白皮書 | 智慧照明在智慧城市中的應(yīng)用情況

陳岡  中智城科技有限公司研發(fā)總監(jiān)

《2018阿拉丁照明產(chǎn)業(yè)調(diào)研白皮書》智慧照明與物聯(lián)網(wǎng)科技 顧問

近年來隨著半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的突破，軟件技術(shù)加速迭代以及大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的蓬勃興起，智慧照明的產(chǎn)品終于逐漸豐富和成熟，智慧照明的概念也逐漸被廣大業(yè)主所接受。隨著相關(guān)項(xiàng)目大量開展，智慧照明在不同領(lǐng)域體現(xiàn)出了不同的特點(diǎn)，譬如在戶外隧道照明領(lǐng)域，智慧照明更多的以一個(gè)專業(yè)的子系統(tǒng)形式存在，而在城市道路照明領(lǐng)域，愈來愈多的智慧照明項(xiàng)目和產(chǎn)品，開始與整個(gè)市政監(jiān)控管理平臺(tái)相結(jié)合，與市政中其他相關(guān)軟、硬件產(chǎn)品緊密聯(lián)系，變成了智慧城市的重要組成部分和載體。

下面介紹以中智城的兩個(gè)相關(guān)項(xiàng)目，具體的展示并分析智慧照明在智慧城市中的應(yīng)用情況。

一、江蘇洪澤縣城區(qū)LED道路照明及智慧應(yīng)用改造項(xiàng)目

該項(xiàng)目位于江蘇省洪澤縣，總投資規(guī)模近3000萬元。建設(shè)內(nèi)容包括3000多套LED智能調(diào)光路燈、30余套智慧多功能路燈(帶高清屏幕顯示功能)、50多個(gè)環(huán)境感知傳感器及其系統(tǒng)管理平臺(tái)，分別安裝在洪澤縣14條主干道、12條次干道、21條支路及新建道路共54條道路上。能夠?qū)崿F(xiàn)照明的智能控制、信息智能推送展示、部分區(qū)域覆蓋WiFi、環(huán)境在線監(jiān)測(cè)感知等功能。該項(xiàng)目是國內(nèi)首個(gè)智慧路燈系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用項(xiàng)目，于2015年11月中旬中標(biāo)，并于2016年5月下旬通過驗(yàn)收。

相關(guān)平臺(tái)軟件操作界面如下圖所示：

系統(tǒng)平臺(tái)軟件采用BS架構(gòu)設(shè)計(jì)，融合GIS、數(shù)據(jù)庫、鑒權(quán)加密等多種技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多用戶的并發(fā)操作，多級(jí)權(quán)限管理，歷史紀(jì)錄存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)匯總報(bào)表輸出等多種功能。大大降低業(yè)主單位的日常工作強(qiáng)度，提高了相關(guān)業(yè)務(wù)的信息化、智能化水平。

洪澤項(xiàng)目中，相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)的架設(shè)與使用較有特點(diǎn)，下圖為示意圖

如上圖所示：以密布在城市道路上的路燈燈桿為載體，在每個(gè)燈桿上增加無線控制器，用較低的成本構(gòu)造了一個(gè)規(guī)模巨大的無線局域網(wǎng)絡(luò)。此無線局域網(wǎng)絡(luò)可完全覆蓋相關(guān)城市區(qū)域，包括地面和地上空間。方便環(huán)境監(jiān)測(cè)、井蓋監(jiān)測(cè)、停車監(jiān)測(cè)等相關(guān)產(chǎn)品的通信需求和業(yè)務(wù)對(duì)接。

二、江西瑞金市數(shù)字化城市管理項(xiàng)目

該項(xiàng)目位于江西省瑞金市，覆蓋范圍達(dá)到25平方公里，總投資規(guī)模超過5000萬元。該項(xiàng)目以瑞金市數(shù)字城管系統(tǒng)為基礎(chǔ)，包含城市事件與部件智能采集與分析、道路智能照明、夜景照明智能管理、智能停車、基礎(chǔ)設(shè)施智能監(jiān)測(cè)、無線WiFi、以及環(huán)衛(wèi)、車輛調(diào)度、渣土運(yùn)輸管理、物業(yè)、廣告審批、應(yīng)急指揮保障等多個(gè)智能化城市綜合管理系統(tǒng)的建設(shè)。

該項(xiàng)目是國內(nèi)首次利用多功能燈桿為智能硬件載體實(shí)現(xiàn)以無縫對(duì)接政府業(yè)務(wù)流程為目標(biāo)的城市信息化與智能化管理的項(xiàng)目， 于2017年12月29日正式開工，預(yù)計(jì)于2018年6月結(jié)束。

在前端硬件設(shè)計(jì)時(shí)該項(xiàng)目充分考慮到城市路燈遵循著城市的道路與街道分布，如血管和神經(jīng)一樣覆蓋城市的軀體，具有密度大，數(shù)量多的優(yōu)勢(shì)，并且具備了“有網(wǎng)、有點(diǎn)、有桿”三位一體的特點(diǎn)，可以作為數(shù)字化城市管理的重要載體。因此本項(xiàng)目以路燈為載體充分利用路燈的“網(wǎng)、點(diǎn)、桿”，搭載監(jiān)控、傳感、廣播等設(shè)備實(shí)現(xiàn)了多桿合一、通訊鏈路復(fù)用。

如上圖4所示：利用共桿技術(shù)將智慧照明、WIFI網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控、小間距燈桿屏、氣象監(jiān)測(cè)站、微機(jī)站、緊急報(bào)警、對(duì)講廣播、充電樁等設(shè)施集成于一體并進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)優(yōu)化，在大大提高設(shè)備的利用效率，減少重復(fù)建設(shè)的投入。

在機(jī)房設(shè)計(jì)時(shí)本項(xiàng)目綜合了各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的需求，采用分布式設(shè)計(jì)，在確保對(duì)硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，集中管理的情況下，使各主要硬件節(jié)點(diǎn)在具有獨(dú)立處理能力的基礎(chǔ)上，相互合作，以滿足各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的要求。

在軟件設(shè)計(jì)上本項(xiàng)目在三層架構(gòu)的軟件體系結(jié)構(gòu)下對(duì)各個(gè)業(yè)務(wù)流程進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)，對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)終端用戶界面統(tǒng)一、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一致、應(yīng)用程序?qū)?、管理流程快速協(xié)同、信息系統(tǒng)集成的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)支撐。

從以上兩個(gè)項(xiàng)目，尤其是江西瑞金項(xiàng)目可以看出，智慧照明系統(tǒng)越來越多的與周邊產(chǎn)品關(guān)聯(lián)、融合，已經(jīng)逐漸從一個(gè)單一的業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)展成了智慧城市中城管體系里各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的樞紐，成為了泛智慧城管體系的基礎(chǔ)框架。并且隨著城市精細(xì)化、智能化管理程度不斷加深，城市管理相關(guān)業(yè)務(wù)越來越復(fù)雜，因此市場(chǎng)和用戶對(duì)智慧照明相關(guān)系統(tǒng)產(chǎn)品的期待也會(huì)越來越高。

被時(shí)代和市場(chǎng)所要求，智慧城市下的戶外智慧照明已經(jīng)變成了一個(gè)跨多行業(yè)的交叉領(lǐng)域，涉及建筑、光學(xué)、照明、通信、機(jī)械、電子、軟件、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科知識(shí)和產(chǎn)品，復(fù)雜度前所未有，難點(diǎn)層出不窮。這種情況迫切的要求智慧照明的服務(wù)提供商需要有專業(yè)、復(fù)合的人員團(tuán)隊(duì)以及高效、科學(xué)的項(xiàng)目管理方法，最終才能實(shí)現(xiàn)包括方案設(shè)計(jì)、投標(biāo)咨詢、硬件選型、軟件開發(fā)、系統(tǒng)集成、工程管理、運(yùn)營維護(hù)等智慧照明項(xiàng)目中全業(yè)務(wù)鏈的整合，保證項(xiàng)目全生命周期的服務(wù)。

在實(shí)際項(xiàng)目建設(shè)的過程中，相關(guān)工程的施工、調(diào)試一般都有較大技術(shù)難度和較為復(fù)雜的多方協(xié)調(diào)難度，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致部分工作的延期。如在江蘇洪澤項(xiàng)目施工期間，由于采用紙筆的方式記錄勘察點(diǎn)位信息，效率較低，隱蔽工程耗材統(tǒng)計(jì)困難，后期驗(yàn)收階段工程量核對(duì)復(fù)雜，耽擱整體工程進(jìn)度，為確保按期完工，不得不采用加班的方式追趕工期。

為了規(guī)范施工管理，建立科學(xué)、可控的項(xiàng)目管理機(jī)制，確保工程有序進(jìn)行，需要企業(yè)結(jié)合大量相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)，自主研發(fā)出了基于工程勘察和實(shí)施的工程管理軟件，采用電子化的方式記錄勘察及施工過程中的數(shù)據(jù)信息、安排工程進(jìn)度、下發(fā)工程任務(wù)，實(shí)時(shí)查看并評(píng)判工程項(xiàng)目進(jìn)展。

圖 7：工程管理軟件 PC 端示意圖(1)

圖 8：工程管理軟件 PC 端示意圖(2)

圖 9：工程管理軟件手機(jī)端示意圖

如上圖9所示：在工程勘察期間，工程相關(guān)人員可憑借工程管理軟件新增、記錄、修改或刪除施工點(diǎn)位信息，根據(jù)規(guī)劃新增或刪除設(shè)備(如攝像頭、廣播、充電樁等)，并且后臺(tái)可將所有信息統(tǒng)一匯總。

智慧照明在智慧城市中的應(yīng)用，除了中智城之外，比亞迪在智慧照明的研發(fā)推廣上也取得了初步成果。

比亞迪照明以“LED路燈”作為智慧城市的節(jié)點(diǎn)，通過這一節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)智慧城市功能，將道路照明、汽車充電、視頻監(jiān)控、移動(dòng)應(yīng)用、公告發(fā)布、城市管理等功能結(jié)合在一起，打造一體化的物聯(lián)網(wǎng)城市服務(wù)。其打造的物聯(lián)網(wǎng)一體化燈桿，集多種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于一體，可實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控、智能路燈照明、公共WIFI、微型氣象站、汽車充電樁、手機(jī)充電、應(yīng)急報(bào)警、LED顯示屏及井蓋檢測(cè)等功能。

此套系統(tǒng)的燈桿，其各部分以模塊化的方式集成，可根據(jù)情況靈活選配，數(shù)據(jù)通過燈桿上配置的公共網(wǎng)關(guān)模塊傳輸?shù)胶笈_(tái)，用戶可以通過統(tǒng)一的管理平臺(tái)進(jìn)行各部分遠(yuǎn)程監(jiān)控。24小時(shí)的實(shí)時(shí)道路監(jiān)控，設(shè)備可存儲(chǔ)一定量的視頻數(shù)據(jù)供事件事后回溯，能為城市交通安全提供有效的數(shù)據(jù)保障，并起到重要的監(jiān)督作用。

一體化的燈桿安裝有智能燈頭，可實(shí)現(xiàn)智能化照明調(diào)控。該套系統(tǒng)通過應(yīng)用先進(jìn)的電力線載波通信、ZigBee/LoRa無線通信、3G/4G通信、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，在智慧路燈鋪設(shè)的區(qū)域中，增加幾個(gè)光感應(yīng)控制器，來實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的遠(yuǎn)程集中控制與管理。系統(tǒng)每隔一段很短的時(shí)間自動(dòng)檢測(cè)外界的光照度情況，在檢測(cè)到光照度不夠時(shí)，自動(dòng)將該區(qū)域的路燈打開。在天氣突然異常，白天烏云密布或霧霾過重導(dǎo)致路面照度不夠時(shí)，系統(tǒng)可以達(dá)到一個(gè)實(shí)時(shí)檢測(cè)、自動(dòng)響應(yīng)的效果，大大提升路燈對(duì)突發(fā)天氣狀態(tài)的響應(yīng)能力。并可根據(jù)車流量、人流量等具體情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度，實(shí)現(xiàn)分時(shí)無級(jí)控制，自動(dòng)遠(yuǎn)程開、關(guān)及調(diào)光控制，真正實(shí)現(xiàn)按需照明。同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)故障主動(dòng)報(bào)警、燈具線纜防盜、遠(yuǎn)程抄表等功能，單燈精細(xì)化的管理，能夠大幅節(jié)省電力資源，提升公共照明管理水平，以及節(jié)省運(yùn)維成本。

燈桿內(nèi)置的環(huán)境傳感器，通過智能感知監(jiān)測(cè)，可檢測(cè)城市環(huán)境參數(shù)，包括檢測(cè)空氣中的PM2.5數(shù)值;檢測(cè)空氣溫濕度具體參數(shù)數(shù)據(jù);加裝噪聲傳感器，實(shí)現(xiàn)道路噪聲監(jiān)測(cè);檢測(cè)外界光照度，使一體化燈桿根據(jù)外界光照智能調(diào)節(jié)亮度;加裝微型氣象站設(shè)備監(jiān)測(cè)風(fēng)速、氣壓、雨量、紫外線強(qiáng)度等氣象信息;以及其他環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)，如監(jiān)測(cè)危險(xiǎn)氣體濃度，加強(qiáng)區(qū)域環(huán)境內(nèi)危化品安全防范。

在路燈桿上內(nèi)嵌智能化的戶外LED顯示屏，可以通過后臺(tái)管理中心進(jìn)行統(tǒng)一管理，遠(yuǎn)程更新公告信息，在公共場(chǎng)所，行人往來頻繁或人群集中地，發(fā)布受眾面廣的公告或公益宣傳等,比如“黃色暴雨預(yù)警”、“園區(qū)指南”等。同時(shí)，還可以將顯示屏變身為商業(yè)顯示屏進(jìn)行運(yùn)營。

提供路燈公共WiFi熱點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)商業(yè)廣告推送(手機(jī)登錄廣告推送、頁面內(nèi)容隨意更換、結(jié)合二維碼，便捷生活)、區(qū)域商業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析(區(qū)域客流統(tǒng)計(jì)與分析、分店各類數(shù)據(jù)排名、客流趨勢(shì)與分布、新老顧客識(shí)別與分析、停留時(shí)間、顧客上網(wǎng)行為分析等)、o2o+大數(shù)據(jù)(APP、優(yōu)惠券分發(fā)，社區(qū)o2o信息推送等)。

集成電動(dòng)汽車交流充電樁，提供交流電能，支持手機(jī)APP ，操作簡便，充電過程實(shí)時(shí)顯示充電方式、時(shí)間、電量及費(fèi)用信息。后臺(tái)管理平臺(tái)可對(duì)各地充電樁運(yùn)行狀態(tài)和故障情況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，全面掌握設(shè)備信息和運(yùn)維狀態(tài)。還可提供手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)充電接口，行人可就近充電。

通過井蓋內(nèi)的傳感及LoRa發(fā)射設(shè)備和集中控制器里的通信設(shè)備來實(shí)現(xiàn)所有井蓋的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，比如井蓋的狀態(tài)，損壞或位移情況，權(quán)屬情況，類別等信息管理。預(yù)防安全事故發(fā)生，提升井蓋設(shè)施的管理水平。同時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)置有報(bào)警點(diǎn)，市民在遇到緊急情況時(shí)，可直接按下按鈕報(bào)警，并快速上報(bào)事故信息，后臺(tái)管理中心實(shí)時(shí)接收并在地圖中進(jìn)行精確定位事故地點(diǎn)，快速安排人員前往現(xiàn)場(chǎng)處理。方便、快速、安全，為市民帶來更全面的安全保障。

目前，比亞迪在智能產(chǎn)品方面還推出了相應(yīng)的APP應(yīng)用，并針對(duì)市場(chǎng)上反映的一些問題作了深入的研究及開發(fā)，提出了相應(yīng)的產(chǎn)品調(diào)整方案，不斷地進(jìn)行性能優(yōu)化，挖掘更多的潛在需求。

要說的是，智慧城市并非華而不實(shí)，目前很多照明企業(yè)已經(jīng)在進(jìn)行試點(diǎn)，與城市化相關(guān)的智慧照明產(chǎn)品也已經(jīng)陸續(xù)推出，但是如何去推廣，并且將智慧路燈切實(shí)運(yùn)用到生活當(dāng)中，是企業(yè)現(xiàn)階段需要解決的問題。

當(dāng)前，比亞迪的路燈智能控制解決方案也是在試點(diǎn)階段，而實(shí)際上智能解決方案在這個(gè)行業(yè)中也并沒有真正達(dá)到大面積的使用率。因?yàn)橹腔勐窡舻男枨蟛粌H是某一個(gè)部門，而是來自社會(huì)群體各個(gè)部門的需求，推廣起來還是具有一定的難度。所以，需求尚不足亦可以說是阻礙智能照明發(fā)展的關(guān)鍵因素。這是一個(gè)相對(duì)成熟的技術(shù)，試點(diǎn)產(chǎn)品普遍能做出來，但是WIFI熱點(diǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等的啟動(dòng)難度大，關(guān)系到運(yùn)營、投資等方面，并且目前也并沒有更明確的需求方，這些都是阻礙智慧路燈向前發(fā)展的因素。

比亞迪智能照明產(chǎn)品在點(diǎn)到時(shí)間的控制以及分時(shí)間段的控制技術(shù)上已經(jīng)成熟，目前產(chǎn)品的功能、附加值、服務(wù)等都已被迅速添加到智慧照明當(dāng)中，但這些都還只是現(xiàn)階段的智能化，至于其它智能化的控制方面，未來，還需要根據(jù)具體的項(xiàng)目需求進(jìn)行進(jìn)一步的研究開發(fā)。

智慧照明作為智慧城市的組成部分之一，對(duì)城市形象的樹立和城市建設(shè)水平的彰顯都有著重要意義。 以路燈為載體的戶外智慧照明項(xiàng)目在我國仍處于起步階段，相關(guān)業(yè)務(wù)具有廣闊的空間、巨大的市場(chǎng)，也有很多難題需要大家共同努力去探索和解決。借助我國城市化、現(xiàn)代化進(jìn)展，伴隨著我國大量智慧城市項(xiàng)目的實(shí)踐和推廣，企業(yè)可通過相關(guān)需求、技術(shù)、應(yīng)用、產(chǎn)品等多方面的積累，實(shí)現(xiàn)量變到質(zhì)變的過程。