關于安科瑞智能照明在智慧城市建設中的應用

【摘要】：本文從智慧城市建設及發(fā)展現(xiàn)狀、智能道路照明的發(fā)展應用出發(fā)，介紹了城市照明運行管理架構及智能道路照明系統(tǒng)功能，論述了智能照明發(fā)展方向，指出智能照明巨大的附加價值必將改變行業(yè)的格局。

【關鍵字】：智慧城市；互聯(lián)網(wǎng) + 物聯(lián)網(wǎng)；智能照明；道路照明；

1 智慧城市建設發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 背景

隨著人類社會的不斷發(fā)展，未來城市將承載越來越多的人口。目前，我國正處于城鎮(zhèn)化加速發(fā)展的時期，部分地區(qū)“城市病"問題日益嚴峻。為解決城市發(fā)展難題，實現(xiàn)城市可持

續(xù)發(fā)展，建設智慧城市已成為當今世界城市發(fā)展不可逆轉的歷史潮流。智慧城市的建設在國內外許多地區(qū)已經展開，并取得了一系列成果，國內的如智慧上海、智慧雙流；國外如新加坡的“智慧國計劃"、韓國的“U-City 計劃"等。

1.2 概念

智慧城市：就是運用信息和通信技術手段感測、分析、整合城市運行核心系統(tǒng)的各項關鍵信息，從而對包括民生、環(huán)保、公共安全、城市服務、工商業(yè)活動在內的各種需求做出智能響應。其實質是利用**的信息技術，實現(xiàn)城市智慧式管理和運行，進而為城市中的人創(chuàng)造更美好的生活，促進城市的和諧、可持續(xù)成長。

1.3 體系架構

智慧城市體系架構自上而下分為：感知層、通訊層、數(shù)據(jù)層、應用層。智慧城市建設需要打造一個統(tǒng)一平臺，設立城市數(shù)據(jù)*，構建三張基礎網(wǎng)絡，通過分層建設，達到平臺能力及應用的可成長、可擴充，創(chuàng)造面向未來的智慧城市系統(tǒng)框架。智慧城市體系架構見圖 1。

圖 1 智慧城市體系架構

1.4 關注點

在**經濟轉型升級的過程中，大數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)＋等將成為重要手段，**在頂層已經出臺相應政策引導大數(shù)據(jù)及互聯(lián)網(wǎng)＋戰(zhàn)略實施，而在我國經濟互聯(lián)網(wǎng)化率不斷提升的大背景下，維護網(wǎng)絡安全、建立良好網(wǎng)絡生態(tài)將成為重要根基，我們應密切關注二個方面。一是信息安全、自主可控。*關注自主可控軟硬件產品及其他安全產品；二是大數(shù)據(jù)及云計算。數(shù)據(jù)已成為生產要素，云計算已成為新型基礎設施。*關注大數(shù)據(jù)及云服務解決方案提供商。

1.5 發(fā)展現(xiàn)狀

1.5.1 智慧城市相關政策密集出臺

**發(fā)改委、住建部、工信部等相關部門在智慧城市推進中發(fā)揮了積*作用，但角色各有不同。**發(fā)改委作為協(xié)調部門，主要以智慧城市推進城鎮(zhèn)化發(fā)展；住建部作為城市建設主管部門，側重從城市規(guī)劃、市政基礎設施、建筑節(jié)能以及城市運行角度推進智慧城市建設；工信部作為推進城鎮(zhèn)信息化建設的主管部門，著重從信息技術支撐角度推進智慧城市建設。

1.5.2 城市信息基礎設施*升級

伴隨著“寬帶中國"戰(zhàn)略的落實，我國寬帶網(wǎng)絡覆蓋范圍不斷擴大，傳輸和接入能力不斷增強，無線通信網(wǎng)絡覆蓋率顯著提升，三網(wǎng)融合取得顯著進展，為智慧城市建設奠定了堅實的基礎。

1.5.3 城市管理和公共服務向精細化發(fā)展

伴隨著智慧城市建設，城市管理模式進一步升級，呈現(xiàn)網(wǎng)格化管理模式。一是“互聯(lián)網(wǎng) +"便捷交通爆發(fā)式增長，移動互聯(lián)網(wǎng)與城市出行服務繼續(xù)加速融合；二是涌現(xiàn)一批“互聯(lián)網(wǎng) +"教育服務典型，在教育部的推動下，各地開展了教育信息化“三通兩平臺"建設，即基礎教育“寬帶網(wǎng)絡校校通、*資源班班通、網(wǎng)絡學習空間人人通"以及“教育資源公共服務平臺、教育管理公共服務平臺"；三是“互聯(lián)網(wǎng)+"醫(yī)療成為醫(yī)療行業(yè)發(fā)展方向。各地衛(wèi)計部門和醫(yī)療服務機構積*運用移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算等新技術新應用，部署探索互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療，優(yōu)化醫(yī)療資源配置，提升群眾就醫(yī)效率。

1.5.4 “互聯(lián)網(wǎng) +"催生智慧產業(yè)

主要表現(xiàn)在四個方面：一是“互聯(lián)網(wǎng) +"制造步伐加快。二是制造業(yè)與 O2O 融合成為應用亮點。三是“互聯(lián)網(wǎng) +"開放平臺助推創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新。四是電子商務持續(xù)快速增長。

1.5.5 大數(shù)據(jù)產業(yè)初步發(fā)展

在我國智慧城市的建設中，大數(shù)據(jù)市場已經得到初步開發(fā)。雖然在整個智慧城市中的占比還不大，但是發(fā)展非常迅速。2015 年中國大數(shù)據(jù)應用市場規(guī)模為 32.4 億元，未來三年的年復合增速將高達 95.0%，2017 年的市場規(guī)模有望達到 167億元。大數(shù)據(jù)在各垂直領域的應用和運營將成為未來智慧城市發(fā)展的一個重要驅動力。交通、安防、醫(yī)療*智慧城市大數(shù)據(jù)應用發(fā)展。在智慧城市的各細分領域中，目前大數(shù)據(jù)應用滲透率比較高、市場規(guī)模比較大的主要集中在交通、安防、醫(yī)療等民生領域。

1.5.6 智慧城市標準體系初步形成

在**標準化管理委員會和**發(fā)改委的指導和協(xié)調下，多個部委聯(lián)合起來積*開展了智慧城市標準化工作，并取得了重要成果。智慧城市標準體系由總體框架、支撐技術與平臺、基礎設施、建設與宜居、管理與服務、產業(yè)與經濟、安全與保障等七個類別的標準組成。截至到目前，**標準化管理委員會正式立項開展標準研制的智慧城市標準有15項，基本上是以技術要求類標準為主，關注更多的是智慧城市建設過程中所需用到的技術和所需建設的基礎設施。

2 智能照明

隨著智慧城市概念的日趨深入，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、空間地理信息等信息技術的應用，照明行業(yè)未來如何切入智慧城市？智能照明在里面能做些什么呢 ?如何參與？如何通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)城市景觀的物聯(lián)，提高城市管理智慧 ?我們說城市照明是智慧城市建設中部分，可先從城市公共設施、公共景觀、智能建筑等方面切入智慧城市 ,目前*便捷的是從道路照明系統(tǒng)參與智慧城市建設，實現(xiàn)從智能到智慧的轉變、升級。

2.1 概念

智能照明是運用電子、計算機、通信、傳感器等技術，實現(xiàn)照明燈具及支路的有效控制與管理，保證照明系統(tǒng)的節(jié)能、*、可靠、安全及舒適。智能照明可進行分布式遙測、遙控。具有燈光亮度的強弱調節(jié)、燈光軟啟動、定時控制、場景設置等功能，并達到預定的要求。

智能照明系統(tǒng)主要分為城市照明系統(tǒng)和家庭照明系統(tǒng)。城市智能照明系統(tǒng)作為智慧城市的核心子系統(tǒng)，運用無線Zigbee、WiFi、GPRS 等多種物聯(lián)網(wǎng)和 IT 技術，實現(xiàn)遠程單燈開關、調光、檢測等管控功能。也可對路燈、隧道燈、景觀燈、商業(yè)照明、學校**照明等照明系統(tǒng)，用一個統(tǒng)一的平臺來進行管理。實現(xiàn)城市智慧照明。

2.2 幾種常用技術

2.2.1 紅外感應開關：利用人體發(fā)出的紅外線，通過紅外感應器進行開關燈控制。

2.2.2 微波感應開關：利用多普勒效應原理設計的移動物體探測器。以非接觸方式探測物體的位置是否發(fā)生移動，繼而產生相應的開關操作。

2.2.3 光控開關：利用光敏電阻來進行自然光的檢測，光線強時電阻會變小，光線弱時電阻會變大，光敏電阻與電子電路結合可組成光控開關。

2.2.4 聲光控開關：利用聲音和光照度共同控制的開關，當環(huán)境的亮度達到某個設定值以下或環(huán)境的噪音超過某個值，進行開關操作。

2.2.5 無線和紅外遙控開關：利用無線技術或紅外技術與電子技術結合，進行控制信號的發(fā)射、接收與解碼，進行功能控制。

2.2.6 定時節(jié)能控制系統(tǒng)：利用單片計算機控制技術，進行分時段節(jié)能控制。

2.2.7 基于總線控制的智能照明系統(tǒng)：利用總線進行各種調光的系統(tǒng)。

2.2.8 基于無線局域網(wǎng)的智能照明：利用無線局域網(wǎng)（WIFI/ 藍牙 /ZigBee）網(wǎng)絡技術，進行智能控制。目前好的解決方案為通過 WiFi轉 ZigBee，既擁有 WiFi的通用兼容性，又具有 ZigBee 的低功耗，低成本等優(yōu)勢。

2.3 智能路燈應用

2.3.1 概念

智能路燈或智慧路燈，是通過應用可靠的電力線載波通信技術和無線 GPRS/CDMA 通信技術等，實現(xiàn)對路燈的遠程集中控制與管理，也可以實現(xiàn)根據(jù)車流量自動調節(jié)亮度、遠程照明控制、故障主動報警、燈具線纜防盜、遠程抄表等功能，能夠大幅節(jié)省電力資源，提升公共照明管理水平，節(jié)省維護成本。

2.3.2 智能道路照明應用

在廣州南沙，智能道路照明得到了應用推廣，只要視頻監(jiān)控到路面有來車，就可以實時根據(jù)車流量來調節(jié)路燈亮度，并且可以自由編組控制路燈，經過測試節(jié)電率*高可以達到80.5%。主要由節(jié)點控制器、集中控制器、視頻車輛檢測器和云控制*四部分組成。這類智慧照明平臺具有*節(jié)能、管理優(yōu)化、穩(wěn)定可靠、配置靈活的特點。可實現(xiàn)遠程監(jiān)控和可視化操作，可以對任意一盞、一路或任意自定義組的路燈進行開關燈、調光；允許在地圖上對每盞燈進行操作，可以完成關、開燈、調光燈功能，每個單燈的故障報警信息可以在地圖上動態(tài)顯示。同時還具備來車來人檢測、智慧調光、主動報警、設備信息維護、系統(tǒng)管理等眾多人性化功能。智慧公共照明管理平臺見圖 2。

圖 2 智慧公共照明管理平臺

2.4 智能道路照明控制方式

2.4.1 單燈路燈控制方案：每一盞燈具有獨立的控制單元，控制單元對照明燈具進行調光控制，達到節(jié)能的目的。

2.4.2 獨立系統(tǒng)路燈控制方案：主要通過獨立組網(wǎng)的控制柜，對每一盞燈進行參數(shù)設置，達到節(jié)能的目的。系統(tǒng)從信號傳播的途徑可分為三種類型：（1）無線傳送方式：每一盞燈的控制信號由控制柜通過無線通訊，與每一盞燈進行信號傳輸，從而達到節(jié)能控制的目的。（2）總線控制方式：每一盞燈的控制信號由控制柜通過總線，與每一盞燈進行通訊，達到節(jié)能控制的目的。（3）電力載波控制方式：每一盞燈的控制信號由控制柜通過電力載波，與每一盞燈進行通訊，達到節(jié)能控制的目的。（4）高壓直流電力載波方式：每一盞燈的控制信號由控制柜通過高壓直流電力載波，與每一盞燈進行通訊，達到節(jié)能控制的目的。

2.5 智能道路照明系統(tǒng)整體架構

智能道路照明系統(tǒng)架構分為 3 層。系統(tǒng)層：主要包括城市照明運行管理系統(tǒng)和相關業(yè)務集成，是系統(tǒng)的控制*。通信層：采用多種方式，實現(xiàn)系統(tǒng)通信，滿足路燈運行需要的同時，為增值服務提供預留控制。設備層：由路燈綜合控制柜（供電、控制、通信）、單燈控制器、路燈、景觀燈、燈桿、導線等設備構成。智能道路照明系統(tǒng)整體架構見圖 3。

圖 3 智能道路照明系統(tǒng)整體架構

2.6 智能道路照明系統(tǒng)功能實施

城市道路照明運行管理通過系統(tǒng)集成，可以實現(xiàn)智能監(jiān)控、運行管理、搶修管理、資產管理、輔助決策、增值服務等一系列功能。

2.6.1 全景監(jiān)視

基于GIS的狀態(tài)監(jiān)視：通過圖形、報表、單據(jù)等信息展示，搭配攝像頭，實現(xiàn)對路燈 /景觀燈全過程信息監(jiān)視。包括運行參數(shù)監(jiān)視、告警狀態(tài)監(jiān)視、現(xiàn)場作業(yè)參數(shù)監(jiān)視等。

2.6.2 智能控制

可以通過手控、時控、經緯度控制、線控、自由分組控制、自定義控制等多種控制方式，實現(xiàn)智能控制。

2.6.3 智能報警

可以實現(xiàn)設備故障、運行參數(shù)異常、設備超齡等故障報警；也可以通過配置對不同報警類型進行報警分級或通過報警窗、顏色變化、語音、短信、視頻聯(lián)動等方式進行多種報警方式。

2.6.4 統(tǒng)計分析

實現(xiàn)電力參數(shù)統(tǒng)計、設備狀態(tài)統(tǒng)計、亮燈率、故障率統(tǒng)計、運行時間統(tǒng)計、電量統(tǒng)計、線路參數(shù)統(tǒng)計等功能。

2.6.5 運行管理

實現(xiàn)運行巡檢、各類運行計劃、運行中各類異動狀況、運行排班、運行管理的考核、系統(tǒng)運行、照明保障及特殊情況下照明任務的保障等的運行管理。

2.6.6 搶修管理

告別過去被動巡查檢修的方式，采用智能故障報警，迅速定位故障定點以及故障內容，合理迅速進行車輛、人員及材料調度，減少人力資源成本。圖 4 為路燈系統(tǒng)搶修管理功能一覽圖。

圖 4 路燈系統(tǒng)搶修管理功能

2.6.7 全壽命管理

通過運行、倉儲、安裝、養(yǎng)護及報廢狀態(tài)，實現(xiàn)路燈全壽命管理，再通過輔助決策功能，支撐生產管理。實現(xiàn)城市路燈系統(tǒng)的自動化監(jiān)控、運維管理、生產管理的*集成。圖 5 為路燈系統(tǒng)全壽命管理功能一覽圖。

圖 5 路燈系統(tǒng)全壽命管理功能

智能道路照明系統(tǒng)還可以實現(xiàn)資產管理、資源管理、并通過數(shù)據(jù)進行輔助決策和一系列增值服務功能，也就是基于這個一體化支撐平臺，可以通過定制流程和工單，滿足客戶不同需求，同時通過多類終端應用，方便用戶操作使用。

2.7 智能照明發(fā)展趨勢

2.7.1 注重家居領域應用

隨著國內智能照明研發(fā)生產技術的發(fā)展和智能產品推廣力度的加大，智能照明應用領域將從辦公、公共設施領域，酒店、會展場館、市政工程、道路交通領域向家居領域拓展。綠色、便捷、*、節(jié)能的家居智能照明應用有望得以普及，智能技術和 LED 等新光源的結合，將構筑嶄新的家居照明技術應用平臺。

2.7.2 注重實際需求

一切科技的成果都應為人類服務。智能照明在發(fā)展的初級階段，往往陷入對技術的盲目追求和功能的疊加上，導致很長時間消費者對智能產品持懷疑態(tài)度，無法推廣。隨著智能照明技術發(fā)展?jié)u趨成熟，圍繞人的體驗的智能化研究成為主流，以人的行為、視覺功效、視覺生理心理研究為基礎，開發(fā)具有科學含量的、以人為本的*、舒適、健康的智能化照明產品得到推廣。智能技術與照明的結合使照明更進一步地滿足不同個體、不同層次群體的照明需求，使照明從滿足一般人的需求到滿足個體、個性需求的技術手段。

2.7.3 注重便捷適用

智能照明產品因其系統(tǒng)的技術性較高、關聯(lián)性較強，出現(xiàn)問題的幾率相比傳統(tǒng)照明較高，再加上市面上很多智能照明產品不能直接安裝使用，售后維護的不足都是影響推廣使用的因素。因此，智能照明產品開發(fā)要有其統(tǒng)一性，便捷適用的產品才能在終端市場獲得更大范圍的普及，變成消費照明產品。

2.7.4 注重個性化、多樣化、附加值化

現(xiàn)今消費者性格喜好各式各樣，單一的功能是無法滿足的，產品的個性化設置無疑會是吸引消費者的一大亮點。根據(jù)用戶的個性喜好，提供個性化的智能照明產品服務將成為未來消費的主流趨勢。與此同時，智能照明不會僅僅作為一盞燈、一個開關而存在，它將會和家居、城市連成一塊，成為一個家居系統(tǒng)，一個城市管理平臺，*的為用戶提供舒服的環(huán)境和服務，隨著智慧城市的建設發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)的加入，智能一體化解決方案將不同智能單品連成一片智能的海洋。

3安科瑞智能照明控制系統(tǒng)

3.1概述

ALIBUS智能照明產品采用RS485總線技術，技術成熟可靠，安全穩(wěn)定。開關驅動器具備獨立工作的能力，適用于一些中小型的項目；模塊化設計，可以任意拼接擴展，同時預留I/O口以及Modbus接口，還可以滿足與AcrelEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺進行數(shù)據(jù)交換。

3.2應用場所

適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店，以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明控制需求。

3.3系統(tǒng)結構

3.4系統(tǒng)功能

1）實時檢測并顯示各個模塊的在線狀態(tài)，反饋現(xiàn)場受控回路的開關狀態(tài)，監(jiān)控界面按照樓層各分區(qū)的布局和回路列表來瀏覽。

2）當發(fā)生模塊離線、網(wǎng)關設備掉線或者狀態(tài)反饋和下發(fā)控制命令不一致時會發(fā)生故障報警，并將故障報警信息記錄并顯示在界面中。

3）可以對單個照明回路實現(xiàn)開關控制；每個模塊、樓層都有相應的模塊控制開關和樓層控制開關，也可以一個模塊或者整個樓層實現(xiàn)開關控制。

4）開關驅動器支持過零觸發(fā)功能，負載（燈具）的分合操作僅在交流電過零時進行；可有效減少電磁干擾以及對電網(wǎng)的沖擊，延長燈具與控制裝置的壽命。

5）對每個照明回路可以預設掉電狀態(tài)，當照明電源掉電時，開關驅動器會自動切換到預設的掉電狀態(tài)；確保重新上電時燈具的開關狀態(tài)是確定與可控的。

6）拖動調光控件，照明設備從0%到100%進行調光，可以對單個照明回路實現(xiàn)調光控制，調光總控可以對一個模塊的照明回路實現(xiàn)調光控制，也可以對多個照明回路實現(xiàn)調光控制，通過圖標的亮滅狀態(tài)反饋現(xiàn)場開關的狀態(tài)。

7）點擊場景控件，打開或者關閉對應場景設置，軟件界面上顯示不同的場景模式和場景功能，通過圖標的亮滅顯示對應的場景狀態(tài)是打開還是關閉。

8）設置定時時間，確認時間點后，對該事件點執(zhí)行的動作進行設置，設置燈在設定的時間點亮或者滅。

9）系統(tǒng)可以通過預設的當?shù)亟浘暥刃畔?，自動計算每天的日升日落時間；根據(jù)天文時鐘控制照明開關，實現(xiàn)日落開燈、日出關燈的功能。

10）所有定時控制計劃均可下發(fā)保存至驅動模塊；當上位機系統(tǒng)故障或模塊離線時，驅動模塊可以利用自帶的RTC時鐘維持定時控制計劃的正常執(zhí)行，不影響日常的照明控制效果。

11）系統(tǒng)結構是分布式總線結構；系統(tǒng)內各元件不依賴于其他元件而能夠獨立工作；系統(tǒng)內各元件可以通過程序的設定實現(xiàn)功能的多樣性。

12）預留BA或三方集成平臺接口，采用modbus、opc等方式。

3.5設備選型

4 結語

智能照明在智慧城市和人們的日常生活和工作中起到的作用，其發(fā)展空間巨大，是照明企業(yè)未來的利潤增長點。企業(yè)要抓住機遇，把握時機。智能照明的本質是電子化和網(wǎng)絡化，不僅可以實現(xiàn)照明系統(tǒng)的智能控制，實現(xiàn)自動調節(jié)和情景照明的基本功能，同時也是互聯(lián)網(wǎng)的一個入口，從而衍生更多高附加值的服務，例如健康管理、地圖定位、商品導購與廣告等等。未來，智能照明巨大的附加價值將改變行業(yè)的格局，照明行業(yè)生態(tài)將發(fā)生重大改變。

總而言之，現(xiàn)今智能照明的技術進步日新月異，LED 經過十幾年的技術積淀，其應用前景已不斷被放大，技術問題已不再是阻擋智能照明前進的*大障礙。相對于技術問題，我們更應該關心未來智能照明的需求問題，智能照明的未來肯定是向人性化方向發(fā)展，不管是其技術還是產品，都*“以人為本"，“簡單實用"，關注人本身的需求，為人提供舒適、安全、節(jié)能的光環(huán)境，滿足絕大部分人心目中的未來照明。

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