汪 暉

荊州理工職業(yè)學(xué)院，湖北 荊州 434000

0 引言

據(jù)統(tǒng)計，目前全國城市照明燈已達26 000 000盞，如此多的照明燈盞導(dǎo)致用電量極高。國內(nèi)照明的用電量占社會用電總量的12%。目前我國的發(fā)電站主要采用火力發(fā)電，對環(huán)境的污染十分嚴重，但由于新能源發(fā)電技術(shù)還不夠成熟，要想滿足國家可靠、穩(wěn)定的用電需求，火力發(fā)電不可或缺，因此如此多的城市照明燈盞勢必造成較大的城市污染。數(shù)量龐大的照明燈盞還會產(chǎn)生高額的用電費用和照明系統(tǒng)的檢修維護費用，這對各地市政府也是較大的財政壓力[1]。在此背景下，有學(xué)者提出了智能照明系統(tǒng)的概念。智能照明的基本理念是照明燈具智能化、用戶設(shè)備智能化以及照明控制智能化。智能照明系統(tǒng)的建立可以促進城市照明向著更加節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。

在可持續(xù)發(fā)展背景下，城市亮化工程不僅要完全滿足城市照明的用電需求，還應(yīng)滿足城市的可持續(xù)發(fā)展要求，通過新能源發(fā)電技術(shù)和智能控制技術(shù)來實現(xiàn)電能節(jié)約、環(huán)境保護的目標(biāo)。例如，絕大多數(shù)的路燈系統(tǒng)都已經(jīng)采用了太陽能發(fā)電技術(shù)，在一些亮度要求不高的路段，太陽能燈具在正常光照條件下積攢的電量完全夠用，極大地節(jié)省了燈具的電費開支，同時更加充分地利用了自然能源。

1 智能照明及亮化工程智能控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方式

在智能照明及亮化工程中，智能控制系統(tǒng)是核心部分，正是由于智能控制系統(tǒng)的存在，城市亮化的智能照明系統(tǒng)才得以正常運行。在智能控制系統(tǒng)中，城市中的所有智能燈具都有一個明確的標(biāo)識，當(dāng)某一個地方的燈具發(fā)生故障時，智能控制系統(tǒng)會第一時間得到反饋并準(zhǔn)確定位，檢修人員根據(jù)主控中心的數(shù)據(jù)快速處理。為了實現(xiàn)城市照明的科學(xué)化和精細化管理，讓智能照明系統(tǒng)得到更好的成本控制，首先，必須構(gòu)建一個科學(xué)合理的控制系統(tǒng)，其功能也需要盡可能強大，工作人員通過中控中心可以實現(xiàn)更多的操作。其次，可靠性和穩(wěn)定性也是智能控制系統(tǒng)最為重要的兩個基本要求。同時考慮到照明系統(tǒng)的快速發(fā)展，智能控制系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)有良好的可拓展性和通用性，以便在系統(tǒng)升級或者加入新的照明系統(tǒng)時改造成本更低。

在常規(guī)設(shè)計方案中，主要是通過時間控制和光亮控制的方式來實現(xiàn)對燈具的智能控制。時間控制是指在不同的季節(jié)根據(jù)日出日落的時間智能控制燈具的開關(guān)，即在沒有人工參與的情況下，公共地域的燈具可以根據(jù)時間的設(shè)定完成開關(guān)操作。光控操作比時間操作更加智能、節(jié)能，光控方式可以根據(jù)環(huán)境光線的變化來實現(xiàn)燈具的開啟，這種控制方式主要是通過光亮傳感器來實現(xiàn)，在傳感器感受到光照值低于一個數(shù)值時，燈具就會自動打開[2-3]。光控方式可以根據(jù)環(huán)境光線的變化控制燈具，因而主要應(yīng)用于道路照明及小區(qū)照明。除了這兩種控制方式，還有聲控等方式，聲控方式能實現(xiàn)人經(jīng)過時燈自動亮起，主要用于洗手間照明和走廊照明。

聲控方式和光控方式適用的范圍比較小，光控方式并不適用于裝飾性照明場所，而時控的方式則可以適用于絕大部分場所，目前照明的控制基本是基于時間控制方式實現(xiàn)的。但在時控方式中，由于不同季節(jié)的光照時間不同，需要根據(jù)不同的時間進行設(shè)置，操作起來相對比較麻煩。更主要的是，在陰天等光照條件較差的情況下，時控方式會出現(xiàn)諸多不適用的情況。因此，為了更好地實現(xiàn)節(jié)能控制和智能控制，減少時間管理成本，并且擴大適用范圍，在夜景照明控制中采用智能照明控制系統(tǒng)十分必要，這樣有利于照明系統(tǒng)基本實現(xiàn)全自動管理，向著更加人性化的方向發(fā)展。

2 智能照明及亮化工程智能控制系統(tǒng)的組成

2.1 信息平臺

信息平臺是一個綜合的服務(wù)機構(gòu)，通過信息平臺可以收集城市中各種燈具的相關(guān)數(shù)據(jù)，比如在各個燈具編號之后工作人員可以準(zhǔn)確地獲取其實時的運行狀態(tài)。信息平臺由統(tǒng)一認證、授權(quán)系統(tǒng)、服務(wù)注冊系統(tǒng)、集成管理系統(tǒng)、任務(wù)管理系統(tǒng)等共同組成，并且信息平臺還要連接數(shù)據(jù)庫，以及命令分析系統(tǒng)。一方面，通過信息平臺可以將照明控制精細化，特別是在檢修的過程中，如果某一個地區(qū)的某個燈具發(fā)生故障，在沒有信息平臺加入之前，檢修人員往往在處理時有相當(dāng)大的滯后性，只有在群眾反映或者定期檢查的時候才能夠準(zhǔn)確地定位出發(fā)生故障的是哪一臺燈具，而在引入信息平臺之后，各個燈具的運行狀態(tài)都可以被實時監(jiān)控，并且通過可視化手段，工作人員還可以準(zhǔn)確地獲取故障燈的位置信息。另一方面，信息平臺中的命令分析系統(tǒng)可以將管理者的控制命令進行細化、分解處理，將人直接的命令分解成機器控制語言，然后向各個照明燈具傳達控制命令[4]。

信息平臺與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的連接可以讓信息平臺收集到的數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)庫中，方便進行集中管理。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以采集存儲城市的空間信息數(shù)據(jù)，同時可以存儲智能照明及亮化工程運轉(zhuǎn)的全部數(shù)據(jù)。除此之外，信息平臺還可以收集城市二維和三維空間數(shù)據(jù)，對照明燈進行實時監(jiān)控，分析燈具的正常運行狀態(tài)數(shù)據(jù)和不良運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，再通過和GIS立體地圖技術(shù)的結(jié)合，將照明燈的發(fā)布數(shù)據(jù)可視化，技術(shù)人員通過屏幕監(jiān)控就可以觀察到智能照明系統(tǒng)的整體運行情況。

2.2 設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

為了準(zhǔn)確地獲取智能照明系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)必不可少。設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)在終端主要由各類傳感器組成，當(dāng)燈具的運行狀態(tài)發(fā)生異常時，傳感器就可以實時地監(jiān)測到電流和功率的異常數(shù)據(jù)，并且通過通信系統(tǒng)反饋到信息平臺，信息平臺在采集到數(shù)據(jù)之后反饋到主控屏上。在設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中，傳感器技術(shù)和電氣自動化技術(shù)都占有十分重要的地位，同時遠程控制技術(shù)的加入也讓燈具控制變得更加方便。設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)可以實時監(jiān)控電氣設(shè)備的功率、頻率、電流及電壓數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)等多項參數(shù)，同時因為設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)都配有自動報警功能，所以當(dāng)某一項參數(shù)出現(xiàn)異常時，這些故障信息都會被自動地上報給信息平臺，工作人員可以及時地了解具體的參數(shù)信息。設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)可以保證智能照明及亮化工程的正常運行。

2.3 安全監(jiān)控系統(tǒng)

作為城市中的亮化工程，智能照明關(guān)系到居民的正常生活，只有在充分保證安全的前提下才能進行后續(xù)的智能控制。安全監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)屬于智能照明體系的核心部分之一，主要是通過遠程監(jiān)控的方式來實現(xiàn)。安全監(jiān)控系統(tǒng)的視頻采集端為高清智能攝像頭，可以24 h不間斷地監(jiān)控各個系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時影像。視頻采集終端與設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)共享各個燈具上的傳感器，視頻數(shù)據(jù)采集之后通過光纜或者無線傳輸?shù)姆绞綄⒁曨l圖像傳輸給視頻分析系統(tǒng)。

安全監(jiān)控可以一定程度上減少人為損壞和安全隱患的發(fā)生。首先，智能照明系統(tǒng)有大量的線纜設(shè)施和照明燈，這些設(shè)施的造價成本不菲，如果發(fā)生盜竊事件將會造成極大的經(jīng)濟損失，嚴重影響城市居民的正常生活，而安全監(jiān)控系統(tǒng)可以在一定程度上減少偷竊事件的發(fā)生。其次，照明燈和線纜附近的積水是照明系統(tǒng)的一大威脅，通過安全監(jiān)控系統(tǒng)工作人員可以及時發(fā)現(xiàn)積水區(qū)域，出動維修人員及時排除隱患，保證照明系統(tǒng)的正常使用，防止出現(xiàn)漏電危險[5]。

2.4 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

在大數(shù)據(jù)技術(shù)興起之后，大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢體現(xiàn)得十分明顯，并且在各個領(lǐng)域都得到了十分廣泛的應(yīng)用。智能照明及亮化工程中的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)引入大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，同時接入云計算平臺。大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對大批量的數(shù)據(jù)做出準(zhǔn)確的分析，并且通過云計算技術(shù)和人工智能技術(shù)對收集到的數(shù)據(jù)進行快速掃描處理，分析其數(shù)據(jù)特征，快速地進行分類。比如通過數(shù)據(jù)分析，管理者可以更好地從數(shù)據(jù)分析的角度掌握智能照明及亮化工程的使用規(guī)律，當(dāng)某個地方的照明使用頻率較高時，可以考慮把燈具的控制方式改為時控方式，因為時控方式的適用性更廣，更加符合某些高照明需求地區(qū)的需要。

2.5 照明策略管理系統(tǒng)

照明策略管理系統(tǒng)通過智能算法可以實現(xiàn)自我學(xué)習(xí)，如自動學(xué)習(xí)光照控制策略，自動地調(diào)整光照時間。照明策略管理系統(tǒng)還可以根據(jù)城市的規(guī)模和居民的作息規(guī)律等因素對照明策略進行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化，制定出最合適的照明控制策略。

3 結(jié)束語

智能照明及亮化工程是一項惠及民生的工程，通過智能照明系統(tǒng)可以實現(xiàn)對城市照明的智能控制，同時有利于節(jié)約資源、保護環(huán)境，減少財政支出。目前智能照明及亮化工程的構(gòu)想還處于初級階段，很多設(shè)想還需要進一步地調(diào)整和完善，相信在未來的發(fā)展中，智能照明及亮化工程會更加完善、更加智能化。