智慧照明建设经验

59SmartCity学组风采一、基于智慧照明的新型照明管理体系1.城市照明是城市的重要基础设施和形象体现，迫切需要利用信息化技术提高管理水平城市道路照明和城市亮化是体现城市形象的重要标志，它对于美化城市夜景、夜间交通和保障社会治安起着非常重要的作用。随着现代化经济和社会的高速发展，作为城市基础设施和城市景观——路灯的建设和管理，越来越受到各级政府和社会各方面的高度重视。随着各地城市建设的飞速发展，装灯数量、线路长度、覆盖范围都有了大幅飞跃，随之而来的是城市照明管理的难度越来越大，运营成本也越来越高。传统的管理工具和管理方式存在精细化管理水平不高等方面问题，因此迫切需要利用先进的信息化技术，提升日常管理效能和应急处置能力。2.城市照明是智慧城市落地的关键环节之一在智慧城市建设中要求运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市市政基础设施的各项关键信息，从而对包括民生、公共安全、城市服务在内的各种需求做出智能响应。其实质是利用先进的信息技术，实现城市智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续成长。路灯作为市政基础设施的重要组成部分，是智慧城市落智慧照明建设经验文/中国电子科技集团公司第五十研究所上海五零盛同信息科技有限公司60SmartCity地的关键一环。3.智慧照明是实现绿色照明战略的必由之路节能高效的绿色照明是今后城市照明的必然趋势。《“十二五”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，以保障和改善民生作为加快转变城市照明发展方式的基本出发点，在满足城市照明基本功能的前提下降低照明的单位能耗，提高城市照明的质量和节能水平，实现城市照明发展方式的转变。在提高城市照明质量的同时降低能耗，这对照明节能提出了很高的要求。节能方式包括设备节能的硬节能和管理节能的软节能两种。硬节能取决于科技发展水平和设备改造力度，前者挖潜余地有限，后者建设投入较高。软节能通过转变管理方式，减少不必要的照明能耗，具有较好的社会效益和经济效益。这也是李克强总理所提倡的“改革红利”之精神所在。4.智慧照明是填平照明管理数据鸿沟的必备工具近年来，城市照明管理的信息化建设非常迅速。随着“数字照明”的发展潮流，照明管理部门利用计算机和网络等信息技术手段管理城市照明中的各项数据，对这些数据进行存储、计算和查询，提高了城市照明管理工作效率。随着信息化的深入发展，数据鸿沟逐渐显露。一方面计算机内存储了越来越庞大的数据,如实时监控数据、照片、视频、基础资料、图纸、工作日志等，另一方面，相对于如此庞大的数据量，管理者在决策中可从这些数据获取的有效信息却并不乐观。造成数据鸿沟的原因有很多，包括各信息系统之间联系不足、信息系统和日常管理等非信息系统之间联系不足、非结构化数据自动化处理程度低、信息的查询和统计依赖于人的操作以及数据不一致等问题。5.基于智慧照明理念建设“四更”的新型照明管理体系基于国家智慧城市建设的战略背景、绿色照明的行业发展特点和照明管理处工作中存在的现实问题，对已有的城市照明监控平台进行深化开发，通过智慧照明体系对城市路灯运行线路、灯杆、灯具、光源、控制点实现全面监控，对各种资产准确查找、统计和管理，保证系统设施资料的一致性，实现系统实时监测数据共享，节约建设成本，降低施工风险，更好地发挥、利用现有路灯监控系统的平台资源，充分利用信息化技术的优势，着力于建设：“更高——照明日常维管工作更高效；更快——应急工作中故障发现和处置更快捷；更准——资产信息更精确；更省——能源和物料消耗更节约”的新型照明管理体系。二、基于多源感知、深度集成、智能决策的智慧照明综合管理系统1.智慧照明实现“智慧”的关键智慧照明实现“智慧”的关键在于：通过学组风采61SmartCity多源感知、深度集成、智能决策，发挥各子系统的外部效应，系统之间纵横联系成网，增强系统之间知识共享的密度，提高系统整体的“智慧度”。系统原理如图所示。图1智慧照明三层模型（1）多源感知把三遥监控、单灯监控、视频监控、GPS定位、RFID感知、内部巡修、外部工单等多种监控手段融于一体，多源信息集中到同一平台中，实现统一获取、统一处理、统一应用。（2）深度集成通过系统深度集成实现“1+1远大于2”的效用。系统之间通过消息互通实现系统联动，通过数据共享实现信息整合，通过GIS平台实现统一服务。（3）智能决策利用数据挖掘技术，根据数据的现状和过去推知未来，多源感知和深度集成提供的丰富数据为挖掘有价值的信息提供了可能性。2.智慧照明的“四化”建设目标系统以“资产管理精细化、工作流程标准化、应急处理智能化、决策判断科学化”为目标，对全区范围内的照明设施实施智能化监控和数字化管理。（1）资产管理精细化对照明资产信息统一采集和录入，建立规范的资产入库和编码规范，建设统一的照明资产数据库，为业务系统的建设提供有力的支撑。（2）工作流程标准化通过流程建设和制度建设，确保日常生产和维护工作始于资产数据库，终于资产数据库，确保数据的准确性和一致性。（3）应急处理智能化对紧急照明故障分为三类：大面积故障、集控箱一级的故障、特殊类型故障（如自然灾害导致），系统可自动或辅助判断故障源，迅速确定故障类型，快速通知相关人员，并调出所有需要的信息资源供指挥者参考。（4）决策判断科学化以服务决策为最终目的，提供图形化的资产查询、统计功能。通过网络化集成各种来源的信息资源；通过数理模型将信息资源自动加工为对决策有用的信息；通过准确的定位、庞大的数据库和终端控制系统，实现决策的实时、准确、科学。3.智慧照明的“三闭环”应用模式根据城市照明管理工作的特点，可以归纳出智慧照明的三个典型应用模式：（1）基于智慧照明的软节能模式对城市照明的服务对象来说，不同位置、智慧照明智能决策深度集成多源感知GPSRFID三遥单灯视频系统联动GIS平台数据整合决策建议提前预警学组风采图1智慧照明三层模型62SmartCity不同时间的照度需求不同，对应于照明管理工作，不同区片、不同位置、不同灯型、不同光源、不同线路的开关灯时间和电压高低存在不同的需求。在智慧照明框架下，软节能的运作模式如图2所示。传统的“三遥”监控系统中，通过电气参数遥测和光照度实时测量实施开关灯，开关策略基于人工事先定义的开关逻辑，无法适应复杂多变的开关需求。在智慧照明框架中，三遥系统中的开关逻辑，是设施类型管理的输出，也是能耗管理的间接输入，根据日常设施管理工作和能耗管理需求，自适应调整开关逻辑，通过智慧化实现软节能。（2）基于智慧照明的运维管理模式对运维管理来说，传统的运行模式存在诸多问题，主要包括：（1）设施变更台帐不完善，可供查用的数据数量较少、质量较低；（2）历史故障固化为决策经验的较少；（3）材料管理控制力和主动性不足。在智慧照明框架中，运维管理的运作模式如图3所示，主要特点包括：（1）设施变更通过结构化的工作日报和工作量、材料消耗量、设施现状直接挂钩，在人员部署和材料调配上都掌握了主动性；（2）历史故障与相关环境数据、电气参数、操作记录等联合分析，既减少三遥系统的误报率，又提高故障发生的预见性。（3）基于智慧照明框架的应急抢修模式对应急抢修来说，关键是信息的实时性和决策的快速性。在智慧照明框架中，应急抢修的运转模式如图所示。利用GIS技术的空间分析能力和智能系统的实时监测和控制能力，可实现：根据线路连通关系和实时电气参数，自动评估断点、关键节点、影响范围，并给出建议的紧急措施（如启用某个节点的备用线路），以及采取该措施后会产生的结果；判断距离故障地点最近的设施设备、人力、车辆等资源，给出最短到达路径，排出优先级，帮助指挥者做出最佳决策。运维工单三遥故障报警群众来信来电正常养护计划工作日报设施基础资料材料领用设施变更绩效评估材料消耗设施评估图3基于智慧照明的运维管理模式示意图电压、电流遥测开关逻辑开关灯光照度实时测量设备分类高精度时钟阈值评估能耗计算故障报警节能统计节能策略图2基于智慧照明的软节能模式示意图（白底色表示传统的三遥控制模式，灰底色表示智慧照明新增模式）学组风采63SmartCity三、基于智慧照明的能耗管理体系1.能耗管理概述（1）发挥智慧照明优势，实施管理节能，解决单一的城市照明技术手段节能空间有限的困境建立管理节能手段、决策和效果之间的联动机制。节能手段通过分析后可转化为节能改造决策，决策经过执行后转化为节能改造效果，节能效果可反馈给节能手段。一方面形成了互相反馈的机制，另一方面充分利用智慧照明系统在信息流转上的优势，建立动态节能机制。在照明能耗管理系统建设之前，要制定一个节能方案，往往需要较长的时间周期，而且这个方面只能针对具体设施，无法对响应后续变化，是静态的、片面的。而系统建设之后，管理节能的手段、决策和效果在系统中实时联动，短时间内即可形成节能方案，而且这个方案可根据情况变化随时调整，是动态的、全面的。（2）智能化控制、线网结构优化和完善养护制度，节约能源消耗现场照度水平和时控、光控的优化搭配，实现智能化控制；通过现有线网结构质量评价，优化线网结构，节约成本和能源。通过历史数据分析，根据灯型不同设置合理的养护周期和养护标准，可延长灯具的使用寿命，提高能源利用率。2.能耗管理建设内容在智慧照明综合管理系统的基础上建设照明能耗管理系统。基于照明数据库和GIS平台建设，充分利用空间数据挖掘技术，分析照明线路网络结构的现状、能耗和社会效益的分布现状、照度分布现状、设施故障率的现状等，为已有照明设施改造规划设计和照明管理提供支持。具体建设内容如下：（1）照明能耗监测统计照明能耗、照明质量、功率密度、照度分布和实施运行状况，以此作为能耗评价的基本依据。设施现状统计节能统计照明功率密度分析线网结构分析设施故障率分析优化开关灯时间节能改造决策节能改造效果节能改造实施三遥故障报警影响范围评估线路连通关系应急预案应急开关措施应急接线措施车辆位置监控移动视频监控人员调度现场状况GIS空间分析图4基于智慧照明的应急抢修模式示意图学组风采64SmartCity（2）照明能耗评价充分利用空间数据挖掘技术，以绿色照明指标为评价标准，建立能耗分析模型和机制，生成照明能耗热力图、动态折线图和分析表。（3）照明能耗辅助决策在大比例尺地图上，实时对能耗、功率密度超标道路和现有设施建立预警图和排行表，以此作为照明管理和实施节能改造的决策依据。（4）节能改造效果评估通过数据的实时更新，对改造后的设施运行状况和节能效果进行评估，为今后的照明规划、设计、施工、运行维护和改造提供实践依据。四、智慧照明应用案例——以苏州为例1.系统组成（1）地理信息系统后台管理系统，WEB操作系统，设施管理系统形成一体化设施数据管理平台；（2）办公自动化平台，设计管理系统，工程管理系统形成信息化内部交流沟通平台；（3）工单系统，移动巡查系统为巡查上报，任务派发提供精细化管理；（4）单灯物联网监控系统，能耗管理系统实现节能监控智能化；（5）监控大屏结合指挥中心系统，电话会议系统创造应急指挥实时化。2.系统主要特点（1）系统集成度较高，一个网址轻松访问所有网页系统；（2）系统形式多样：桌面版用于后台管理，网页端便于用户操作，移动端便于外业巡查；（3）照明设施基础设施数据库完善：市区采集率85%以上，目前已入库1182台计控箱，60462盏路灯，3673个电缆井，2070个RFID标签以及所有照明设施的连通关系；（4）照明设施展示形式多样化：高清图片、电子地图、周边街景，为室外操作提供更多参考资料；（5）数据准确度高，及时更新：坐标，编号，照片精度均达到97%以上，改造设施及时更新入库；（6）功能完备，系统互通性强：各系统独立又互相贯通，数据共享性高。3.系统运转方式（1）单灯物联网监控系统结合终端、单灯控制苏州城区的日常开关灯，故障报警，选测巡测，并实时监控和反馈电流电压等路灯运转参数和状态。学组风采65SmartCity（2）WebGIS系统服务于设施管理科、技术质量科、设计室、景观管理科等其他相关科室在日常查修灯、巡检