基于灯联网的物联网智能调光照明系统在城市照明中的应用

摘要： 国家“十二五”规划明确提出，加快城市道路照明系统改造，“十二五”时期形成2100万吨标准煤的节能能力。十八届三中全会更是强调了节能减排将是未来10年经济发展的总基调。在国家政策和全社会节能减排的大趋势下，我们的城市照明如何寻找一套科学而有效的节能和管理方案，是对城市管理者提出新的挑战。随着物联网技术日益成熟，基于灯联网的物联网智能调光照明系统为智慧城市提供了一套科学、高效的管理系统。

物联网智能调光照明系统是智慧城市建设关键环节之一，可以提升城市照明管理效率、改善城市照明质量，在先进发达国家已普及应用，它的出现和成功推广，把城市路灯管理由被动管理型向主动管理型转变，由原来的粗放定性型向未来精细定量型转变，实现城市道路照明管理“科学、精细、可控、可视”化发展。

关键词：物联网，灯联网，智慧城市，电力线载波，智能控制器

中图分类号：F407 文献标识码： A

1.引言

以互联网为核心的物联网技术与照明技术的发展已产生了深度融合。以物联网构建的智能调光照明系统，灯联网是关键。

在城市照明系统中，输电线路管网资源是最为丰富的，因此，能否借助城市照明系统现有输电线路管网资源构建数据传输网络，屏弃传统的综合布线系统，是解决灯联网的关键。随着电力线载波通信技术的发展，尤其是在照明领域已得到大量的工程案例应用，这种无需综合布线系统的灯联网已成为现实，并且技术成熟。因此，本文提出一种以电力线载波通信技术为基础构建的灯联网。这种基于灯联网的物联网智能调光照明系统应用于城市照明的控制和管理，具有全局监控、一键管理功能；具有按需照明功能，实现基于车流量、人流量和天气变化的自动调光照明功能，以更少的能量满足照明需求；实时反馈数据，及时发现系统故障，控制中心可以准确地发现故障所处的地理位置信息和灯具信息，包括路灯损坏、偷电、线缆偷盗等。

2.灯联网概述

城市照明中，高压钠灯、金卤灯和LED灯是主要的照明光源，这些照明光源采用了不同的技术，如何将这些采用不同技术的照明光源互联互通，构建灯联网，电力载波节点设备和智能控制器是关键。

电力线载波节点设备是一种采用电力线载波通信技术，具有开关灯控制信号、调光信号、电能测量信号输出的照明灯具单点控制设备；智能控制器则负责收集各个节点设备的信息，并对这些节点设备进行控制和管理。采用了不同技术的照明光源就是以节点设备联入智能控制器，实现灯联网的构建。在实际的应用中，为降低建设成本，可以将具有电力线载波通信功能的节点设备集成到照明光源的电器里，实现电力线载波一体化照明灯具，使照明灯具可以直接联入智能控制器。

采用电力线载波通信技术的灯联网，将是城市照明建设，尤其是智慧城市建设中路灯智能化的趋势，其工作原理是具有电力线载波通信功能的照明灯具，与照明配电箱内的智能控制器，通过输电线路实现供电和数据一体化传输，即供电线路即供电，又传输数据，从而实现了灯与灯之间的自动联网――灯联网，一线两用，互不干扰。这种技术的应用，不仅实现了城市照明中输电线路管网资源的再利用，无需铺设专用通信线路，即无需综合布线系统，节省城市资源耗费，符合低碳绿色、智慧城市建设的价值要求。这种灯联网的系统示意图如下：

从以上系统示意图可以看出来，这种灯联网里，每盏照明灯具均有独立的通信与控制地址，照明灯具与智能控制器之间只有零火线的联系，无需专用通信线路，智能控制器与灯具之间以电力线路为通信和数据交互承体，网络简洁，通信稳定可靠，无需专业维护。因此，这种采用电力线载波通信技术的灯联网将是物联网智能调光照明系统的核心。

3.基于灯联网的物联网智能调光照明系统

物联网智能调光照明系统，是指以互联网为核心，以可调光的灯联网为基础，融入GPRS、3G、4G、光纤等远程通信技术，通过计算机后台系统实现对系统内任意一盏灯的可控、可调、状态可查的科学管理，这样的一种照明系统就是物联网智能调光照明系统。以城市路灯照明为例，以灯联网为核心的物联网智能调光照明系统，其典型的系统架构如下：

在物联网智能调光照明系统里，互联网只是网络系统的一部分，智能手机、IPAD等各种移动智能终端通过互联网接入城市照明管理中心，从而实现城市照明的移动管理，大大提高了城市照明管理的效率。其次，一个物联网智能调光照明系统，含有若干个灯联网，每个灯联网均有独立的智能控制器，负责接收来自照明管理中心的控制策略并存储和自动执行。灯联网内任意一盏灯有故障，均将通过智能控制器自动标识和上传到计算机后台系统，并可以自动生成业务派工单，从而实现了城市照明管理的零距离化，革命性的改变了城市照明的管理方式和管理效率，并实现了节能效益最大化。

4.物联网智能调光照明系统在城市照明中的应用

以灯联网为核心的物联网智能调光照明系统，具有开放的系统接口，系统允许接入光度传感器、温度传感器、湿度传感器、环境传感器、车流量传感器等，允许照明控制可以自动基于环境亮度、温度、湿度、车流量甚至大气质量（如空气能见度，Co2含量等）等，并可以基于经纬度自动测算日出日落时间，因此，物联网智能调光照明系统将可以广泛应用于城市路灯照明、城市景观照明、城市建筑照明等照明领域，对系统进行技术拓展后，还可以应用于高速公路隧道照明、农业生态照明、工业照明等领域，具有巨大的商业应用前景，是实现智慧节能、照明零距离自动管理的理想选择。

5.物联网智能调光照明系统在城市照明应用中的价值

5.1、根据路灯所处的地理位置获取到当时日出日落时间，实现科学、合理的开灯、关灯和调光控制，保证街道科学的亮灯率和照度。

5.2、根据系统的实时反馈数据，及时发现系统故障，控制中心可以准确地发现故障所处的地理位置信息和灯具信息，包括路灯损坏、偷电、线缆偷盗等。

5.3、根据测绘地图或卫星地图，结合路灯所在的地理位置，实现路灯管理控制、监督、维护于一体，可视化操作。实现城市道路照明的高效管理，重写道路照明智能化的管理流程。

5.4、系统具有强大的数据采集功能，可以实现每一盏灯的电能统计和数据存储，可以输出电能周报、月报、年报，让节能可量化、可视化。

5.5、系统具有按需照明功能，实现基于车流量、人流量和天气变化的自动调光照明功能，以更少的能量满足照明需求。

5.6、按照中国物联网建设GB/Z20177、GB/T20299.4-2006规范，系统以创新的思路来建设智能化路灯管理系统，建设后的城市路灯管理系统即符合物联网的基本技术要求，又具有中国特色，兼容国内、国际双重标准。

5.7、本系统具有强大的扩展性能，可以兼容数字井盖、数字排洪、数字消防设施、数字雨污分流及数字工程车辆等数字市政设施管理，为智慧城市规划建设提供了拓展平台。

6.结论

随着我国城镇化水平越来越高，城市规模越来越大，城市综合能源消耗必然是一组让管理者头痛的数字，科学、高效的城市照明控制和管理，将是治理城市高能耗顽症的一剂消瘦针，大力推广应用基于灯联网的物联网智能调光照明系统在城市照明中的应用，将飞跃性全面拔高城市照明管理效率，必然迎来一个低碳、绿色、美丽的城市新面貌！

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