城市照明管理的大数据研究

程浩球

（容县城市照明服务中心（原名容县路灯管理所），广西容县 537500）

我国的城市化发展不断的进步，照明用电是城市化发展的关键所在。在具体管理阶段需要注意的是控制好照明时间和照明强度，从而节省电能。当前城市化发展有重要的作用，在具体发展中，对照明设备的需求量增加。但是在当前的具体管理中，部分照明系统没有实现精细化管理，出现不同程度的照明浪费的现象。此外物联网技术形式和大数据形式等在实践中也有一定的作用，合理化采用之后能提升效率。尤其是LED 路灯的广泛投入应用，实现了城市智慧照明管理。在城市化发展中，LED 路灯控制系统起到了重要的作用，调节路灯照明亮度，此外能实现故障的检测和计量等，可以报告照明设施的状态。在现有的管理背景下，云服务的管理形式有突出的作用，在整个阶段要及时采集城市照明设备的位置，了解运行状态。通过具体数据的分析可以为城市发展提供全方位的信息化运维服务。在整个阶段可以通过大数据分析的形式进行数据的分析，例如城市照明节能设计符合要求，可以提供对应的决策支持，必须将其落实。

1 智慧城市照明系统需求

在当前传统的照明管理方式有一定的问题，例如无功损耗电能如果不进行管理，损坏的设备不能及时的维护。部分路段和公园在没有人的状态下，依然灯火通明。路灯和电缆在使用的过程中可能会存在被盗的现象，没有及时处理。针对当前智慧照明系统存在的各种问题，需要以智能化的管理作为基础，达到高效节能的目标[1]。

其中智慧照明系统主要是基于LED 产品基础上的，根据当前的通信、传感以及云计算等方式，能使其满足公共照明需求，通过各个阶段科学化的管理手段，使其符合照明设计的具体要求，此外需要广大群众引起重视，了解智慧照明设备的应用情况，深入广大群众中，从而为城市发展和家庭节能奠定基础。结合城市照明管理的特点，智慧城市照明系统可以建立在市级，一方面，城市照明本身属于市政部门管辖，平台建立的时候不宜建在省级和国家级。另外一方面国家电网信息系统采取的是“两级布局”的形式，实现电网和其他系统的信息交换。智慧城市照明系统分为不同的层级，如下：

1.1 采集层

在整个过程中通过LED 路灯安装的单灯控制器，能及时采集到路灯的运行情况，确定状态参数，此外在实施阶段可以将其放置于路灯配电柜中，从而确定回传路灯用电量、照明强度和运行状态和监控等信息[1]。

1.2 前端分布控制层

在配电柜的安装过程中，一般是安装在配电柜的终端系统内，而后汇聚分支范围内的路灯和运行状态，终端系统需要和每一站所用的路灯保持一致，使其适应电力载波要求。

1.3 通信传输层

在系统运行的过程中，通过第三方通信公司提供的数据通道，将各分支节点的汇集数据传输到后台数据中心，对比后选择经济型高的通信通道。当前以GPRS 通信通道为主，通过通信传输层的合理化选择，从而能适应城市照明系统的设计[2]。

1.4 应用处理层

在数据信息的综合化处理中，综合利用采集信息和电网、气象等数据信息，能实现大数据分析。此外在整个阶段通过对结果分析之后，反馈分支节点控制器，从而可以实现智能路灯的闭环自动控制，起到节能的效果。应用处理层也有一定的辅助作用，可实现故障的诊断和运维分析。

2 传统照明控制系统运行的现状

2.1 监督管理难度大

在传统的照明系统控制过程中，系统主要是利用强电回路开关执行各项命令的，在实施中以单灯或者局部区域自动化控制为主。传统的照明系统存在一定的缺陷，监督管理的难度比较大，在照明路灯的设计中，存在难以改善的现象，浪费了大量的时间。在传统的照明系统控制阶段，对各项照明系统的运行状态控制不及时，进一步增加了系统监督管理的难度，为了能解决当前存在的各种问题，需要合理的应用现有终端系统。相关的工作人员在工作阶段采取的是远程控制形式，能对终端照明设备进行管控。在实施中将终端照明GPRS 网络和电力载波等连接在互联网内，对终端照明系统实现了远程控制，从而能确保系统照明系统得到更为明显的体现[3]。

2.2 设备选型不合理

在照明设备中，会出现选型不合理的情况，大部分的设计单位和施工单位采取的是传统工业控制模块，但是其中设计阶段受到其他因素的影响，导致室外照明控制有一定的缺陷，各个照明设备的稳定性差，其中的功能得不到发挥，因此增加了设备的运维难度。在设备应用的阶段，电气设计不规范，很多的控制回路设计不合理，直接影响到回路的控制效果。在具体的工作阶段，在实际管理中，施工作业人员可能存在工作疏忽的情况，没有严格的按照电气设备方案落实，因此直接影响到照明系统的安全性和稳定性。

2.3 无法满足城市化要求

城市照明控制系统以智能化为主，传统的照明系统控制方式无法满足城市的管理要求。例如照明控制的网络信息安全性差，系统稳定性比较低。在整个过程中，系统实现精细化管理的目标难度大。在当前阶段，我国的城市智慧照明系统相对先进，完全脱离常规照明强电路开关，能准确接入动画演绎。其中路灯的照明强度可以实现自我调节。

3 大数据分析方法

3.1 城市照明管理相关数据

城市照明运行管理数据是个复杂的过程，本身有明确的参考价值，通过各种数据资料的分析可知，及时挖掘其中有价值的信息，从而实现故障报警。在城市照明运行管理的过程中，必须实现逻辑的分类，在实施中以动态监控数据和静态业务数据为例，监控数据分为的是照明实时数据和故障数据等，其中业务数据也有资产数据和管理数据等，系统可以间隔20min 实现远程采样处理，故障数据主要是由远程监控终端报告的[4]。

3.2 运行状态评估

在实际工作过程中，实现了对运行状态的评估，主要在路灯监控终端基础上产生照明实时数据，以输出有功功率作为主要的研究对象，对有功功率负荷变化情况进行分析。其中有功功率指的是一个周期内出现的负载消耗瞬时功率的积分平均值，传统判断有功功能以是否出现异常监测为基础，要合理的判断是否是处在一个阈值内，结合超出上下限的具体情况报警。在实施中需要考虑到时间和环境特征等因素，必须短期内确定阈值，满足动态化发展要求。

4 城市照明的大数据控制系统分析

4.1 智慧照明控制系统框架设计

在设计智慧照明控制系统的时候，设计人员需要灵活的应用现有大数据技术形式，进一步强化智慧城市照明管理力度。智慧照明系统的设计主要是不同的传感器、中央控制器和通信模块等组成的，在现有基础上，设计人员需要构建一个相对完整的城市公共照明大数据管理平台。在各层分析中，要建设一个比较完整的城市照明系统。在设备运行的过程中，兼顾到运行电流、电压和各种故障信息等，在照明设计的阶段，使用了各种信息，需要根据系统外部环境参数，进行城市照明管理。

4.2 大数据处理中心功能要点

在大数据处理中心中，涉及的模块多，包括数据源、数据采集和数据保存等方面，在实施过程中，数据处理和数据显示等有一定的作用，在实施阶段，要结合智能反应层的各项数据，通过网络层完整的传输到大数据服务中心，可将现有的数据作为数据源，通过各个方面的应用后，从而确保智能照明方案的合理和有效性。依据照明现场的具体情况，采取具有特色的照明控制策略，从而提升照明节能的优势。

4.3 气候关联分析

在城市的照明系统设计中，要从各个方面入手，合理的进行气候关系分析，不同的气候需要的照明强度不同，由于季节性比较明显，直接反应出照明的需求变化，现有的智能LED 可以实现0%～100%的亮度调整。在实施过程中，通过气候的变化能调整整体强度，实现精细化管理，带来的直接节能效果突出。路灯作为户外产品，在恶劣的天气下会造成损坏。通过气象数据的引入和系统的路灯故障数据分析可知，明确路灯故障率和故障类型，为路灯制造公司的防护等级和防雷设计等提供支撑。结合故障的类型和所在区域分布情况，可以实现电网的合理应用。根据用电高峰和照明重要等级等，适当调整城市照明用电强度，或者是采取激励规划的方式进行用电优化，从而能让电网电力得到更好的利用。

5 结语

在城市化发展中，如何实现照明管理是重点，在当前大数据分析过程中，考虑到城市化管理的现状，必须注意的是做好数据分析工作，通过各个方面的优化管理之后，能减少其中的隐患。在单位时间内如何实现大数据的处理是关键，由于后期管理中的因素多，为了实现合理化管理，必须做好数据的分析工作，明确、网络传输层设计要点、大数据处理应用层的设计要点等，通过各项技术形式的合理采用后，能满足大数据技术的应用要求，使其在智慧照明控制系统得到更好运用，从而进而提升城市照明管理水平，推动城市整体发展和进步。