陳岡 中智城科技有限公司研發總監
《2018阿拉丁照明產業調研白皮書》智慧照明與物聯網科技 顧問
近年來隨著半導體照明產業的飛速發展，物聯網通信技術的突破，軟件技術加速迭代以及大數據業務的蓬勃興起，智慧照明的產品終于逐漸豐富和成熟，智慧照明的概念也逐漸被廣大業主所接受。隨著相關項目大量開展，智慧照明在不同領域體現出了不同的特點，譬如在戶外隧道照明領域，智慧照明更多的以一個專業的子系統形式存在，而在城市道路照明領域，愈來愈多的智慧照明項目和產品，開始與整個市政監控管理平臺相結合，與市政中其他相關軟、硬件產品緊密聯系，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相關項目，具體的展示并分析智慧照明在智慧城市中的應用情況。
一、江蘇洪澤縣城區LED道路照明及智慧應用改造項目
該項目位于江蘇省洪澤縣，總投資規模近3000萬元。建設內容包括3000多套LED智能調光路燈、30余套智慧多功能路燈(帶高清屏幕顯示功能)、50多個環境感知傳感器及其系統管理平臺，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。能夠實現照明的智能控制、信息智能推送展示、部分區域覆蓋WiFi、環境在線監測感知等功能。該項目是國內首個智慧路燈系統大規模應用項目，于2015年11月中旬中標，并于2016年5月下旬通過驗收。
相關平臺軟件操作界面如下圖所示：
系統平臺軟件采用BS架構設計，融合GIS、數據庫、鑒權加密等多種技術，可實現多用戶的并發操作，多級權限管理，歷史紀錄存儲，數據匯總報表輸出等多種功能。大大降低業主單位的日常工作強度，提高了相關業務的信息化、智能化水平。
洪澤項目中，相關通信網絡的架設與使用較有特點，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，在每個燈桿上增加無線控制器，用較低的成本構造了一個規模巨大的無線局域網絡。此無線局域網絡可完全覆蓋相關城市區域，包括地面和地上空間。方便環境監測、井蓋監測、停車監測等相關產品的通信需求和業務對接。
二、江西瑞金市數字化城市管理項目
該項目位于江西省瑞金市，覆蓋范圍達到25平方公里，總投資規模超過5000萬元。該項目以瑞金市數字城管系統為基礎，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、基礎設施智能監測、無線WiFi、以及環衛、車輛調度、渣土運輸管理、物業、廣告審批、應急指揮保障等多個智能化城市綜合管理系統的建設。
該項目是國內首次利用多功能燈桿為智能硬件載體實現以無縫對接政府業務流程為目標的城市信息化與智能化管理的項目， 于2017年12月29日正式開工，預計于2018年6月結束。
在前端硬件設計時該項目充分考慮到城市路燈遵循著城市的道路與街道分布，如血管和神經一樣覆蓋城市的軀體，具有密度大，數量多的優勢，并且具備了“有網、有點、有桿”三位一體的特點，可以作為數字化城市管理的重要載體。因此本項目以路燈為載體充分利用路燈的“網、點、桿”，搭載監控、傳感、廣播等設備實現了多桿合一、通訊鏈路復用。
如上圖4所示：利用共桿技術將智慧照明、WIFI網絡、監控、小間距燈桿屏、氣象監測站、微機站、緊急報警、對講廣播、充電樁等設施集成于一體并進行統一設計優化，在大大提高設備的利用效率，減少重復建設的投入。
在機房設計時本項目綜合了各個業務系統的需求，采用分布式設計，在確保對硬件資源進行統一調配，集中管理的情況下，使各主要硬件節點在具有獨立處理能力的基礎上，相互合作，以滿足各個業務系統的要求。
在軟件設計上本項目在三層架構的軟件體系結構下對各個業務流程進行統一設計，對業務系統進行統一管理，實現終端用戶界面統一、業務數據一致、應用程序對接、管理流程快速協同、信息系統集成的基礎業務支撐。
從以上兩個項目，尤其是江西瑞金項目可以看出，智慧照明系統越來越多的與周邊產品關聯、融合，已經逐漸從一個單一的業務系統發展成了智慧城市中城管體系里各業務系統的樞紐，成為了泛智慧城管體系的基礎框架。并且隨著城市精細化、智能化管理程度不斷加深，城市管理相關業務越來越復雜，因此市場和用戶對智慧照明相關系統產品的期待也會越來越高。
被時代和市場所要求，智慧城市下的戶外智慧照明已經變成了一個跨多行業的交叉領域，涉及建筑、光學、照明、通信、機械、電子、軟件、計算機等多學科知識和產品，復雜度前所未有，難點層出不窮。這種情況迫切的要求智慧照明的服務提供商需要有專業、復合的人員團隊以及高效、科學的項目管理方法，最終才能實現包括方案設計、投標咨詢、硬件選型、軟件開發、系統集成、工程管理、運營維護等智慧照明項目中全業務鏈的整合，保證項目全生命周期的服務。
在實際項目建設的過程中，相關工程的施工、調試一般都有較大技術難度和較為復雜的多方協調難度，經常會導致部分工作的延期。如在江蘇洪澤項目施工期間，由于采用紙筆的方式記錄勘察點位信息，效率較低，隱蔽工程耗材統計困難，后期驗收階段工程量核對復雜，耽擱整體工程進度，為確保按期完工，不得不采用加班的方式追趕工期。
為了規范施工管理，建立科學、可控的項目管理機制，確保工程有序進行，需要企業結合大量相關的施工經驗，自主研發出了基于工程勘察和實施的工程管理軟件，采用電子化的方式記錄勘察及施工過程中的數據信息、安排工程進度、下發工程任務，實時查看并評判工程項目進展。
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：工程管理軟件手機端示意圖
如上圖9所示：在工程勘察期間，工程相關人員可憑借工程管理軟件新增、記錄、修改或刪除施工點位信息，根據規劃新增或刪除設備(如攝像頭、廣播、充電樁等)，并且后臺可將所有信息統一匯總。
智慧照明在智慧城市中的應用，除了中智城之外，比亞迪在智慧照明的研發推廣上也取得了初步成果。
比亞迪照明以“LED路燈”作為智慧城市的節點，通過這一節點實現智慧城市功能，將道路照明、汽車充電、視頻監控、移動應用、公告發布、城市管理等功能結合在一起，打造一體化的物聯網城市服務。其打造的物聯網一體化燈桿，集多種物聯網應用于一體，可實現智能監控、智能路燈照明、公共WIFI、微型氣象站、汽車充電樁、手機充電、應急報警、LED顯示屏及井蓋檢測等功能。
此套系統的燈桿，其各部分以模塊化的方式集成，可根據情況靈活選配，數據通過燈桿上配置的公共網關模塊傳輸到后臺，用戶可以通過統一的管理平臺進行各部分遠程監控。24小時的實時道路監控，設備可存儲一定量的視頻數據供事件事后回溯，能為城市交通安全提供有效的數據保障，并起到重要的監督作用。
一體化的燈桿安裝有智能燈頭，可實現智能化照明調控。該套系統通過應用先進的電力線載波通信、ZigBee/LoRa無線通信、3G/4G通信、云計算、物聯網、移動互聯網等技術，在智慧路燈鋪設的區域中，增加幾個光感應控制器，來實現對路燈的遠程集中控制與管理。系統每隔一段很短的時間自動檢測外界的光照度情況，在檢測到光照度不夠時，自動將該區域的路燈打開。在天氣突然異常，白天烏云密布或霧霾過重導致路面照度不夠時，系統可以達到一個實時檢測、自動響應的效果，大大提升路燈對突發天氣狀態的響應能力。并可根據車流量、人流量等具體情況，自動調節亮度，實現分時無級控制，自動遠程開、關及調光控制，真正實現按需照明。同時，還可實現故障主動報警、燈具線纜防盜、遠程抄表等功能，單燈精細化的管理，能夠大幅節省電力資源，提升公共照明管理水平，以及節省運維成本。
燈桿內置的環境傳感器，通過智能感知監測，可檢測城市環境參數，包括檢測空氣中的PM2.5數值;檢測空氣溫濕度具體參數數據;加裝噪聲傳感器，實現道路噪聲監測;檢測外界光照度，使一體化燈桿根據外界光照智能調節亮度;加裝微型氣象站設備監測風速、氣壓、雨量、紫外線強度等氣象信息;以及其他環境參數監測，如監測危險氣體濃度，加強區域環境內危化品安全防范。
在路燈桿上內嵌智能化的戶外LED顯示屏，可以通過后臺管理中心進行統一管理，遠程更新公告信息，在公共場所，行人往來頻繁或人群集中地，發布受眾面廣的公告或公益宣傳等,比如“黃色暴雨預警”、“園區指南”等。同時，還可以將顯示屏變身為商業顯示屏進行運營。
提供路燈公共WiFi熱點，可實現商業廣告推送(手機登錄廣告推送、頁面內容隨意更換、結合二維碼，便捷生活)、區域商業數據統計分析(區域客流統計與分析、分店各類數據排名、客流趨勢與分布、新老顧客識別與分析、停留時間、顧客上網行為分析等)、o2o+大數據(APP、優惠券分發，社區o2o信息推送等)。
集成電動汽車交流充電樁，提供交流電能，支持手機APP ，操作簡便，充電過程實時顯示充電方式、時間、電量及費用信息。后臺管理平臺可對各地充電樁運行狀態和故障情況實時監測，全面掌握設備信息和運維狀態。還可提供手機標準充電接口，行人可就近充電。
通過井蓋內的傳感及LoRa發射設備和集中控制器里的通信設備來實現所有井蓋的實時監測，比如井蓋的狀態，損壞或位移情況，權屬情況，類別等信息管理。預防安全事故發生，提升井蓋設施的管理水平。同時，系統內置有報警點，市民在遇到緊急情況時，可直接按下按鈕報警，并快速上報事故信息，后臺管理中心實時接收并在地圖中進行精確定位事故地點，快速安排人員前往現場處理。方便、快速、安全，為市民帶來更全面的安全保障。
目前，比亞迪在智能產品方面還推出了相應的APP應用，并針對市場上反映的一些問題作了深入的研究及開發，提出了相應的產品調整方案，不斷地進行性能優化，挖掘更多的潛在需求。
要說的是，智慧城市并非華而不實，目前很多照明企業已經在進行試點，與城市化相關的智慧照明產品也已經陸續推出，但是如何去推廣，并且將智慧路燈切實運用到生活當中，是企業現階段需要解決的問題。
當前，比亞迪的路燈智能控制解決方案也是在試點階段，而實際上智能解決方案在這個行業中也并沒有真正達到大面積的使用率。因為智慧路燈的需求不僅是某一個部門，而是來自社會群體各個部門的需求，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展的關鍵因素。這是一個相對成熟的技術，試點產品普遍能做出來，但是WIFI熱點、環境監測等的啟動難度大，關系到運營、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展的因素。
比亞迪智能照明產品在點到時間的控制以及分時間段的控制技術上已經成熟，目前產品的功能、附加值、服務等都已被迅速添加到智慧照明當中，但這些都還只是現階段的智能化，至于其它智能化的控制方面，未來，還需要根據具體的項目需求進行進一步的研究開發。
智慧照明作為智慧城市的組成部分之一，對城市形象的樹立和城市建設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目在我國仍處于起步階段，相關業務具有廣闊的空間、巨大的市場，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、現代化進展，伴隨著我國大量智慧城市項目的實踐和推廣，企業可通過相關需求、技術、應用、產品等多方面的積累，實現量變到質變的過程。
