摘 要：本文论述了天津市城市夜景照明控制系统总体要求、系统功能、系统组成和系统扩展等问题。
关键词 夜景照明 控制系统
一、城市夜景灯光统一启闭控制概念及提出
夜景灯光建设与管理水平是一个城市、一个地区改革开放的重要窗口，是一个城市经济发展的外在表现，是一个城市文化底蕴、文明程度的集中体现，更是一个城市科研能力、科技应用的重要标志。
近年来，城市夜景灯光建设与夜景灯光管理中经费不够足、设施不配套、关系不协调、手段不完善的问题日益突出。特别是重建设，轻管理的观念还比较普遍；控制手段落后、管理成本过高的情况没有根本性的好转。诸如此类，严重制约和束缚了管理工作的实施。它是各大城市夜景灯光建设、管理中面临的一个现实问题，也是必须解决的一项紧急任务，已引起了夜景灯光管理部门的高度关注。
随着城市管理规模和范围的不断扩大，采用智能方式替代手工操作、人工管理夜景灯光的方式，从而达到提高管理效率和降低运营成本已成为必然趋势。21世纪是以科技创新为主导的世纪，利用科技手段对夜景灯光统一启闭控制系统进行灯光启闭的遥控、遥感、遥测管理是完全可行的。目前我国南方沿海一些经济发达的城市，如上海等地已采用了夜景灯光启闭的统一控制，对城市夜景灯光的管理带来革命。控制系统的建立，不仅可以大大提高城市夜景灯光的管理水平和管理效率，提升管理工作的现代化、规范化和智能化水平，还可以有效地降低管理成本，在系统扩展、服务社会、增加收入等方面也取得了显著的效果。
1995年初，天津市委、市政府提出了“白天绿起来，晚上亮起来”的城市建设管理工作目标，1996年12月，立昌同志又提出了“让天津夜晚亮起来”的要求，为我市夜景灯光建设、管理和发展提供了依据和可能，夜晚亮起来的基础是设施建设，亮起来的手段是加强基础建设、提高管理的手段。天津市作为北方重要的港口城市，如一颗耀眼的明珠矗立在美丽的渤海湾。
夜景灯光智能管理系统含盖了信息资源管理系统、无线控制系统、终端监视系统、远程图像监控系统、GIS地理信息系统和集群高度系统等多种高科技领域。系统能够定时、手动、遥控开启受控终端，图文并茂地、实时地显示各终端的工作状态，传输重点部位的实时图像，完成数字通信与语言通讯任务，还可以利用地理信息系统显示道路、地区的管理状况、户外广告设置、景点布置、街道整修等等，可以快速、准确地分析、统计、查询、提取各种相关数据，使城市管理工作上升到更高的水平。
二、系统总体要求
考虑到夜景灯光统一启闭控制系统的特殊性、必要性和可靠性，必须遵守以下原则：
1.可靠性原则。可靠性是本系统的根本。必要时应具备多渠道、多方式控制，确保系统的可靠。
2.成熟技术原则。必须提供成熟的系统方案和技术、设备。应重点考虑当今的主流技术和设备，保证系统的稳定性、合理性。
3.安全性原则。系统传输部分应具有良的的抗干扰、抗骚扰和抗攻击的功能。
4.开放性原则。全部采用标准接口和协议，兼容异种机型和操作系统。
5.可扩充性原则。能够方便地调整系统各节点，并预留可扩充的空间，视需要逐步扩充和搭建其他平台。
6.实用性原则。兼顾系统产品性能、价格比，不刻意追求最高产品与配置，但也应避免使用淘汰产品。
7.适应恶劣环境原则。设备应能够在-30℃～50℃稳定工作。
8.系统相对独立原则。减少系统对其他系统的依赖和依附，能够独立进行控制和操作。
三、系统功能
1.集中控制功能。控制平台提供对远程受控终端、无线数传通讯系统、语音通讯系统、GIS信息系统、图像传输系统和大屏幕显示／监控系统的统一控制功能，并对整个系统的基础资料提供管理功能。包括：
控制平台与无线数传／语音通讯设备的连接、控制和信息管理；
控制平台与受控终端设备运行、安全的监控及声光报警和信息管理；
控制平台与图像传输系统的连接控制及图像信息的管理；
控制平台与地理/图像信息切换的管理。
2.受控终端远程无线控制功能。控制平台提供通过无线数传通讯系统对远端的受控终端（夜景灯光启闭设备）进行远程无线控制的功能。包括：
对远端的受控终端进行遥控开启；
对远端的受控终端的运行状态进行监控，发现异常情况，及时提供声光报警；
提供操作人员可选用的应急处理方案；
控制平台自动或定时对受控终端的运行状态进行扫描，受控终端根据控制平台的指令，检测相关数据，并回传控制中心。
3.GIS信息管理功能。GIS信息系统提供天津市区高精度矢量地图上的系统监控线路／节点信息的管理功能。包括：
各受控终端的启／闭信息监测和信息管理，报警线路信号设置等；
夜景灯光分布（可精细到每个灯光设施的属性内容）描述及信息管理；
实时或定时图像传输点的分布、图像传输系统覆盖范围描述及信息管理；
城市基础信息管理；
图层、区域的标识物统计、分析、查询。
4.高精度图像传输功能。系统在各重要图像监控点设立摄像头，通过专网或公网网络将图像回传到控制中心的大屏幕上，并与控制平台连接，通过控制平台对所接收图像进行管理。
5.大屏幕高清晰显示功能。通过控制平台的控制，对远端图像监控点摄取的图像按要求的方式进行切换，上传到大屏幕上。
6.控制中心通过控制平台和语音通道，同时与各单位、部门的管理人员实施通话，对巡查车辆进行指挥。
四、系统组成
（一）系统方框图
（二）系统结构
（三）地理信息控制平台：
系统功能模块结构方框图如下所示：
1.集中控制平台概述：
集中控制平台是整个控制系统的灵魂，该平台决定了整修系统应用的命运。应重点考虑系统的先进性、可靠性、易用性。拟搭建基于WINDOWS 2000环境下的集中控制平台，对无线数据传输系统、地理信息管理系统、图像传输系统及大屏幕监控系统采用统一界面集中控制设计，将MAPINFO开发平台、SQL SERVER数据库、GIS信息管理系统以及各种媒体的通讯进行集成，提供高可靠性、高扩展性的软件环境，完成对整个夜景灯光管理系统的智能化管理。
2.地理信息(GIS)系统：
采用世界上最为完备、功能强大、全面而直观的信息可视化系统MAPINFO为开发平台，对用户系统集成开发制作，实现可视化空间数据和属性数据的统一数据库管理。系统具有以下特点：
a.系统操作简单方便，每一步都有清晰的提示栏，引导使用者正确操作。
b.系统数据维护方便，数据库采取开放性数据，可与多种数据格式兼容，甚至可接受大型GIS软件的数据。
c.采用用户权限机制，确保系统安全可靠。
d.系统采取功能模块化设计，因此具有良好的自维护、自扩展功能。用户可以使用系统提供的接口对系统进行二次开发，从而可以灵活满足需求的变化。
e.输出的功能强大。用户可以使用“所见即所得”的方式以高质量输出当前地图，也可以使用坐标确定范围来输出指定的图纸。系统与MICROSOFT OF
FICE的无缝集成可使用户方便地输出各种统计分析报表和图表。用户还可以将地图以其它格式如图元格式、MAPINFO格式等进行输出。
f.系统提供丰富的地图工具，如放大、缩小、选择、移动、中心点、全层显示等地图浏览工具和画点、画线、画矩形、画圆形、画多边形、表格制图等制图工具以及图层管理、比例尺、测量距离、图例显示、视野范围、栅格显示、坐标控制等地图管理工具。使用这些地图工具，用户只需使用鼠标单击，就可完成相应的操作，十分方便。
g.独特的纵剖及横剖工具。用户可以任意对地图位置进行横剖或纵剖，系统将生成生动的模拟图，使用户对地下管线、建筑及地上各种设施的分布情况及趋势等有一个直观的了解。为管线的科学规划提供强大的辅助作用。
h.查询分析功能强大。用户可根据不同的查询方式如道路查询、分布查询、综合查询等方式迅速得到所需的属性数据统计，然后使用系统的数据分析向导，一步一步完成设置，即可生成图文并茂的分析结果，并可打印输出。
i.系统专门提供了房产管理和土地管理功能。使用这些功能我们可以对企业所有房屋进行方便的查询、统计、定位等操作，为规划管理部门全面、直观、简单的掌握全局建筑提供了方便的工具。实现足不出户即可对建筑位置实现初步规划。
3.地理信息（GIS）系统结构
此地理信息系统采取的是功能模块设计。从功能上划分，它可以划分为两个主要的功能模块：系统管理和地理信息管理。
系统管理主要为用户提供一些自定义设置的接口，系统管理员可以使用这些接口对属性进行修改或增加删除系统的用户，也可以在这里对地图数据进行备份和转储。
地理信息管理则包括了此系统最主要的功能，包括：地图的建立、编辑、输出、打印；数据的绑定、更新、查询、统计、分析、结果输出；以及缩放、移动、选择、绘图、中心、图例、比例尺、视野范围、全层显示等丰富的地图显示控制工具。
系统基于WIDOWS 2000操作环境的友好界面，使管理者非常易于上手。
4.GIS系统在本方案中的应用主要包括：
A、远程控制功能。对监控范围内的夜景灯光线路实行在线启闭（在电子地图上激活目标线路，设置启闭状态。）并对设备进行启闭计划管理，制定计划表单。在常规状态下，系统按计划表单运转。
B、声光报警功能。对各受控终端进行定期巡回扫描，发现异常，及时启动报警程序，在电子地图上将该线路进行声光提示。
Ｃ、基础信息管理功能。对管理对象的各个目标（各道路、桥梁、广告牌、各段电源线路、各受控终端等）进行分层标注，并对每个标注目标进行属性管理，使整个系统不仅提供地理信息系统的直观图效，并可在线提供该目标的基础信息资料，更可以提供设定范围内各种锁定目标的统计报表（如电线长度、广告牌数量、摄像头个数等）全方位、多侧面的提供给管理者所关心的信息资料。
D、户外广告管理功能：提供对户外广告审批、档案管理、发布期限等信息的综合管理。
E、权限管理功能。对系统内的操作人员实行权限分级管理，不同级别的操作人员，对系统的操作权限可以根据规划进行设定，使其对系统操作的内容得到合理的分配和控制，从而达到对系统安全、可靠性的控制。
F、定期备份功能：由于系统资料的数据量较大，系统可以根据需要，对系统数据进行选择备份或完整备份，为系统的可靠运行提供信息资源的储备。
（四）无线数据通讯及智能控制系统：
1.控制原理：
夜景灯光无线数据通讯系统是智能控制启闭、监测的载体，应达到工业控制标准。主要分为控制中心和受控终端两大部分。其中受控终端受可依照控制的地域、范围和对象，设立若干个。
控制中心及受控终端方框图如下图所示
(2)具有较高的可靠性。为提高系统的可靠性，系统对各终端控制的地址码采取FSK方式调制和解调，提高了码元速率，并生成副载波信号和比较电平，形成调频信号，有效解决了因电磁环境恶劣、易产生同频组合干扰、编码纠错能力差、易发生错误动作或不动作等可靠性较低的问题。通过加密、解密措施，可保持较高的系统可靠性。
(3)具有智能遥测回传功能。系统对指令信号的执行情况进行定时检测，启闭情况一目了然。其遥测信号的检测点设在靠近光源的供电线路中，有较强的准确性。
(4)具有较为直观的特征。控制中心采用计算机和地理信息平台，是现代技术在夜景灯光管理中的具体应用，控制方法简单、快捷、直观、准确。
(5)具有三重控制方法。系统采取三种控制方法，正常情况下由系统定时启闭，需要时由控制中心无线遥控启闭，必要时由商家自行启闭。
(6)具有单一受控终端多路控制的特点。
(7)具有经济、实用的特点。
4.主要设施和部件：控制计算机主机、收发信机、接口电路、FSK调制解调、加密解密、地址编解码器、稳压电源、机箱、高架天线及机柜等。
(五)图像传输系统及大屏幕监控系统
1.图像传输系统：
(1)、系统介绍：
为了对夜景灯光进行直观的管理，需要在该场所安装摄像机或CCD摄像头。提供超静音、360°方位角、高速与变速旋转、自动聚集、自动光圈、自动翻转等功能。摄像机或摄像头为彩色、低照度、高分辨，采用5～20倍以上变焦镜头。
图像传输系统采用光纤、GPRS电信公网或无线专网方式传输。
(2)控制方式：
控制方式采用先进的硬盘录像系统，可实现远端云台、变焦、变距等控制；对录像或回传的照片具有回放查看功能，可按年、月、日、时、分等设定查找目标，快速查找。另外，可对监视时的画面质量进行调控，以保证所看到的画面的清晰度。
2.大屏幕监控系统：
(1)系统介绍：
监视显示系统采用CRT、LED、LCD、背头影或PDP（等离子显示器）均可。
在当今的显示设备中，PDP以它独用的高对比度、更鲜明的图像、更大的可视角度和超轻薄的机身逐渐吸引人们的目光。PDP提高了亮度和对比度，体现出更高水平的多媒体显示，具备多媒体展示的必要条件：高质量的图像、多信号输入源、内置声音功能和噪声小等，充分体现出高清晰度多媒体显示终端的优势，特别适用于包括会议室展示、电子地图、会议电视、监控系统显示等多媒体应用。
(2)系统原理：
屏幕控制系统提供输出大屏任意放大显示的可编程驱动程序，以充分利用大屏幕墙的高分辨率来显示超大信息量的系统信息，可对各种应用软件所生成的图像在组合大屏幕上进行放大、缩小、自由跨屏、移动显示，实现各种信息在大屏幕墙上资源共享与联动。
该系统支持超过高分辨率图像显示，可利用全屏显示超高分辩率的大型完整电子地图画面，且所有在墙上的图像，无论大小，清晰度不会丧失。同时可实现与配电自动化系统、配网自动化系统、GIS信息管理系统、视频系统等集成，也可方便配合与各系统的开发商一起实现网上计算机以主动方式进行控制、显示等各种应用环境。该系统支持多用户操作，具有屏幕保护功能，并能人工或软件触发恢复多亮屏。
(3)结构框图：
该系统方框图如下
五、系统扩展
考虑夜景灯光管理的工作任务、特点和发展，系统应符合智能网（IN）的基本要求。
扩展如下功能：
1.全市市容环境管理办公自动化系统及全市灯光施工企业和广告公司网络办公系统。
2.全市户外广告、夜景灯光、街道整修和地上设施等市容环境管理、规划、设计等应用数据库（层）。
3.市、区审批项目的联合审批系统。
4.全球卫星定位（GPS）系统对城市管理车辆、人员动态的监控，立面、平面设置物的测量、定位等方面的应用。
5.全市市容环境管理部门及执法队伍的指挥系统。
6.全市灯光施工企业和广告公司通讯联络系统。
7.全市灯光施工企业和广告公司网站
8.其它市容环境管理相关系统的建立。