城市照明设施动态、 智能化监控管理系统新技术与新趋势概论扬州市城市照明管理处梁云王士标贺新军摘要文章试图对构建城市照明动态、 智能化监控管理系统的各要素， 作全景式概括说明。 目的在于促进城市照明自动控制系统的深入研究， 满足新能源、 新光源技术革新形势下城市照明设施管理的新需求。 从单灯控制、 Ｇ ＩＳ 系统、 智能电网及物联网欧宝电竞、 绿色照明四个方面分别论述了城市照明动态、 智能化监控管理系统的功能及相互关系， 略述了各个方面所涉及的相关技术及发展状况， 重点突出目前城市照明行业比较关注的智能监控和绿色节能两个关键环节。关键词照明设施...

　　城市照明设施动态、 智能化监控管理系统新技术与新趋势概论扬州市城市照明管理处梁云王士标贺新军摘要文章试图对构建城市照明动态、 智能化监控管理系统的各要素， 作全景式概括说明。 目的在于促进城市照明自动控制系统的深入研究， 满足新能源、 新光源技术革新形势下城市照明设施管理的新需求。 从单灯控制、 Ｇ ＩＳ 系统、 智能电网及物联网、 绿色照明四个方面分别论述了城市照明动态、 智能化监控管理系统的功能及相互关系欧宝电竞， 略述了各个方面所涉及的相关技术及发展状况， 重点突出目前城市照明行业比较关注的智能监控和绿色节能两个关键环节。关键词照明设施单灯监控Ｇ ＩＳ 智能电网物联网绿色照明近年来， 伴随我国城市化进程的不断推进， 人们对城市照明的关注度逐年提高， 对其功能特性， 无论从专业技术还是管理服务方面， 都提出了更多更高要求。 “三分建设欧宝电竞、 七分管理” ， 随着城市照明设施规模的不断扩大， 数字化城管工作的深入推进， 如何对城市照明设施进行动态、 智能化管理， 成为一个新的课题，摆在了所有城市照明人面前。源于对城市路灯进行自动控制的要求， 从二十世纪九十年代发展而来的路灯“三遥” 系统， 将计算机技术与通信技术相结合， 实现了对城市每个单条路段的照明设施自动远程监控的目标， 从而大大节省了人力物力， 提高了工作效率， 在照明设施自动化管理方面迈出了一大步。 而随着科技进步， 经济结构的转型， 国家在改善城市人居环境， 特别是城市照明方面， 大力提倡发展新能源、 采用新光源、 应用新技术推进节能减排， 最终实现绿色照明， 为适应这一新的形势， 城市照明设施监控管理系统也面临新的问题和发展机遇。如上所述， 本文仅就目前城市照明设施管理新技术应用的热点问题， 进行初步的理论探讨， 为将它们应用于城市照明设施管理的实践打开思路， 提供参考。１单灯控制技术与照明设施控制精细化研究单灯控制技术的意义在于： 与无线网络技术相结合， 摆脱现有照明控制技术对线缆的依赖（ 可与现有的单灯电力载波技术进行互补）， 实现照明设施管理活动的全天候、 广覆盖； 利用飞速发展的嵌入式技术， 精简现有照明控制技术的调控器件， 实现照明监控终端的微型化； 结合各种电力电子测控技术， 对太阳能光伏、 Ｌ Ｅ Ｄ 等新光源照明设施实施精确的监控，将新能源路灯、 以Ｌ Ｅ Ｄ 为代表的第四代光源纳入城市照明管理（ 监控）体系。研究单灯控制技术的主要目的在于： 改进现有城市照明按路段、 回路控制的技术， 将监控末端进一步延伸到每一盏灯、 每一段电缆， 在此基础上实现测控、统计、 节能、 防盗等管理活动， 以满足更加精细（ 单灯）、 更加高效（ 节能）、 更加灵活（ 无线网络）的现代城市照明管理需求。城市照明单灯技术主要包括： 无线射频技术、 条码技术； 长距离广域网、 城域网及短距离局域网等通信网络技术； 各种普通及高级电力电子测控技术； 关键的控制终端（ Ｒ Ｔ ｕ ）嵌入式及传感器（ Ｓ ＩＣ ）技术等。城市照明设施工作于室外， 对传统成熟的照明产品（ 主要指Ｈ ＩＤ ）来说， 其对工作环境的要求相对宽泛， 监控管理要求不高（ 仅在控制箱、 回路级）。 但相对２ ０ １２中国道路照明论坛（ 第八届）论文集２５７ ］智能盖盏瓣ｎ。 ｃ。 ｎ咖。耗能高， 单体故障影响虽小， 而监控失效则影响面大，而单灯照明控制技术可在保证可靠＆ 全照明条件下，最大限度地满足按需照明。单灯控制技术对传统线缆照明方式的意义除了精确， 更重要的还在于节能及人性化照明， 利用先进的智能化控制技术（ 如稳压或调压技术）， 在保障传统照明光源的正常工作寿命栅， 进行Ｔ ＰＯ （ Ｔ ｉｍ ｅ／Ｐ ｌａ ｃｅ／Ｏ ｃｃａ ｓｉｏ ｎ ）动态、 智能化照明管理。单灯控制技术对以太阳能光伏、 风能等以新能源为动力的城市照明新成员来说， 能够保证其电源系统安全高效地采集动态变化的外部能源， 并保证其蓄能系统智能化地储放并加以利用。 另一方面， 新能源照明产品敏感而精密的电子器件如何全天候地工作于户外的恶劣条件， 一直都是困扰其成规模、 长时期使用的难题。 以扬州市为例， 前些年在一些公园及河边绿地安装的太阳能灯具， 因长时间缺乏有效的管养维护， 器件损失严重（ 故障或被盗）， 不仅发挥不了照明功能， 还造成破坏景观、 重复投资等不良后果。对以Ｌ Ｅ Ｄ 照明为代表的第四代照明新光源来说， 其与太阳能光伏等照明产品同样造价不菲， 对电压、 温度等工作环境、 因素的苛刻要求， 同样需要在其工作时， 对单灯进行更加精确的监控和灵活的调控。 否则， 当产生器件性故障时， 损失将不可挽回。单灯控制技术的核心在于对电流、 电压等电量参数的采集、 分析和控制、 调节。 下面举一个微控制器与电子镇流器结合实现荧光灯节能控制的例子：监控终端包括电子镇流器、 微控制器、 射频收发芯片及天线。 电子镇流器的功能包括接收从微控制器来的控制信号实现灯的开关， 调光； 检测灯电流异常，并把信号传输给微控制器。 微控制器的功能包括： 接受从镇流器控制器传来的信号， 经过处理后通过射频芯片利用无线传感器网络经过多跳的形式将数据传输至控制节点， 供用户进行分析和解决问题； 接受用户的广播或指令， 把指令发送给镇流器控制器， 包括启动或者关闭镇流器， 设定时间信号， 设定调光级别等。 如图１所示：通过控制ＩＲ ２１５９ 的９ 脚（ Ｓ Ｄ ）可以开关ＩＲ ２１５９ 。２ ５８２０ １２中国道路照明论坛（ 第八届）论文集图１结构框图图２微控制器与电子镇流器工作原理图微控制器通过检测异常状态和根据用户输入判断开启还是关闭ＩＲ ２１５９ 。 检测系统异常状态的信号有两路， 灯管输出和通过ＩＲ ２１５９ 的Ｆ Ｍ ＩＮ 脚的信号。 灯管输出信号指示灯管良好或者己经损坏或者根本不存在。 当灯管坏掉或者不存在时候， 灯输出信号被电阻拉高为Ｖ ｃｃ， 关闭ＩＲ ２１５９ 。 当灯管状态良好或者更换新灯时候， 由于灯管电阻较小， 该信号将输出Ｏ Ｖ ， 重新开启ＩＲ ２１５９ 。 通过检测ＩＲ ２１５９ 的Ｆ Ｍ ＩＮ 管脚的状态， 可以判断芯片的工作情况， 如果Ｆ Ｍ ＩＮ 输出低则说明ＩＲ ２１５９ 芯片处在关闭状态， 输出高则说明ＩＲ ２１５９ 芯片工作正常。微控制器的Ａ Ｄ Ｏ 端口可以通过照度仪采集灯的亮度的输出以及环境亮度， 调节ＩＲ ２１５９ 的Ｄ ＩＭ 管脚的输入的电压（ Ｏ ． ５５ｖ ）照明动态， 控制ＩＲ ２１５９内部的压控振荡器， 可以实现对荧光灯调光０ ． ５Ｖ 对应ｌ％的灯功率， ５Ｖ对应满负荷功率。 利用微控制器的定时器可以输出各种占空比且周期可变的脉宽调制波形， 这样对于设定的Ｒ 和Ｃ ， 可以通过调节占空比和周期输出需要的脉宽调制波形对Ｃ 充电来达到调光的目的。 单灯控制技术的延伸：（ １）与光控、 ３Ｇ 、 视频等技术联接， 利用遥视功能立现照明场景。（ ２）与射频、 条码等技术结合， 进行现场数据库（ Ｌ Ｄ Ｂ Ｍ ）管理。２ Ｇ ＩＳ 技术与照明设施管理数字化所有城市照明动态、 智能化监控管理工作， 必须建立在一个信息化集成平台之上（ 中电科技集团公司五十所提出“城市照明数字化综合管理平台” 的概念，囊括城市照明日常维护管理、 应急机制、 预案化处理、 精细化管理、 辅助决策和办公自动化等全方面管理活动），而Ｇ ＩＳ 技术则是构成这个数字化信息平台的核心。为满足对城市照明设施进行精细化管理的需求，近年来国内各城市照明管理单位兴起了对城市照明地理信息系统（ Ｕ ｒｂａ ｎＬ ｉｇ ｈ ｔＧ ＩＳ ）的开发研究。 城市照明地理信息系统属于城市地理信息系统（ Ｕ Ｇ ＩＳ ）的一个分支， 碱市地理信息系统也即所谓数字化城市（ Ｄ ｉｇ ｉｔａ ｌ Ｃ ｉｔｙ ）， 属于虚拟现实（ Ｖ ｉｒｔｕ ａ ｌ Ｒ ｅａ ｌｉｔｙ ）技术范畴。城市地理信息可以分为两类： 基础地理信息和专题地理信息， 前者包括各种平面和高程控制点、 建筑、道路、 水系、 辖区、 分界、 地形、 植被、 地名及某些属性信息等， 用于表示城市基本面貌并作为各种专题信息的载体； 后者是指各种专题性城市地理信息， 包括城市规划、 土地利用、 交通、 综合管网、 商业、 旅游、 居住环境、 照明状况等， 用于表示城市某一专业领域的空间分布及规律。城市照明对Ｇ ＩＳ 系统的引入意义在于将对照明设施分散的点的微观控制， 上升到全局性的层、 面、 体的宏观把握， 以此辅助城市照明设施管理的各项决策，做到眼中有图、 心中有“数” 。在Ｇ ＩＳ 的近期发展中， 对多媒体数据类型的集成以及Ｇ ＩＳ 在互联网企世内部局域网环境中的应用， 对城市各专业部门有着重要影响。 Ｇ ＩＳ 中图像、 视频、 航测圈和声音的集成能加深各专业工作者们对他们所从事行业问题的理解。 Ｇ ＩＳ 和虚拟现实的集成使各专Ｉｎ ｔｅ ｌｌｉｇ ｅ ｎ ｔＣｏｎ智ｔｒ能ｏｌ控制ｒＩ业领域工作者能够身临其境地体验他们的工作空间。例如： 在已建成使用的常州市城市照明Ｇ ＩＳ 系统中，就提出了对照明环境（ 建筑物、 景观等）进行三维展示和操作的需求， 而正在研究改进的新一代城市照明监控系统中， ３Ｇ 和Ｇ Ｐ Ｓ 空间定位系统都将有一显身手之地。 不久前， 扬州市某公司刚刚开发出三维城市电子地图Ｇ ＩＳ 系统， 笔者认为： 城市照明Ｇ ＩＳ 技术中三维技术、 图像、 视频等多媒体技术在城市照明前期规划、 城市照明工程的设计和实施、 以及城市照明设施的管理和监控方面， 其应用前景都将大有可为。借助于万维网和Ｇ ＩＳ 系统， 政府主管部门甚至普通市民都可以全过程地参与到城市照明的规划建议等管理活动中来， 以前他们需要到相关部门去了解， 然后提出自己的意见。 而现在， 他们能借助于万维网在办公室和家中随时看到它们。 现代网络技术的成熟有助于基于多媒体的多部门协作式系统的发展。Ｇ ＩＳ 技术包括地图测量技术、 平面及三维Ｃ Ａ Ｄ 技术、 软件编程技术、 Ｇ Ｐ Ｓ 定位测控技术等， 是实现数字化城市的基础， 城市照明设施作为一项重要的城市市政公用设施， 其数字化程度反映了一个城市现代化管理水平。３物联网、 智能电网技术与照明设施运营智能化物联网、 智能电网技术包括各种高级电工电子技术、 射频识别技术（ Ｒ Ｆ ＩＤ ）、 传感器技术、 各种贮能节能技术、 网络通信技术等。最近， 由国家电网（ Ｓ Ｔ Ａ Ｔ ＥＧ Ｒ ＩＤ ）提出建设坚强统一智能电网的规划， 并已开始在全国范围内逐步推广。 其中， 坚强主要依靠一次设备， 而智能要靠二次设备， 统一则体现了技术标准的统一。 其基本特征： 安全、 可靠、 高效、 低污染、 自我调节和自愈能力。 坚强智能电网将使不同种类的电力供应者和不同目的电力用户的要求得到满足， 极大地优化电力资源配送， 并进一步提高电网服务能力。目前， 智能电网中通过无线网络实现数据传输、信息处理和客户感知的应用无处不在。 它需要一个广２０ １２中国遒路照明论坛（ 第八届）论文集２５９ ］智能盖盏ｉｇｅｎ。 ｃ咖ｍ 。泛的用户群覆盖、 高效友好的无线网络帮助实现与广大用户的交互式互动。智能电网的功效包括： 一是能够实现双向互动的智能传输数据， 实行动态的浮动电价制度； 二是可以利用传感器对发电、 输电、 配电、 供电等关键设备的运行状况进行实时监控和数据整合， 遇到电力供应的高峰期之时， 能够在不同区域间进行及时调度， 平衡电力供应缺口， 从而达到对整个电力系统运行的优化管理； 三是智能电网能够将新型可替代能源接人电网，比如太阳能、 风能、 地热能等， 实现分布式能源管理；四是可以提高供电效率， 减少能量损耗， 改善供电质量， 解决电网商业化运转； 五是智能电表可以作为互联网路由器， 推动电力部门以其终端用户为基础， 进行通信、 宽带业务或视频传播服务。智能电网被形象比喻为电力系统的“中枢神经系统” ， 城市照明管理部门可以与电力部门展开密切合作， 实现网络互联、 数据共享。 通过使用传感器、 计量表、 数字控件和分析工具， 自动监控照明电网， 优化照明电网性能、 防止断电、 更快地恢复供电， 城市照明管理部门对照明设施的使用管理可以细化到每个联网的供配电装置。物联网（ ｔｈ ｅ Ｉｎ ｔｅｌｎ ｅｔｏ ｆｔｈ ｉｎ ｇ ｓ）的定义： 通过射频识别（ Ｒ Ｆ ＩＤ ）、 红外感应器、 全球定位系统、 激光扫描器等信息传感设备， 按约定的协议， 把任何物体与互联网相连接， 进行信息交换和通信， 以实现对物体的智能化识别、 定位、 跟踪、 监控和管理的一种网络。 物联网的实质在于“让物说话” ， 面对数量庞大的城市照明终端设施， 物联网技术的引入， 将可能有效解决困扰城市照明行业多年的设施统计、 巡查及防盗问题。城市照明动态、 智能化监控管理系统处于智能电网用户侧， 物联网的应用端。 如何达到实时性要求（ 人工干预）与效率（ 自动运行）的平衡是判断其智能化程度的主要标准。像国际上流行的全数字智能路灯节能控制技术（ 即智能光源降压一稳压一调光技术）， 它通过测取城市道路车辆及行人的“时间一车辆（ 人）” 统计规律， 获取相应的照度调整率， 依此来设计计算机的控制程２ ６ ０２０ １２中国道路照明论坛（ 第八届）论文集序， 根据照度调整率， 从某一时刻开始， 平滑地对路灯输入电压， 进行动态调整， 使路灯输入电功率与实际照度要求达到最佳匹配， 如飞利浦公司的Ｃ ｈ ｒｏ ｎ ｏ ｓｅｎ ｓｅ系统（ 利用自动控制器和信号控制器组成的系统， 可通过环境检测， 按时间或照度自动对道路照明系统进行调光或开关）、 西门子公司的路灯节能定时控制装置（ 节能定时控制装置与变功率阻抗式电感镇流器配套使用在路灯照明控制中， 启动装置后， 经过一定的延时， 可自动调整镇流器的阻抗达到降低路灯输出功率的功效）等。 其应用前景令人向往， 但在城市照明行业的普及还缺乏有说服力的工程实践检验， 另外， 性价比也是关键因素。４ 绿色照明技术与照明设施服务人性化建立动态、 智能化城市照明设施监控管理系统， 其最终归宿， 在于为城市居民提供更人性化的功能服务。绿色照明是一项系统工程， 人类文明的历史证明： 照明的历史也是人类利用最新科技成果的历史。笔者认为： 绿色照明应包含可持续照明和人性化照明两个范畴， 绿色照明技术应包括各种新能源、 新光源技术、 节能及环保技术， 以及具有人工智能的各种照明电器控制技术等。可持续照明要求在能源紧缺的现代社会， 减少过度的商业照明...欧宝电竞欧宝电竞