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摘要：当荧荧火光伴随着人类度过了数千年的漫漫长夜后，智慧照明以人和人活动的空间为核心，以自然发展的态势应运而生，在智慧照明的产业链日益发展的当下，智慧照明打造了“灯、网、云”物联网，将照明的演变完成了一个质的飞跃，给我们的生活带来了无限可能。
关键词：城市；智慧照明；控制系统；研究与实现
1导言
我们目前的智慧照明系统探索已经取得一些成效，在工作效率和精细化管理方面起到了长足的进步，但是在全面智慧方面尚有许多待发展完善的空间。因此，作为城市照明管理者，在充分发挥智能设备的优势条件下，可以积极探索尝试建设智慧照明系统，这也将是城市照明管理未来的发展方向。
2现有智慧照明系统的智慧程度
目前可以实现的功能：接到报警“某路灯频繁闪烁”，平台值守人员可以立即通过GIS地理信息子系统查询到该灯杆的具体位置，确定是否属于市政管理范围，并将报警信息简单录入到作业管理子系统的安全巡查中，通过派工单方式派发到维修组，该派工信息同时通过GPS车辆管理系统查找最近的维修人员同步发送，待处理后将处理方式和结果返回作业管理子系统的维修日志即可结案。从接警到处理完成，均由系统指导完成，值守人员只需借助鼠标键盘将信息发送即可，从而减少了人工信息传递、转述等环节，提高了信息的可靠性，避免了误传、误派和时间延误。以上只是基于数据库基本信息和系统内任务流转的一个案例，严格意义上来说还不算完整的智慧处理。理想的智慧系统应该是：接入市政大数据平台，报警人可以通过智慧灯杆上的终端设备进行人机对话直接报警，报警信息由系统自行核对，并且自动生成派工单，通过网络方式发送到维修人员手里，直到处置完成自动生成维修记录并保存下来。通过目前已经实现的功能来看，现有的智慧照明系统还有很多工作环节需要人工干预，因此只能算初级智慧系统。
3智慧照明系统的发展方向
目前的智慧照明系统是基于城市照明专业部门内部管理和信息处理的一个最大系统，从智慧城市的规划来看，本系统存在着还未接入城市大数据库、前端信息采集面不够广泛等诸多不足之处，因此还有许多值得进一步发展的空间。下一步完善的方向归结起来有以下几个方面：
3.1信息采集方向
除了现有的城市照明监控系统提供数据和信息之外，还可以引入网络信息、遍布城市的各种智能终端、媒体信息等；
3.2信息、数据分析处理方面
目前的信息和数据分析主要还是管理者憑经验进行初步判断，准确性完全依赖于管理者的从业经验。按照模糊控制理论，依托数据库的建立和完善，并结合经验阀值的设定，可以将分析判定环节交由系统自我完成；
3.3数据库的深化应用
多维度的数据库不应该仅仅用来记录事件和运行数据，通过维修记录和材料去向跟踪，也可以作为预警信息的来源和供应商考核依据；
3.4完善系统的信息I/O端
开发设计中要预留用于上一级智慧系统的接入和平行平台的互动端口，消除各智慧系统（平台）的不兼容性，从而节约资源，有效发挥各专业系统的基础作用；
3.5智能执行终端的引入
通过引入单灯控制器、节能控制柜等职能执行终端，让智慧系统发挥自我判断的优势，从而使照明环境和节能效果更加优化，更加人性化。
4城市智慧照明控制系统设计和实现
4.1系统方案
本文提出的分布式城市智慧照明控制系统解决方案如图1所示，集中控制模块（以下称集中控器）通过GPRS信号与监控中心组建一级通信主网络，可充分发挥GPRS网络传输距离远、传输速率快的优点，单灯控制模块（以下称单灯控制器）通过电力载波或ZigBee与集中控制器组建二级通信子网络，有效发挥了电力载波传输稳定、带宽高、不需重新架设网线和ZigBee低功耗、低成本、灵活性和可靠性高的特点，适应不同的组网环境。各通信节点可以脱离监控中心独立运行，提高了系统的可靠性，体现了集中管理和分散控制的思想。系统支持电脑、Pad、手机等多终端跨平台访问，兼容性高。
为提高通信稳定性，保证通信实时性，在服务器端的通信机制中加入WCF和MSMQ技术。WCF即WindowsCommunication Foundation，是微软开发的一系列支持数据通信的应用程序框架，相比于传统从数据库周转的命令收发方式，WCF直接在内存中开辟服务器与游览器信息传输通道，快速响应。MSMQ即Microsoft Message Queuing，是在多个不同的应用之间实现相互通信的一种异步传输模式，相互通信的应用可以分布于相连网络中的任一位置，保证了并发性和节约系统开销。如图2所示，服务器端通信流程可以划分为3个执行不同任务的线程。线程1（图2虚线）：处理上位机命令。将来自web的命令M经WCF通道存入数据库和消息队列Q。存入数据库命令供查询和日志管理使用。线程2（图2实线）：发送命令。将消息队列Q中的命令M依次发送到目标集中控制器。考虑到实际GPRS网络在某些区域和局部时间段信号强度因素，对于集中控制器
不立即响应的命令M加入重发机制，连续发送3次没成功，本次发送命令M的任务作废。线程3（图2点线）：接受命令。集中控制器接受到命令M后会回复响应R，线程3收到响应R后经WCF通道推送到web端。
4.2系统软件开发
城市智慧控制系统面向的用户对象分散而广泛，且素质高低不齐，由此，系统软件采用B/S结构。软件使用ASP.NET技术，采用模块化组织方式，包含地理信息系统模块、终端控制模块、灯具状态实时监测模块、故障诊断与报警模块、统计和决策支持模块、WCF通信和用户管理等功能模块。现有的照明控制类软件，对于其管理的灯具对象只是单一的列表或树状图的形式显示，而对于其实际位置根本不关心，没有空间维度的具体映射，用户体验较差。通过调用百度地图api绘制区域的地理信息。用户录入的对象经纬度数据，经过系统处理后以GIS技术显示在地图上，并配合直观的图形结果，典型的应用有：路灯布局，路灯运行状态显示，故障灯具定位，传感器分布显示等。百度地图显示范围广泛，内容丰富，但其在显示的精度最高10m左右。而城市照明系统的灯杆具有大分布，小聚集的特点。常见的采光对象如工厂、场馆、桥梁密布着几十栈甚至上百栈灯具，这时百度地图在局部区域显示不够细腻。为解决这一问题，我们引入人工地图：通过本地导入目标区域的平面图，矢量格式，根据需求在该图上配置相关的灯具图标，在百度地图下形成高精度的二级地图显示。局部精确和总体概况的综合展示，多角度展示了灯具在立体空间的地理信息，更具形象感。
5结语
智慧照明总体上是智慧城市的一个功能分支，和智慧城市一样，是一个新兴的概念，也是一个值得探索和发展的方向。一个城市建成了城市照明监控系统，或者安装了“智慧灯杆”、“多功能灯杆”，那仅仅是有了一部分智能设备而已，在资源综合利用，大数据分析使用上还没有达到“智慧”的要求。
参考文献：
[1]赵庆苓，王军，张涛.智慧城市道路照明智能化控制系统设计[J].照明工程学报，2016，27（03）：48-53.
[2]杨泽明.应用于城市支路的智慧照明控制系统的研究[D].湖北工业大学，2015.
[3]吴睿.智慧照明系统研究与实现[D].电子科技大学，2015.
[4]邹海涛.北京市通州区城市智慧照明系统的设计与实现[D].天津大学，2014.
关键词：城市；智慧照明；控制系统；研究与实现
1导言
我们目前的智慧照明系统探索已经取得一些成效，在工作效率和精细化管理方面起到了长足的进步，但是在全面智慧方面尚有许多待发展完善的空间。因此，作为城市照明管理者，在充分发挥智能设备的优势条件下，可以积极探索尝试建设智慧照明系统，这也将是城市照明管理未来的发展方向。
2现有智慧照明系统的智慧程度
目前可以实现的功能：接到报警“某路灯频繁闪烁”，平台值守人员可以立即通过GIS地理信息子系统查询到该灯杆的具体位置，确定是否属于市政管理范围，并将报警信息简单录入到作业管理子系统的安全巡查中，通过派工单方式派发到维修组，该派工信息同时通过GPS车辆管理系统查找最近的维修人员同步发送，待处理后将处理方式和结果返回作业管理子系统的维修日志即可结案。从接警到处理完成，均由系统指导完成，值守人员只需借助鼠标键盘将信息发送即可，从而减少了人工信息传递、转述等环节，提高了信息的可靠性，避免了误传、误派和时间延误。以上只是基于数据库基本信息和系统内任务流转的一个案例，严格意义上来说还不算完整的智慧处理。理想的智慧系统应该是：接入市政大数据平台，报警人可以通过智慧灯杆上的终端设备进行人机对话直接报警，报警信息由系统自行核对，并且自动生成派工单，通过网络方式发送到维修人员手里，直到处置完成自动生成维修记录并保存下来。通过目前已经实现的功能来看，现有的智慧照明系统还有很多工作环节需要人工干预，因此只能算初级智慧系统。
3智慧照明系统的发展方向
目前的智慧照明系统是基于城市照明专业部门内部管理和信息处理的一个最大系统，从智慧城市的规划来看，本系统存在着还未接入城市大数据库、前端信息采集面不够广泛等诸多不足之处，因此还有许多值得进一步发展的空间。下一步完善的方向归结起来有以下几个方面：
3.1信息采集方向
除了现有的城市照明监控系统提供数据和信息之外，还可以引入网络信息、遍布城市的各种智能终端、媒体信息等；
3.2信息、数据分析处理方面
目前的信息和数据分析主要还是管理者憑经验进行初步判断，准确性完全依赖于管理者的从业经验。按照模糊控制理论，依托数据库的建立和完善，并结合经验阀值的设定，可以将分析判定环节交由系统自我完成；
3.3数据库的深化应用
多维度的数据库不应该仅仅用来记录事件和运行数据，通过维修记录和材料去向跟踪，也可以作为预警信息的来源和供应商考核依据；
3.4完善系统的信息I/O端
开发设计中要预留用于上一级智慧系统的接入和平行平台的互动端口，消除各智慧系统（平台）的不兼容性，从而节约资源，有效发挥各专业系统的基础作用；
3.5智能执行终端的引入
通过引入单灯控制器、节能控制柜等职能执行终端，让智慧系统发挥自我判断的优势，从而使照明环境和节能效果更加优化，更加人性化。
4城市智慧照明控制系统设计和实现
4.1系统方案
本文提出的分布式城市智慧照明控制系统解决方案如图1所示，集中控制模块（以下称集中控器）通过GPRS信号与监控中心组建一级通信主网络，可充分发挥GPRS网络传输距离远、传输速率快的优点，单灯控制模块（以下称单灯控制器）通过电力载波或ZigBee与集中控制器组建二级通信子网络，有效发挥了电力载波传输稳定、带宽高、不需重新架设网线和ZigBee低功耗、低成本、灵活性和可靠性高的特点，适应不同的组网环境。各通信节点可以脱离监控中心独立运行，提高了系统的可靠性，体现了集中管理和分散控制的思想。系统支持电脑、Pad、手机等多终端跨平台访问，兼容性高。
为提高通信稳定性，保证通信实时性，在服务器端的通信机制中加入WCF和MSMQ技术。WCF即WindowsCommunication Foundation，是微软开发的一系列支持数据通信的应用程序框架，相比于传统从数据库周转的命令收发方式，WCF直接在内存中开辟服务器与游览器信息传输通道，快速响应。MSMQ即Microsoft Message Queuing，是在多个不同的应用之间实现相互通信的一种异步传输模式，相互通信的应用可以分布于相连网络中的任一位置，保证了并发性和节约系统开销。如图2所示，服务器端通信流程可以划分为3个执行不同任务的线程。线程1（图2虚线）：处理上位机命令。将来自web的命令M经WCF通道存入数据库和消息队列Q。存入数据库命令供查询和日志管理使用。线程2（图2实线）：发送命令。将消息队列Q中的命令M依次发送到目标集中控制器。考虑到实际GPRS网络在某些区域和局部时间段信号强度因素，对于集中控制器
不立即响应的命令M加入重发机制，连续发送3次没成功，本次发送命令M的任务作废。线程3（图2点线）：接受命令。集中控制器接受到命令M后会回复响应R，线程3收到响应R后经WCF通道推送到web端。
4.2系统软件开发
城市智慧控制系统面向的用户对象分散而广泛，且素质高低不齐，由此，系统软件采用B/S结构。软件使用ASP.NET技术，采用模块化组织方式，包含地理信息系统模块、终端控制模块、灯具状态实时监测模块、故障诊断与报警模块、统计和决策支持模块、WCF通信和用户管理等功能模块。现有的照明控制类软件，对于其管理的灯具对象只是单一的列表或树状图的形式显示，而对于其实际位置根本不关心，没有空间维度的具体映射，用户体验较差。通过调用百度地图api绘制区域的地理信息。用户录入的对象经纬度数据，经过系统处理后以GIS技术显示在地图上，并配合直观的图形结果，典型的应用有：路灯布局，路灯运行状态显示，故障灯具定位，传感器分布显示等。百度地图显示范围广泛，内容丰富，但其在显示的精度最高10m左右。而城市照明系统的灯杆具有大分布，小聚集的特点。常见的采光对象如工厂、场馆、桥梁密布着几十栈甚至上百栈灯具，这时百度地图在局部区域显示不够细腻。为解决这一问题，我们引入人工地图：通过本地导入目标区域的平面图，矢量格式，根据需求在该图上配置相关的灯具图标，在百度地图下形成高精度的二级地图显示。局部精确和总体概况的综合展示，多角度展示了灯具在立体空间的地理信息，更具形象感。
5结语
智慧照明总体上是智慧城市的一个功能分支，和智慧城市一样，是一个新兴的概念，也是一个值得探索和发展的方向。一个城市建成了城市照明监控系统，或者安装了“智慧灯杆”、“多功能灯杆”，那仅仅是有了一部分智能设备而已，在资源综合利用，大数据分析使用上还没有达到“智慧”的要求。
参考文献：
[1]赵庆苓，王军，张涛.智慧城市道路照明智能化控制系统设计[J].照明工程学报，2016，27（03）：48-53.
[2]杨泽明.应用于城市支路的智慧照明控制系统的研究[D].湖北工业大学，2015.
[3]吴睿.智慧照明系统研究与实现[D].电子科技大学，2015.
[4]邹海涛.北京市通州区城市智慧照明系统的设计与实现[D].天津大学，2014.