC标签信息写入

与本应用配套使用的NFC标签兼容所有支持NFC功能的安卓手机。

NFC标签信息写入流程如图2所示。

第一步设备分类：根据数据实体类型把设备分为集控器、线路、灯杆、灯、辅材等五大类。

图2　NFC标签信息写入流程Fig. 2　The Process of NFC Tag Information Written

第二步NFC标签分类：根据设备分类及数量把NFC标签分为5种，集控器类、线路类、灯杆类、灯类、辅材类。

第三步批量写入：根据设备分类抽象分类信息，批量写入对应类别的NFC标签中，集控器类信息包括产权单位、生产厂家、所属道路、管理等级等；线路类信息包括，产权单位、生产厂家、所属电源柜、管理等级等；灯杆类信息包括产权单位、生产厂家、所属线路、管理等级；灯类信息包括产权单位、生产厂家、所属灯杆、管理等级；辅材类信息包括生产厂家、产权单位等。

第四步单个写入：根据具体设备信息补全NFC标签信息，包括设备的名称、资产编号、安装日期、安装位置、经度、纬度等信息。

3　数据存储设计

目前Android开发中5种常用数据存储方式包括文件存储、SQLite数据库、ContentProvider存储、SharedPreferences存储和网络存储[10]。

SQLite数据库作为轻量级嵌入式数据库引擎具有免安装、跨平台、多语言接口支持、安全性高等优点。结合离线存储、数据同步等功能需求，本系统采用了SQLite数据库作为数据存储方式，城市照明运行管理系统采用Oracle10g数据库。

3.1设计原则

一部分数据实体包括集控器、线路、灯杆、灯、辅材等设备实体需在SQLite数据库中与Oracle 数据库中同步建立，且域完全相同。

一部分数据实体包括人员信息、组织信息等数据实体无需在SQLite数据库中建立，只在Oracle数据库中建立。

一部分数据实体包括任务信息、策略信息等数据实体需在SQLite数据库中与Oracle数据库同步建立，且SQLite数据库中域是Oracle数据库中域子集。

4　结论

本系统已成功应用于南京新港大道路灯试点工程，结合30台集控器，成功实现了试点工程30条线路及1万盏路灯的智能控制，系统投运以来，到目前已无故障运行230余天，累计节约用电201.25万千万时，折合标准煤81.31万吨，折合费用120.75万元。本系统的成功应用极大地提高了路灯管理中发现问题、解决问题的及时性、控制的灵活性、能源利用的高效性，减少了能源的消耗，节约了成本，具有极高的推广价值。

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The Implementation and Application of Wisdom Lighting Mobile System Based on Android

SONG Wei, YE Jian-bin
(Nari Technology Development Limited Company, Nan jing City, Jiang su Province, 211100, China.)

The intelligent and mobility of city lights management has become an inevitable trend in the wisdom of urban development, using different management tools, communication technology and control technology can greatly improve the management of street lights intelligent and efficient. This paper designs and implements the wisdom lighting control system based on android. With the application of NFC scanning code technology, this system can simplify the using conditions, and expand the using scope; through flexible use of different control strategies of data synchronization technology, as well as the time control, light control, latitude and longitude control, hybrid control, the system can successfully implement the intelligent control of lights. The system has been applied in the pilot project, which includes 30 lines and 10,000 lights. The application of the system has reduced the labor costs, improved work efficiency greatly, realize energy saving. Therefore, this system has a very high promotional value.

NFC; Android; SQLite; Wisdom lighting

TP393

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.08.024

宋伟(1982-)，女，河北南皮人，工程师，研究生，主要从事电网节能研究。

通讯联系人： 江苏省南京市江宁区诚信大道19号。