基于物联网的智慧路灯系统设计

基于物联网的智慧路灯系统设计

陈远远

（格利尔数码科技股份有限公司江苏省徐州市221000）

摘要：随着智慧城市的概念的推出，越来越多的城市将其纳入衡量城市管理水平高低的指标之一。在实践中大多数推广数字化城市管理模式的城市，在提高城市的管理效率、降低城市管理成本和促进精细化管理水平上有着显著的效果。其中，路灯是市政建设重要的组成部分，而“智慧路灯”则是未来智慧城市的主要信息采集入口，基于物联网的智慧路灯系统的建设成为了智慧城市的重要组成部分。

关键词：物联网；智慧路灯；系统设计

城市照明系统作为整个城市基础的配套设施，在带给我们优美的居住环境的同时，也在消耗着巨大的能源。《“十三五”城市绿色照明规划纲要》中明确提出:大力倡导绿色照明消费方式，以构建绿色生态与健康文明的城市照明光环境为目标，在满足城市照明基本功能的前提下，降低城市照明的能耗比，提升城市照明的质量和节能水平，实现城市照明系统方式架构的转变。

目前国内大多数城市路灯照明控制系统，除去原始的人工切换、定时控制的老旧管理系统外，虽然部分建设了具有遥控、遥测、遥信等三遥功能的数字化控制系统，但与其相比，基于物联网的智慧路灯管理系统具备能耗采集与管理、自动调光、照度采集、故障上报、分时段照明及其他扩展等功能，大大提升路灯照明系统信息化水平、降低能耗、降低维护成本，使路灯照明更好服务于社会民生及经济建设。

1基于物联网技术的智能路灯控制系统总体设计

系统自下而上依次由设备感知层、设施层、网络传输层、数据层、业务支撑层及用户层等6大层有机结合而成，层与层之间相互融合，易于扩展，便于维护，提高了整个系统的可靠性、稳定性，总体结构如图1所示。

1.1感知层

这个层与传统物联网一样，由多种传感器构成。所不同的是传感器集成在智慧路灯杆上。智慧路灯杆集成了智能LED灯、传感网络、传感设备、电子屏、摄像头以及一键呼救报警等多种感知设备，并且通过光纤将数据、控制信号、设备管理状态、故障告警等信息以TCP/IP报文的形式接入到上层系统中。

在这个层次上我们的基于物联网的智慧路灯系统，主要提供对杆的配置管理，例如：获取杆的信息、支持的传感器、电子屏、摄像头、环境状态等信息；配置传感器的参数、设置摄像头、电子屏的工作模式等；当传感网络出现故障、传感器出现状态不稳定、摄像头损坏等故障可以通过平台获取故障告警。

1.2设施层

主要由路灯智能集中控制器、智能单灯控制器、受控节能路灯、通讯模块、网关及必要的配电设施组成。单灯控制器直接调配现场传感器及路灯控制，可独立运行，亦可作为系统的最小组成单元受控平台协同工作；集中控制器作为台区的汇聚中心，可最大管理1024路单灯控制器，它完成本区域的自动组网，并接收来自物联网云平台的命令，解析后依据指令下发至相对应的智能单灯控制器；网关实现不同网络信号的实时转换，实现互联互通。

1.3传输层

主要是以光通信设备为载体搭建的网络，通过光传输技术实现智慧城市内的信息传输通道。在这个层次上我们的业务支撑管理平台，主要对传输设备、光纤拓扑、时钟拓扑、业务拓扑等进行展示和管理。通过我们的平台可以实现灵活的配置定义业务，达到电信级网管的运维要求。利用光纤通过EPON或GPON接入到PTN组成的光传输网络中，我们提供电信级的运营保障能力，系统提供安全管理、拓扑管理、配置管理、故障告警管理、性能管理、运维故障分析、扩容管理、业务配置管理、设备统计等功能。通过对传输层网络的管理，可以最大限度的控制建设投入，优化传输网络建设。

1.4数据层

数据库是本层系统的核心，系统具有海量数据存储和管理能力，支持存储设备容量的平滑升级。根据应用的需要，以多种组织形式建设，类主要由空间数据库、业务数据可、支撑数据库、生产数据库等组成。

1.5支撑层

由基础支撑和应用支撑组成，主要为业务应用系统的各项应用提供基础的支撑服务，包括GIS应用服务、地理编码服务、决策分析服务、节能管理服务、配置管理服务、查询统计服务、接口管理服务、权限管理服务、数据管理服务、认证管理服务、工作流服务和数据同步服务等。

1.6用户层

用户是指:数字化城市管理监督指挥中心、市政执法、交通、环卫等相关单位、部门级个人，用户使用手机、电脑、大屏等设备通过统一门户入口，接入本平台与系统实现信息交互，可方便的实现信息查询、信息发布、任务派遣、事件定位及立案等。

2智慧路灯维护系统设计

路灯的正常工作需要日常维护的支持。智慧路灯系统在加入多种现代化系统后，更需要完善的维护系统对其进行保护。

2.1日常工作信息收集系统设计

维护工作离不开日常工作信息的收集。通过对路灯系统工作信息的量化分析，可以较方便地判断出该路段的路灯是否处于正常工作状态，或者是否有恶化的趋势。因此，应采用物联网技术设计智慧路灯的日常工作信息收集系统。

该系统的工作任务主要包括收集路灯各项控制是否达到预期、路灯工作是否稳定等信息。在路灯上安装传感器，将工作信息状态实时传输到中央处理系统中并保存起来，如果中央处理系统发现异常，将立即报备给总控制系统。此外，内部存储的工作信息也可以作为智慧路灯系统工作性能判别的重要依据。

2.2常见系统故障应急系统设计

为减少路灯故障带来的影响，应在智慧路灯上安装必要的应急处理系统，如备用照明灯，它利用路灯内部的电源（如用光电池板进行充电的电池等）实现控制与照明，而不接入电网。如果路灯发生电网故障或电路传输故障等，备用照明灯就会启动，继续为人们提供服务。

另外，为提高路灯的工作效率，应在路灯上面设计报警系统。通过路灯的电路传输系统，将报警系统与控制中心相连接，一旦路灯发生异常，便可以迅速向相关人员发出警报。

结语

信息化系统已成为人们工作生活中的重要组成部分，其凭借着高性能的数据处理系统和高速的网络传输系统，使智能化生活已成为现实。为使人们更好地享受到信息化发展带来的便利，我国正在积极建设相关服务系统，推动我国信息化进程的发展。其中，智慧城市就是我国提出的一项重要的城市发展战略。在智慧城市中，许多基础服务设施都将实现自身的智能化控制。

参考文献

[1]李绍峰,姚伟,饶湘.基于智能照明与智慧城市构架的感知立体网络[J].低碳世界,2018(4):208-209.

[2]王相琳，窦联乐，王瑞山．智慧照明系统在城市道路照明设计中的应用［J］．湖南．建筑工程技术与设计，2017，(14):2938－2938．