唐美華+王峰+黃航

【摘 要】分析了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀以及城市道路照明設(shè)施管理系統(tǒng)存在的信息化需求，提出了一種基于城市照明的物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案。該方案緩解了城市照明路燈管理上的壓力，融合了視頻監(jiān)控、環(huán)境溫濕度測量、空氣質(zhì)量測量等多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，并且解決了道路Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的問題。前端設(shè)備與控制平臺之間采用聯(lián)通WCDMA 3G/LTE 4G高速網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸和通信。該方案能為上下游產(chǎn)業(yè)鏈帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了很好的示范作用。

【關(guān)鍵詞】城市照明 WCDMA 3G/LTE 4G 物聯(lián)網(wǎng) 3G/4G智能網(wǎng)關(guān) ZLGnet路由算法

1 項目背景

1.1 國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，全球物聯(lián)網(wǎng)市場正處于強(qiáng)勁發(fā)展階段，2010年全球物聯(lián)網(wǎng)終端規(guī)模達(dá)到5 000萬臺，且仍以每年30%的速度在增長，預(yù)計到2014年全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將達(dá)到7 500億美元。與發(fā)達(dá)國家相比，我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起步較晚，但作為全球手機(jī)用戶最多的國家，我國的手機(jī)普及率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于個人電腦普及率。在此背景下，以物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)為先導(dǎo)，普及移動信息化應(yīng)用，進(jìn)而帶動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)及社會信息化發(fā)展的新方向和顯著特征。

我國政府已經(jīng)將物聯(lián)網(wǎng)作為智能信息處理及泛在通信網(wǎng)絡(luò)的一部分。物聯(lián)網(wǎng)可廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)控、市政管理、家庭生活，形成了高附加值產(chǎn)業(yè)鏈。從行業(yè)層面來看，工業(yè)化和信息化融合是近年來通信行業(yè)的大趨勢，物聯(lián)網(wǎng)可以廣泛應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，體現(xiàn)兩化融合的思想。從企業(yè)層面來看，隨著傳統(tǒng)話音業(yè)務(wù)發(fā)展的放緩甚至萎縮，運(yùn)營商在尋求新的增長點(diǎn)，向行業(yè)用戶提供物聯(lián)網(wǎng)的信息化服務(wù)就是其中的一個方向。

1.2 城市照明設(shè)施管理信息化需求

城市照明作為一個典型的傳統(tǒng)行業(yè)，正面臨著應(yīng)用技術(shù)的轉(zhuǎn)型。一方面要改善照明設(shè)施管理，通過信息化手段提高管理效率并進(jìn)行設(shè)施防盜；另一方面需要通過加強(qiáng)路燈遠(yuǎn)程控制實現(xiàn)節(jié)能；第三方面需要充分利用路燈資源實現(xiàn)跨界整合和多領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

由于城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，城市道路的路燈數(shù)量將會逐年增加，這將對城市路燈配電網(wǎng)絡(luò)的安全可靠運(yùn)行帶來前所未有的考驗。城市路燈配電設(shè)施和設(shè)備被盜、被破壞的情況時有發(fā)生，導(dǎo)致路燈配電網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、設(shè)施設(shè)備的安全很難得到有力的保障。如何快速、高效地對城市路燈系統(tǒng)進(jìn)行管理以保證路燈網(wǎng)絡(luò)安全可靠地運(yùn)行，同時又要兼顧降本增效、節(jié)能環(huán)保，這成為市政部門目前迫切需要解決的問題。

2 基于城市照明的物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案

2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)介紹

該系統(tǒng)架構(gòu)包括集中管理平臺與前端終端系統(tǒng)這2個部分，如圖1所示：

集中管理平臺主要實現(xiàn)各種行業(yè)應(yīng)用業(yè)務(wù)集中管理與監(jiān)控功能。前端終端系統(tǒng)集成路燈遠(yuǎn)程遙控模塊、工業(yè)攝像頭、環(huán)境溫濕度測量傳感器、空氣質(zhì)量測量傳感器、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)發(fā)射模塊以及3G/4G網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，設(shè)備之間通過ZigBee、Wi-Fi等網(wǎng)絡(luò)相互通信，將采集到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一發(fā)送至3G/4G網(wǎng)關(guān)，經(jīng)3G/4G網(wǎng)關(guān)接入集中管理平臺，從而實現(xiàn)路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控、視頻監(jiān)控、環(huán)境溫濕度測量、空氣質(zhì)量測量以及道路Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)接入等行業(yè)應(yīng)用功能。

城市照明M2M系統(tǒng)是基于目前城市道路路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并融合了視頻監(jiān)控、環(huán)境溫濕度測量、空氣質(zhì)量測量、Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)接入等跨行業(yè)應(yīng)用的M2M端到端的物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用系統(tǒng)。

2.2 功能架構(gòu)描述

本系統(tǒng)實現(xiàn)了對城市道路路燈系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時整合了視頻監(jiān)控、環(huán)境溫濕度測量、空氣質(zhì)量測量、Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)接入等幾種擴(kuò)展功能，適用在任何具備聯(lián)通3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的城市道路場景。通過此系統(tǒng)，監(jiān)控中心與管理人員可以在任何地點(diǎn)、任何時間通過Web網(wǎng)頁或者安裝了相應(yīng)客戶端的智能手機(jī)來登錄管理平臺系統(tǒng)查詢監(jiān)測信息。

利用后臺的行業(yè)數(shù)據(jù)處理中心，結(jié)合平臺獲取的各類傳感數(shù)據(jù)，管理人員可將有效的信息分享給各個監(jiān)管部門。如路燈管理部門可通過車流量來控制路燈的開關(guān)時間與密度，環(huán)保部門可獲得道路溫濕度和空氣質(zhì)量信息，交通部門可通過視頻獲取道路擁塞情況信息等。基于城市照明的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)功能架構(gòu)圖如圖2所示。

2.3 關(guān)鍵功能描述

如圖1所示，系統(tǒng)關(guān)鍵功能主要包括以下幾個部分：

（1）聯(lián)通M2M業(yè)務(wù)支撐平臺。一方面，接收前端系統(tǒng)周期性上報的路燈測量數(shù)據(jù)，包括路燈是否正常工作、工作運(yùn)行電流與電壓等數(shù)據(jù)，依據(jù)這些采集到的路燈數(shù)據(jù)來完成整個城市照明系統(tǒng)的信息匯總、監(jiān)測與控制；另一方面獲取溫濕度和空氣質(zhì)量傳感設(shè)備采集的信息以及視頻監(jiān)控信息等。

（2）3G/4G智能網(wǎng)關(guān)。系統(tǒng)把路段路燈以組為單位進(jìn)行劃分，每組包含50盞至100盞路燈并配置一個3G/4G智能網(wǎng)關(guān)。3G/4G智能網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)后臺監(jiān)控中心與城市照明M2M前端系統(tǒng)的ZigBee、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)，完成互聯(lián)網(wǎng)到城市照明M2M前端系統(tǒng)專網(wǎng)之間的信息轉(zhuǎn)換功能。

（3）路燈控制節(jié)點(diǎn)。即每盞路燈安裝的路燈控制器。每盞路燈作為一個信息鏈上的節(jié)點(diǎn)，能夠接收監(jiān)控中心發(fā)送來的每一條指令，也可以主動向監(jiān)控中心發(fā)送自身的運(yùn)行信息，形成信息鏈。

（4）視頻監(jiān)控攝像頭。重點(diǎn)路段路燈安裝具備Wi-Fi傳輸模塊的工業(yè)視頻監(jiān)控攝像頭，每個攝像頭采集的數(shù)據(jù)經(jīng)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)傳送至3G/4G網(wǎng)關(guān)，經(jīng)3G/4G網(wǎng)關(guān)上傳至后臺監(jiān)視平臺系統(tǒng)。攝像頭可接收后臺指令，上報其本身的各項工作狀態(tài)信息，也可主動向監(jiān)控中心發(fā)送自身運(yùn)行信息。所有攝像頭接受后臺監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一運(yùn)行操作。

（5）環(huán)境溫濕度、空氣質(zhì)量監(jiān)控節(jié)點(diǎn)。每盞路燈安裝環(huán)境溫度、濕度、空氣質(zhì)量測量傳感器，經(jīng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)上傳3G/4G網(wǎng)關(guān)后上傳給后臺數(shù)據(jù)采集平臺。該節(jié)點(diǎn)可以接收后臺指令并上報所采集的數(shù)據(jù)與各項工作狀態(tài)信息，也可主動向監(jiān)控中心發(fā)送自身運(yùn)行信息。endprint

（6）Wi-Fi結(jié)點(diǎn)。每盞路燈安裝Wi-Fi節(jié)點(diǎn)，實現(xiàn)城市道路Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)覆蓋，該節(jié)點(diǎn)經(jīng)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)至3G/4G網(wǎng)關(guān)與接入互聯(lián)網(wǎng)。節(jié)點(diǎn)可以接收后臺指令并上報所采集的數(shù)據(jù)與各項工作狀態(tài)信息，也可主動向監(jiān)控中心發(fā)送自身運(yùn)行信息。

2.4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)描述

（1）基于ZLGnet路由算法的ZigBee路燈數(shù)據(jù)動態(tài)交換技術(shù)

本項目路燈采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)來傳輸路燈的相關(guān)信息，采用超低功耗芯片JN5148來實現(xiàn)綠色照明（深度休眠電流0.1mA，18mA的超低工作電流）。

同時路燈ZigBee模塊之間支持ZLGnet最佳路由算法。ZLGnet路由算法規(guī)避了“超常發(fā)揮路徑”現(xiàn)象，充分考慮了路由的速度與穩(wěn)定性，其算法的基本原理是：

◆先讓計算機(jī)模擬出關(guān)于每條路由在傳送數(shù)據(jù)過程中的傳輸速度、底層誤碼率、接收強(qiáng)度這3個因素的函數(shù)；

◆再對相關(guān)函數(shù)在時間的上限與下限進(jìn)行積分計算；

◆最后對3個結(jié)果通過加權(quán)系數(shù)求和。

從而可以得到每條路由的評估得分，以得分高低選出最優(yōu)路由路徑。

（2）基于云存儲技術(shù)的大數(shù)據(jù)資源共享平臺

城市照明智能管理系統(tǒng)監(jiān)控平臺的建設(shè)是本項目的主要目的，而提供云存儲系統(tǒng)則是大數(shù)據(jù)處理功能的延伸。通過開放相關(guān)應(yīng)用接口與數(shù)據(jù)，使城市路燈系統(tǒng)所采集的關(guān)于視頻監(jiān)控、空氣質(zhì)量以及環(huán)境溫濕度等測量數(shù)據(jù)成為政府不同職能部門、不同企業(yè)之間重要的數(shù)據(jù)來源。如實現(xiàn)視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)與交通局和公安局共享、空氣質(zhì)量與環(huán)境溫濕度測量數(shù)據(jù)與環(huán)保局共享等多方面的跨界合作與資源共享方案。

云存儲方案的實施不僅成為運(yùn)營商新的利潤增長點(diǎn)，同時為政府部門以及企業(yè)提供了一種獲得IT和使用IT的更為經(jīng)濟(jì)的方法。

（3）基于擴(kuò)展Wi-Fi的互聯(lián)網(wǎng)專線應(yīng)用

基于擴(kuò)展Wi-Fi的互聯(lián)網(wǎng)專線通過在區(qū)域部署WLAN無線網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)過聯(lián)通的傳輸網(wǎng)絡(luò)把該WLAN無線網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)通的IP城域網(wǎng)相連。具備Wi-Fi功能的終端設(shè)備通過該WLAN無線網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)通的互聯(lián)網(wǎng)城域網(wǎng)相連，經(jīng)過聯(lián)通的Portal系統(tǒng)鑒權(quán)、認(rèn)證、審計后獲取帳號、密碼，驗證后即可動態(tài)分配IP正常上網(wǎng)。

本項目中該技術(shù)應(yīng)用于視頻監(jiān)控與Wi-Fi道路覆蓋，在很大程度上分擔(dān)了聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量，并緩解了業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域由于業(yè)務(wù)量過大而導(dǎo)致速率較慢的問題，同時豐富了聯(lián)通業(yè)務(wù)渠道，也推進(jìn)了Wi-Fi城市覆蓋以及運(yùn)營體系的建設(shè)。

3 項目意義

基于城市照明的物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案通過建設(shè)多種傳感器的前端信息采集系統(tǒng)和搭建物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用管理平臺，其意義歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）樹立物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范。城市照明項目促使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用向傳統(tǒng)行業(yè)快速滲透，推動了城市基礎(chǔ)設(shè)施信息化進(jìn)程，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在其它行業(yè)的復(fù)制奠定了基礎(chǔ)。

（2）實現(xiàn)了跨界整合、資源共享。該項目實現(xiàn)了移動互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的整合，實現(xiàn)了城市設(shè)施管理、環(huán)保監(jiān)測、城市安全、通信服務(wù)不同領(lǐng)域的應(yīng)用整合、信息及資源共享。

（3）帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。城市照明物聯(lián)網(wǎng)項目的成功實施將會充分挖掘現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)市場，不僅為前端設(shè)備提供單位和平臺開發(fā)單位帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時也將帶動相關(guān)上下游企業(yè)所涉及的產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，達(dá)到拉動經(jīng)濟(jì)增長的目的。

4 結(jié)束語

基于城市照明的物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案的提出與大膽嘗試，探索了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的未來應(yīng)用。本項目融合了行業(yè)需求、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、WCDMA/LTE技術(shù)這3大要素，符合現(xiàn)代城市未來發(fā)展的方向，實現(xiàn)了“低碳環(huán)?！焙汀翱茖W(xué)管理”等系統(tǒng)目標(biāo)，并且本項目的實施有利于促進(jìn)城市路燈管理信息化建設(shè)，有效帶動物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)上下游企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 儲昭兵. 基于GPRS城市照明無線監(jiān)控系統(tǒng)[D]. 上海： 上海交通大學(xué)， 2009： 54-60.

[2] 史兆培，王玉爽，嚴(yán)登俊. 城市路燈照明節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 中國照明電器， 2009（10）.

[3] 平青. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市照明控制系統(tǒng)[D]. 蘇州： 蘇州大學(xué)， 2010： 39-40.

[4] 楊正洪. 智慧城市—大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和云計算之應(yīng)用[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2014.

[5] 王志良，王粉花. 物聯(lián)網(wǎng)工程概論[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2011.endprint

（6）Wi-Fi結(jié)點(diǎn)。每盞路燈安裝Wi-Fi節(jié)點(diǎn)，實現(xiàn)城市道路Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)覆蓋，該節(jié)點(diǎn)經(jīng)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)至3G/4G網(wǎng)關(guān)與接入互聯(lián)網(wǎng)。節(jié)點(diǎn)可以接收后臺指令并上報所采集的數(shù)據(jù)與各項工作狀態(tài)信息，也可主動向監(jiān)控中心發(fā)送自身運(yùn)行信息。

2.4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)描述

（1）基于ZLGnet路由算法的ZigBee路燈數(shù)據(jù)動態(tài)交換技術(shù)

本項目路燈采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)來傳輸路燈的相關(guān)信息，采用超低功耗芯片JN5148來實現(xiàn)綠色照明（深度休眠電流0.1mA，18mA的超低工作電流）。

同時路燈ZigBee模塊之間支持ZLGnet最佳路由算法。ZLGnet路由算法規(guī)避了“超常發(fā)揮路徑”現(xiàn)象，充分考慮了路由的速度與穩(wěn)定性，其算法的基本原理是：

◆先讓計算機(jī)模擬出關(guān)于每條路由在傳送數(shù)據(jù)過程中的傳輸速度、底層誤碼率、接收強(qiáng)度這3個因素的函數(shù)；

◆再對相關(guān)函數(shù)在時間的上限與下限進(jìn)行積分計算；

◆最后對3個結(jié)果通過加權(quán)系數(shù)求和。

從而可以得到每條路由的評估得分，以得分高低選出最優(yōu)路由路徑。

（2）基于云存儲技術(shù)的大數(shù)據(jù)資源共享平臺

城市照明智能管理系統(tǒng)監(jiān)控平臺的建設(shè)是本項目的主要目的，而提供云存儲系統(tǒng)則是大數(shù)據(jù)處理功能的延伸。通過開放相關(guān)應(yīng)用接口與數(shù)據(jù)，使城市路燈系統(tǒng)所采集的關(guān)于視頻監(jiān)控、空氣質(zhì)量以及環(huán)境溫濕度等測量數(shù)據(jù)成為政府不同職能部門、不同企業(yè)之間重要的數(shù)據(jù)來源。如實現(xiàn)視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)與交通局和公安局共享、空氣質(zhì)量與環(huán)境溫濕度測量數(shù)據(jù)與環(huán)保局共享等多方面的跨界合作與資源共享方案。

云存儲方案的實施不僅成為運(yùn)營商新的利潤增長點(diǎn)，同時為政府部門以及企業(yè)提供了一種獲得IT和使用IT的更為經(jīng)濟(jì)的方法。

（3）基于擴(kuò)展Wi-Fi的互聯(lián)網(wǎng)專線應(yīng)用

基于擴(kuò)展Wi-Fi的互聯(lián)網(wǎng)專線通過在區(qū)域部署WLAN無線網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)過聯(lián)通的傳輸網(wǎng)絡(luò)把該WLAN無線網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)通的IP城域網(wǎng)相連。具備Wi-Fi功能的終端設(shè)備通過該WLAN無線網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)通的互聯(lián)網(wǎng)城域網(wǎng)相連，經(jīng)過聯(lián)通的Portal系統(tǒng)鑒權(quán)、認(rèn)證、審計后獲取帳號、密碼，驗證后即可動態(tài)分配IP正常上網(wǎng)。

本項目中該技術(shù)應(yīng)用于視頻監(jiān)控與Wi-Fi道路覆蓋，在很大程度上分擔(dān)了聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量，并緩解了業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域由于業(yè)務(wù)量過大而導(dǎo)致速率較慢的問題，同時豐富了聯(lián)通業(yè)務(wù)渠道，也推進(jìn)了Wi-Fi城市覆蓋以及運(yùn)營體系的建設(shè)。

3 項目意義

基于城市照明的物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案通過建設(shè)多種傳感器的前端信息采集系統(tǒng)和搭建物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用管理平臺，其意義歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）樹立物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范。城市照明項目促使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用向傳統(tǒng)行業(yè)快速滲透，推動了城市基礎(chǔ)設(shè)施信息化進(jìn)程，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在其它行業(yè)的復(fù)制奠定了基礎(chǔ)。

（2）實現(xiàn)了跨界整合、資源共享。該項目實現(xiàn)了移動互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的整合，實現(xiàn)了城市設(shè)施管理、環(huán)保監(jiān)測、城市安全、通信服務(wù)不同領(lǐng)域的應(yīng)用整合、信息及資源共享。

（3）帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。城市照明物聯(lián)網(wǎng)項目的成功實施將會充分挖掘現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)市場，不僅為前端設(shè)備提供單位和平臺開發(fā)單位帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時也將帶動相關(guān)上下游企業(yè)所涉及的產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，達(dá)到拉動經(jīng)濟(jì)增長的目的。

4 結(jié)束語

基于城市照明的物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案的提出與大膽嘗試，探索了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的未來應(yīng)用。本項目融合了行業(yè)需求、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、WCDMA/LTE技術(shù)這3大要素，符合現(xiàn)代城市未來發(fā)展的方向，實現(xiàn)了“低碳環(huán)保”和“科學(xué)管理”等系統(tǒng)目標(biāo)，并且本項目的實施有利于促進(jìn)城市路燈管理信息化建設(shè)，有效帶動物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)上下游企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 儲昭兵. 基于GPRS城市照明無線監(jiān)控系統(tǒng)[D]. 上海： 上海交通大學(xué)， 2009： 54-60.

[2] 史兆培，王玉爽，嚴(yán)登俊. 城市路燈照明節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 中國照明電器， 2009（10）.

[3] 平青. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市照明控制系統(tǒng)[D]. 蘇州： 蘇州大學(xué)， 2010： 39-40.

[4] 楊正洪. 智慧城市—大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和云計算之應(yīng)用[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2014.

[5] 王志良，王粉花. 物聯(lián)網(wǎng)工程概論[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2011.endprint

（6）Wi-Fi結(jié)點(diǎn)。每盞路燈安裝Wi-Fi節(jié)點(diǎn)，實現(xiàn)城市道路Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)覆蓋，該節(jié)點(diǎn)經(jīng)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)至3G/4G網(wǎng)關(guān)與接入互聯(lián)網(wǎng)。節(jié)點(diǎn)可以接收后臺指令并上報所采集的數(shù)據(jù)與各項工作狀態(tài)信息，也可主動向監(jiān)控中心發(fā)送自身運(yùn)行信息。

2.4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)描述

（1）基于ZLGnet路由算法的ZigBee路燈數(shù)據(jù)動態(tài)交換技術(shù)

本項目路燈采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)來傳輸路燈的相關(guān)信息，采用超低功耗芯片JN5148來實現(xiàn)綠色照明（深度休眠電流0.1mA，18mA的超低工作電流）。

同時路燈ZigBee模塊之間支持ZLGnet最佳路由算法。ZLGnet路由算法規(guī)避了“超常發(fā)揮路徑”現(xiàn)象，充分考慮了路由的速度與穩(wěn)定性，其算法的基本原理是：

◆先讓計算機(jī)模擬出關(guān)于每條路由在傳送數(shù)據(jù)過程中的傳輸速度、底層誤碼率、接收強(qiáng)度這3個因素的函數(shù)；

◆再對相關(guān)函數(shù)在時間的上限與下限進(jìn)行積分計算；

◆最后對3個結(jié)果通過加權(quán)系數(shù)求和。

從而可以得到每條路由的評估得分，以得分高低選出最優(yōu)路由路徑。

（2）基于云存儲技術(shù)的大數(shù)據(jù)資源共享平臺

城市照明智能管理系統(tǒng)監(jiān)控平臺的建設(shè)是本項目的主要目的，而提供云存儲系統(tǒng)則是大數(shù)據(jù)處理功能的延伸。通過開放相關(guān)應(yīng)用接口與數(shù)據(jù)，使城市路燈系統(tǒng)所采集的關(guān)于視頻監(jiān)控、空氣質(zhì)量以及環(huán)境溫濕度等測量數(shù)據(jù)成為政府不同職能部門、不同企業(yè)之間重要的數(shù)據(jù)來源。如實現(xiàn)視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)與交通局和公安局共享、空氣質(zhì)量與環(huán)境溫濕度測量數(shù)據(jù)與環(huán)保局共享等多方面的跨界合作與資源共享方案。

云存儲方案的實施不僅成為運(yùn)營商新的利潤增長點(diǎn)，同時為政府部門以及企業(yè)提供了一種獲得IT和使用IT的更為經(jīng)濟(jì)的方法。

（3）基于擴(kuò)展Wi-Fi的互聯(lián)網(wǎng)專線應(yīng)用

基于擴(kuò)展Wi-Fi的互聯(lián)網(wǎng)專線通過在區(qū)域部署WLAN無線網(wǎng)絡(luò)，再經(jīng)過聯(lián)通的傳輸網(wǎng)絡(luò)把該WLAN無線網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)通的IP城域網(wǎng)相連。具備Wi-Fi功能的終端設(shè)備通過該WLAN無線網(wǎng)絡(luò)與聯(lián)通的互聯(lián)網(wǎng)城域網(wǎng)相連，經(jīng)過聯(lián)通的Portal系統(tǒng)鑒權(quán)、認(rèn)證、審計后獲取帳號、密碼，驗證后即可動態(tài)分配IP正常上網(wǎng)。

本項目中該技術(shù)應(yīng)用于視頻監(jiān)控與Wi-Fi道路覆蓋，在很大程度上分擔(dān)了聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量，并緩解了業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域由于業(yè)務(wù)量過大而導(dǎo)致速率較慢的問題，同時豐富了聯(lián)通業(yè)務(wù)渠道，也推進(jìn)了Wi-Fi城市覆蓋以及運(yùn)營體系的建設(shè)。

3 項目意義

基于城市照明的物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案通過建設(shè)多種傳感器的前端信息采集系統(tǒng)和搭建物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用管理平臺，其意義歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：

（1）樹立物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范。城市照明項目促使物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用向傳統(tǒng)行業(yè)快速滲透，推動了城市基礎(chǔ)設(shè)施信息化進(jìn)程，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在其它行業(yè)的復(fù)制奠定了基礎(chǔ)。

（2）實現(xiàn)了跨界整合、資源共享。該項目實現(xiàn)了移動互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的整合，實現(xiàn)了城市設(shè)施管理、環(huán)保監(jiān)測、城市安全、通信服務(wù)不同領(lǐng)域的應(yīng)用整合、信息及資源共享。

（3）帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。城市照明物聯(lián)網(wǎng)項目的成功實施將會充分挖掘現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)市場，不僅為前端設(shè)備提供單位和平臺開發(fā)單位帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時也將帶動相關(guān)上下游企業(yè)所涉及的產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)，達(dá)到拉動經(jīng)濟(jì)增長的目的。

4 結(jié)束語

基于城市照明的物聯(lián)網(wǎng)綜合解決方案的提出與大膽嘗試，探索了物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的未來應(yīng)用。本項目融合了行業(yè)需求、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、WCDMA/LTE技術(shù)這3大要素，符合現(xiàn)代城市未來發(fā)展的方向，實現(xiàn)了“低碳環(huán)保”和“科學(xué)管理”等系統(tǒng)目標(biāo)，并且本項目的實施有利于促進(jìn)城市路燈管理信息化建設(shè)，有效帶動物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)上下游企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 儲昭兵. 基于GPRS城市照明無線監(jiān)控系統(tǒng)[D]. 上海： 上海交通大學(xué)， 2009： 54-60.

[2] 史兆培，王玉爽，嚴(yán)登俊. 城市路燈照明節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 中國照明電器， 2009（10）.

[3] 平青. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市照明控制系統(tǒng)[D]. 蘇州： 蘇州大學(xué)， 2010： 39-40.

[4] 楊正洪. 智慧城市—大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和云計算之應(yīng)用[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2014.

[5] 王志良，王粉花. 物聯(lián)網(wǎng)工程概論[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2011.endprint