劉浩然 趙希奇

【摘 要】本文在我國城市路燈分布廣、數(shù)量和種類多、管線配置復(fù)雜及耗電量大的背景下，結(jié)合路燈管理部門設(shè)施管理、生產(chǎn)管理、節(jié)電規(guī)劃等需求，采用地理信息、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，在城市空間信息、地下管網(wǎng)、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)一平臺上，設(shè)計了智慧路燈信息系統(tǒng)，有效解決了路燈管理部門管理維護壓力巨大、管理信息化智能化程度低等問題。

【關(guān)鍵詞】路燈管理；物聯(lián)網(wǎng)；智慧路燈；信息系統(tǒng)

一、背景

隨著城市化進程的加快，城市公共照明規(guī)模越來越大，形成了分布廣、數(shù)量和種類多、管線配置復(fù)雜及耗電量巨大等城市路燈網(wǎng)絡(luò)[1-2]。在城市照明的規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)施工和日常管理的工作中，如果缺乏完備的信息與系統(tǒng)的支持，調(diào)控手段不足，就會遇到諸多不便，甚至影響城市形象。

目前大多數(shù)城市路燈管理部門仍采用臺賬來實行檔案管理，監(jiān)控和維護仍主要依賴于人工巡檢。照明設(shè)施的信息化、自動化程度不夠，對異常天氣、環(huán)境的應(yīng)對能力也足[3]。針對這種現(xiàn)狀，迫切需要建設(shè)智慧路燈信息系統(tǒng)，在統(tǒng)一平臺上，實現(xiàn)路燈設(shè)施全數(shù)據(jù)立體化展示，實現(xiàn)城市路燈設(shè)施數(shù)據(jù)管理和控制一體化，并安裝集中控制器，實現(xiàn)路燈設(shè)備遠程遙控、路燈狀態(tài)遠程遙測、指令信息遠程遙信、工作狀態(tài)遠程遙調(diào)、重點地段遠程遙視的“五遙”應(yīng)用[4-5]，提升城市路燈設(shè)施規(guī)劃、建設(shè)、管理和維護水平。

二、需求分析

目前，路燈管理部門存在管理維護壓力巨大、管理信息化智能化程度低等問題[6]在路燈設(shè)施的日常管理方面存在需求如下：

1、設(shè)施管理需求

實現(xiàn)路燈設(shè)施的購置、存儲、使用的全過程記錄和實際設(shè)備的一一對應(yīng)，實現(xiàn)路燈設(shè)施施工檔案數(shù)字化管理，輔助路燈施工改造及相關(guān)信息查詢。同時能夠滿足數(shù)據(jù)頻繁更新。

2、生產(chǎn)管理需求

結(jié)合部件信息和路燈管線信息，精確位置信息，實現(xiàn)路燈設(shè)施故障精確定位，實現(xiàn)快速維修；實現(xiàn)故障上報、工單生成、派發(fā)工單、維修確認、效果反饋，實現(xiàn)全過程數(shù)字化管理。

3、節(jié)電規(guī)劃需求

制定全市節(jié)電規(guī)劃，結(jié)合道路、景點、居民區(qū)、商業(yè)區(qū)對路燈劃分不同的功能區(qū)塊，設(shè)定不同用光原則，使用不同的路燈設(shè)備，從而保證科學(xué)用光，提升照明效率。此外，還能夠結(jié)合三維場景對路燈的亮燈效果進行全方位展示。

三、數(shù)據(jù)庫設(shè)計

智慧路燈信息系統(tǒng)為了滿足對路燈設(shè)施建設(shè)、管理、維護等過程中的各類業(yè)務(wù)需求，需要基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、城市空間信息數(shù)據(jù)、地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)、路燈設(shè)備專業(yè)數(shù)據(jù)和動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)。

1、基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫

基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫主要包括數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)、數(shù)字柵格圖數(shù)據(jù)及城市三維模型數(shù)據(jù)，為路燈管理部門提供統(tǒng)一的空間定位和空間分析的基礎(chǔ)地理單元。

2、地下管網(wǎng)信息數(shù)據(jù)庫

地下管網(wǎng)信息數(shù)據(jù)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，主要包括路燈管線及屬性信息。

3、城市空間信息數(shù)據(jù)庫

包括公用設(shè)施、道路交通、市容環(huán)境、園林綠化、房屋土地、其他設(shè)施的六大類數(shù)據(jù)，承擔(dān)城市照明功能的城市空間信息的信息，包括位置信息、物理屬性和管理屬性等全要素信息。

4、動態(tài)監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫

動態(tài)檢測信息的存儲管理，包括路燈狀態(tài)信息、路燈供電設(shè)備以及鏈路狀態(tài)信息、路燈周邊環(huán)境信息、異常報警信息的存儲等。

5、路燈專業(yè)信息數(shù)據(jù)庫

路燈專業(yè)信息的存儲管理，包括路燈維護的工區(qū)劃分信息、路燈設(shè)施采購信息、路燈設(shè)施庫存信息、路燈設(shè)備臺賬信息、路燈維護人員信息的存儲等。

四、信息系統(tǒng)設(shè)計

智慧路燈信息系統(tǒng)包括一大平臺和五大應(yīng)用分系統(tǒng)。分別是智慧路燈信息服務(wù)平臺、設(shè)備監(jiān)控分系統(tǒng)、設(shè)施管理分系統(tǒng)、生產(chǎn)管理分系統(tǒng)、亮燈策略管理分系統(tǒng)及績效評價分系統(tǒng)。

1、智慧路燈信息服務(wù)平臺

以城市空間信息數(shù)據(jù)、地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)、路燈專業(yè)數(shù)據(jù)和動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提供二三維地圖展示服務(wù)、路燈信息查詢服務(wù)和路燈數(shù)據(jù)分析服務(wù)，實現(xiàn)路燈管理過程中相關(guān)信息的查詢統(tǒng)計和二三維地圖管理與基本操作等功能，具有用戶權(quán)限控制功能。同時，以服務(wù)的形式為應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)提供各類數(shù)據(jù)服務(wù)。

2、設(shè)備監(jiān)控分系統(tǒng)

以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用傳感器技術(shù)、遠程控制技術(shù)等各種信息化手段對路燈的電流、電壓、照明強度等路燈主要參數(shù)進行實時監(jiān)測，并對路燈輸電線路、配電箱等輸電設(shè)備的輸電狀態(tài)以及完整性進行實時觀測；同時將故障點信息與報警信息及時上傳。具備根據(jù)采集到的環(huán)境狀態(tài)信息對路燈的配照方案進行智能調(diào)節(jié)的功能。

3、設(shè)施管理分系統(tǒng)

該系統(tǒng)可以對路燈設(shè)施的安裝、維護、管理過程中所涉及到的購買入庫、使用出庫、設(shè)施維修使用和設(shè)施報廢等過程形成全信息化的管理；同時為用戶提供通過該功能對路燈設(shè)施的工作狀態(tài)、物理屬性和管理屬性等信息進行查詢，并能夠在二、三維地圖上對路燈設(shè)施信息進行展示。另外，用戶還可以進行分組查詢。

4、生產(chǎn)管理分系統(tǒng)

根據(jù)設(shè)備監(jiān)控分系統(tǒng)中獲得的故障點精確位置信息在線形成維修工單，并將工單及時派發(fā)給維修站，或者直接派發(fā)到維修人員手中。允許市民進行故障報修，從而實現(xiàn)報修管理功能。同時，為路燈維修過程中維修人員的臨時通電等請求進行信息化流程審批，并將路燈設(shè)施的狀態(tài)進行更新，上傳至智慧路燈信息服務(wù)平臺。另外，該系統(tǒng)能夠為日常的亮燈、稽查等流程提供全信息化的流程審批。

5、亮燈策略管理分系統(tǒng)

為路燈設(shè)施的日常開關(guān)燈提供預(yù)設(shè)策略接口，通過該接口對路燈日常的開關(guān)燈策略和節(jié)能策略進行預(yù)先設(shè)定，并支持優(yōu)先級設(shè)定和策略組設(shè)定，并支持快捷配置功能。同時，結(jié)合城市空間信息系統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)對節(jié)電效果進行可視化的直觀展示，對預(yù)設(shè)的開關(guān)燈策略和節(jié)電策略的照明效果進行直觀評估。

6、績效評價分系統(tǒng)

以設(shè)備監(jiān)控分系統(tǒng)監(jiān)控得到的監(jiān)控數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)報警數(shù)據(jù)、設(shè)備采集數(shù)據(jù)、上電時間數(shù)據(jù)等的管理。具有將系統(tǒng)內(nèi)的監(jiān)控數(shù)據(jù)以統(tǒng)計圖表的方式進行展示，支持數(shù)據(jù)的年表、月表的切換展示。支持對用電量、節(jié)能率、亮燈率等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計報表展示。同時，可擴展進行照度測量、PM2.5測量、空氣濕度探測、溫度監(jiān)測及位置分享等能。

五、結(jié)束語

面對我國城市公共照明規(guī)模越來越大的背景，對城市路燈及其設(shè)施的管理和維護工作提出了更高的要求。結(jié)合路燈管理部門管理工作存在的問題。設(shè)計了智慧路燈信息系統(tǒng)，有效保證了路燈亮燈率和道路亮化率，提高極端天氣下的應(yīng)急處理能力，改善城市居住環(huán)境，保證了市民生命財產(chǎn)安全。另外，通過合理的節(jié)能策略制定與下發(fā)，達到了節(jié)省電能的預(yù)期目的。

【參考文獻】

[1]智慧路燈的應(yīng)用探討[J]. 吳春海.照明工程學(xué)報.2017（05）

[2]基于路燈的智慧城市信息化建設(shè)[J].王濤.科技與創(chuàng)新.2017（17）

[3]Thorne C. Griffiths C. Smart. Smarter. Smartest： Redefining Our Cities[M]. Cham： Springer International Publishing. 2014： 93.

[4]智慧燈桿在智慧城市中的應(yīng)用研究[J]. 趙成升，張曉峰.中國新通信.2018（10）

[5]智慧路燈安全通信控制系統(tǒng)研究[J]. 王進燕，蘇華.數(shù)字通信世界.2017（12）

[6]復(fù)合型路燈桿在城市照明中的應(yīng)用[J]. 白鷺，李陽.農(nóng)村電氣化.2017（08）

[7]加強城市照明管理 推進城市照明節(jié)能[J]. 柳成.智能城市.2016（09）