关键词：城市照明 智能照明 管理系统
1 前言
随着城市化进程的加快，城市公共照明设施的建设规模越来越大，功能需求越来越多，形成了分布广阔，数量和种类繁多，管线配置复杂，耗电量巨大的城市路灯网络，这对城市照明设施的管理和维护工作提出了更高的要求。在城市照明的规划设计、建设施工和日常管理的工作中，如果缺乏完备的信息与系统的设计，调控手段不足，就会遇到诸多不便，影响城市形象，甚至造成重大损失。
针对这种现状，迫切需要采用新技术和新方法，将照明设施数据在城市照明管理系统上进行整合，以满足城市照明管理部门的需要，使照明的管理步入科学化、规范化、信息化的轨道。
2 已有城市照明管理系统的种类和弊端
城市照明管理系统经过几十年的发展，有如下几种控制方式：
（一）人工有线控制方式
在路灯配电设施之间串联专用控制线，并将所有控制线汇聚到路灯控制中心。控制中心人员手工操作送电开关，通过控制线上电信号的传送逐级启闭下级配电设施，从而实现路灯的开关灯控制。该种方式最大的缺点是开关灯全部依赖控制线的好坏，稳定性比较差，另外只有控制，没有监测整个线路路灯的工作状况，需要人工线路核查辅助。
（二）时钟自动控制方式
将控制线替换为时钟控制器，并安装在每台照明配电箱内，通过时钟控制器的程序指令对线路接触器启闭进行控制，由此实现路灯开关灯自动控制。但是该种方式也有缺点，首先对时钟可靠性及时间精准度要求较高，其次开关灯时间不灵活，每天只能按照程序设定的固定时间周期进行开关灯，无法根据气象条件与能见度的变化合理开关灯，另外该方式也无法监测路灯设施运行情况。
（三）无线“三遥”控制系统
“三遥”主要指“遥控、遥测、遥讯”，系统由一套中心主站控制系统和分布在户外的子站监控终端组成。系统采用无线数传电台或无线公网通信方式进行信号传输，可以实现路灯的无线智能控制及数据监测，解决了城市照明开关灯控制及实时运行监控的需求。系统不足在于“三遥”控制系统产品专业性较强，而且没有统一的产品规范及通讯规约，导致系统升级能力及可替换性比较差，增加了投资及维护成本。另外系统增加了电气控制设备及无线通讯设备，这些设备的稳定性及可靠性对系统运行起着至关重要的作用，无形中增加了系统的复杂程度。
3 城市照明智能管理系统
近年来，随着城市化进程的不断发展，在照明设施方面的投入也增长迅速，随之带来了协调管理难、运行效率低等问题，严重制约了对照明设施进行监管和养护等相关工作的效率，也严重制约了城市高效发展的后劲和城市管理效能的提升，在此背景下，亟需建设新一代城市照明管理系统对市政照明设施进行有效的监管和维护。
为了缓解管理矛盾，本文提出一种新的技术方案，即基于照明分布式数据的管理系统“智慧城市照明管理系统”，同时满足移动方式的管理需求，并通过提供云服务，为相应层次的管理部门提供各类城市照明管理应用，从而用技术的手段打造“节约型”社会，促进“绿色照明工程”的实施，真正意义上实现城市“智慧化”“数字化”亮灯管理。
城市照明智能管理系统是传统的电力电子技术、无线报警技术、计算机数据处理技术、多媒体技术与路灯单灯监控、物联网技术的结合。既具有远程照明节点单灯状态检测控制功能，又具有按需照明功能，监控管理效果显著，同时又增加了安全防护报警的功能。
城市照明智能管理系统架构如图1所示。系统融合了现有主流的通讯技术、管理技术及智能
化应用，使照明管理水平迈上了新的台阶。
3.1 系统功能
城市照明智能管理系统需要满足路灯管理部门的日常监管需求、路灯管理过程中的业务需求以及对于节能改造工程的绩效评估需求，具体系统功能如下：
1、采用传感器技术以及物联网技术，结合城市空间和基础地理信息GIS数据，对路灯的电流、电压、开关情况以及照度信息进行数据采集和地图显示。
2、结合基础地理信息数据、城市空间信息数据、地下管线信息数据以及路灯业务信息数据，对路灯及其供电设备的故障信息和报警信息进行采集汇总。
3、根据当前环境信息和GIS信息对路灯的配光方案进行智能制定与调节。
4、对故障、报警、缺陷和稽查发现的问题信息进行在线汇总并形成工单，由相应的工作人员及时将工单派发给相应的维修方或维修人员，及时处理问题。
5、对路灯与相应配件进行信息管理、实时更新，并提供设施分组、设施数据统计和设施数据查询等功能。
6、对路灯的亮灯率、节电率等信息进行统计分析，统计工单的完成率，对各类设施的故障率进行统计分析，为路灯管理决策者提供合理的辅助决策。
7、结合城市空间信息数据对全市进行节能规划，并进行用电量、节电量进行统计，形成节电评估。
8、通过三维地图展示，直接观察路灯与周围环境的匹配情况。
9、系统以二维地图显示方式详细展示城市空间信息地图，包含路灯、管线及相关部件的准确位置信息，在照明工程施工时，可以提前规划施工区域和施工方案，也可通过移动终端应用，导出施工图的方式辅助工程施工。
10、与电力、公安、城管等委办的信息系统进行对接，提供虚拟规划、城市安全保障等附加服务
3.2 系统组成
城市照明智能管理系统组成如图2所示，包括一平台和五应用分系统。由以城市空间信息数据、地下管网数据、路灯专业数据和动态监测数据为基础的智能照明信息服务平台、以物联网为核心的设备监控分系统、以路灯专业数据为基础。
的设施管理分系统、以路灯管理部门业务流程为引擎的生产管理分系统、以现代地理信息系统（GIS）为载体的城市照明设施可视化的亮灯策略管理分系统和以数据统计分析为基础、提高政府监管能力的绩效评价分系统组成。
3.2.1 智能照明信息服务平台
智能照明信息服务平台是以城市空间信息数据、地下管网数据、路灯专业数据和动态监测数据为基础，利用平台的存储能力、计算能力、信息交互能力提供二三维地图展示服务、路灯信息查询服务和路灯数据分析服务，实现路灯管理过程中相关信息的查询统计和二三维地图管理与基本操作等功能，同时，以服务的形式为应用服务系统提供各类数据服务。
3.2.2 设备监控分系统
设备监控分系统以物联网技术为基础，结合基础地理信息、城市空间信息、地下管线信息以及路灯基础信息，采用传感器技术、远程控制技术等各种信息化手段对路灯的电流、电压、照明强度等路灯主要参数进行实时监测，并对路灯输电线路、配电箱等输电设备的输电状态以及完整性进行实时观测，同时将故障点信息与报警信息及时上传，从而保证整个路灯用电线路的安全性。具备根据采集到的环境状态信息对路灯的配照方案进行智能调节的功能。
3.2.3 设施管理分系统
设施管理分系统能够对路灯设施的现有库存、使用状态等信息形成全信息化的管理。该系统可以对路灯设施的安装、维护、管理过程中所涉及到的购买入库、使用出库、设施维修使用和设施报废等过程形成全信息化的管理；同时提供设施状态查询功能，可以通过该功能对路灯设施的工作状态、物理属性和管理属性等信息进行查询，并能够在二、三维地图上对路灯设施信息进行展示。另外，还可以按类型、工区等不同的分组方式对路灯设施进行分组查询。
3.2.4 生产管理分系统
生产管理分系统的系统功能是根据设备监控分系统中获得的故障点精确位置信息在线形成维修工单，并将工单及时派发给维修站，或者通过移动派发将工单直接派发到维修人员手中。另外，生产管理分系统允许市民进行故障报修，从而实现报修管理功能。同时，为路灯维修过程中维修人员的临时通电等请求进行信息化流程审批，并将路灯设施的状态进行更新，上传至智慧路灯信息服务平台。另外，该系统能够为日常的亮灯、稽查等流程提供全信息化的流程审批。
3.2.5 亮灯策略管理分系统
亮灯策略管理分系统为照明设施的日常开关灯提供预设策略接口，通过该接口对路灯日常的开关灯策略和节能策略进行预先设定，并支持优先级设定和策略组设定，并支持快捷配置功能。同时，结合城市空间信息系统的三维数据对节电效果进行可视化的直观展示，并可以通过该功能对预设的开关灯策略和节电策略的照明效果进行直观评估。
3.2.6 绩效评价分系统
绩效评价分系统以设备监控分系统监控得到的监控数据为基础，实现报警数据、设备采集数据、上电时间数据等的管理。具有将系统内的监控数据以统计图表的方式进行展示，支持数据的年表、月表的切换展示。支持对用电量、节能率、亮灯率等数据的统计报表展示。同时，系统具备可扩展模块，具备多种信息采集和展示接口，可扩展进行照度测量、PM2.5测量，空气湿度探测、酸雨监测，温度监测，位置分享功能。
4 结语
本文针对城市照明设施的管理需求，采用数据挖掘技术、地理信息技术、物联网等信息化技术，对城市照明管理系统进行研究探讨，提出了城市照明智能管理系统。
城市照明智能管理系统在城市空间信息、地下管网、基础地理信息数据的统一平台上，结合各类路灯专业信息，实现照明设施全数据立体化展示，实现城市照明设施数据管理和控制一体化，从而提升城市照明设施规划、建设、管理和维护水平，全面保障市民夜间生产、生活需要，对提升城市形象、促进社会发展具有重大的现实意义。