1 前言
从20世纪90年代开始，城市照明飞速发展，对满足市民夜间交通和社会活动的功能性需求，展示城市文化内涵，彰显城市经济水平，繁荣城市夜间经济，提升市民人居环境质量，美化城市夜间景观等，都发挥了积极的作用。城镇化的扩大，带来道路及其配套照明设施的大量兴建，而景观照明的发展则更为迅速，近年来不少城市的景观照明设施迅速增长，数量甚至超过了功能照明。初步统计,我国照明行业已形成2000多亿元的产业规模。
随着城市照明设施的迅速增加，推广绿色照明，节能减排的任务迫在眉睫，动态智能化控制是从管理上落实节能工作，提高管理水平的一个重要技术手段，是保障绿色照明节能工作开展的有效措施。传统的手控、时钟控等简单照明控制方法已不能满足管理需求，充分利用高科技手段解决上述矛盾也就成为当前照明控制领域一个非常迫切的课题。
2 城市照明控制系统的发展沿革
我国城市照明控制技术的发展主要分三个阶段：
第一阶段 20世纪70、80年代
控制方式以人工控制、时钟控制方式为主，系统以单体或有线网络为主。只能起到开关灯控制。人工控制方式是通过在需要开关灯时，派出人员操作现场控制开关来实现对路灯的控制。这种方式投入较少，但管理难度大、安全系数低、工作量大，仅能用于设施量较少时的运行管理需求。时钟控制方式是指通过时钟控制器实现一般状况下的路灯
开关控制。这种方式可降低人力投入，成本较低，但应变能力较差，无法根据气象条件与能见度变化灵活开关灯。不同时钟控制器会出现时差，不能做到同步运行，更无法及时反映照明设施的运行情况。
第二阶段 20世纪90年代，21世纪初
以“三遥”为特征的动态智能控制技术开始逐步推广应用。“三遥”主要指“遥控、遥测、遥讯”，“三遥”包括一套控制中心计算机系统和分布在现场的监控终端组成，信号传输采用数传电台或无线公网通信方式，可以实现初级的动态智能控制，基本解决了城市照明监控需求。通过在照明控制箱内安装监控终端，采用无线方式与监控中心主机相连，实现对城市照明设施监控。
系统通过采集电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、亮灯率和故障信息，全面了解照明系统的实时运行情况，同时系统还可方便实现远程自动抄表、故障报警、故障隔离等多种功能。这种控制方式自动化程度较高，应变能力较强，并提供多种工作模式，可检测设施故障，但无法精确定位故障地点，故障智能化判断能力较低，不能满足设施精细化管理需求。
第三阶段 近年以来
伴随着城市化的快速推进，城市照明设施量大幅增长，精细化管理要求越来越高，因此通过智能化、信息化等科技手段不断提高管理能效，在原有“三遥”系统基础上进行提升和完善,以地理信息系统（GIS）平台为基础，融合了物联网技术的动态智能化综合管理系统开始进入照明领域。其功能强大，不仅能够实现对设施的准确监控，而且整合了对人员、设施、机械和材料的精细化管理。
3 苏州市城市照明控制系统现状及存在问题
3.1 苏州现状
苏州按照管理体制分为苏州城区、园区、新区、相城区和吴中区五个管理区域。苏州市城区照明监控系统建于2002年，采用VHF无线专用通信网方式。2010年进行系统升级，至2012年共运行终端1029台，其中路灯459台，景观照明570台。
工业园区照明监控系统建于2006年，采用GPRS公网通信网方式，至2012年共运行终端1097台，其中路灯518台，景观照明579台。另外安装运行节能器38台、线路防盗设备2000余套。
高新区照明监控系统建于2000年，采用VHF无线专用通信方式，共安装终端358台。系统于2010年进行升级，采用VHF无线专用通信网及GPRS公网通信网共用方式，至2012年共有运行终端635台，其中路灯587台，景观照明48台。
吴中区照明监控系统建于2006年，采用GPRS公网通信网方式。至2012年共有运行终端136台，均为路灯控制终端。
苏州相城区照明监控系统建于2007年，采用GPRS公网通信网方式。至2012年共运行终端247台，其中路灯123台，景观照明124台。另外安装运行线路防盗设备140余套。
3.2 现有照明控制系统应用中存在的问题
通过调研，省内现有的控制系统大部分运行时间已经超过十年，系统的稳定性、操作性、维护便利性以及满足管理需要等方面还存在以下问题：
（1）专网电台通讯方式的通讯结构是一点对多点，通讯速率过低，随着系统容量扩大，数据巡测、指令执行反应较慢，指令发出后，需要较长时间才会做出指令动作，没有良好的即时响应性。对数量逐步增多的监控系统来说，其通讯速度、数据传输能力及指令响应性受限制，不能满足发展的要求。
（2）专网电台通讯方式采用串行通讯方式，经常导致指令丢失，使得通讯连接断裂，经常会有一定数量的终端控制点与监控中心失去连接，使得中心对它们处于不可控制状态。
（3）高层建筑越来越多，阻断专网通讯连接，造成通讯盲点不断增加，需要增加信号中继铁塔，既增大了资金投入，又增加了维护量和维护成本。
（4）“三遥”监控终端结构多为非模块化结构，采用非标准化的主板单芯片处理数据，可维护性比较差，某一小功能组件出现故障，需要更换整块主板甚至整机设备，既增加了维护成本、又增加了系统故障排除周期，同时使得系统的可扩展性也受到了很大局限。
（5）系统软件能实现基本的照明监控、远程控制开关灯、设置开关灯策略等，未整合智能电表远程抄表、节能设备监测、电缆防盗系统监测等功能。
（6）目前城市照明监控系统缺乏统一技术标准，自成体系，不同厂家的控制系统不能相互兼容，阻碍了防盗、单灯等先进技术的推广应用。
（7）基本采用模拟地图，未能采用数字地图，设施定位不准确，没有设施属性和相关资料。
（8）目前技术主要控制到控制箱，不能监控到单灯，无法满足精确监控要求。
原“三遥”系统提高了城市照明管理水平和工作效率，随着技术的不断发展，已不能满足日益提高的管理要求，其采用的控制方式已逐渐显现弊端；随着新技术、新产品的不断成熟应用，国内同行业管理部门也已纷纷采用更成熟、更先进的技术实现照明监控管理。因此，为了满足日益发展的城市照明管理需求，有必要对原“三遥”系统进行整体的升级改造，实现城市照明的科学化、现代化管理。
4 技术发展趋势及苏州的系统升级
（1）控制系统集成软件的功能开发和拓展
照明监控技术经过多年发展，随着新技术的应用，开始从单一的城市照明控制系统，向综合管理信息平台方向发展，最终实现整合人员、车辆、设备、材料与办公等管理功能模块，形成综合智能化管理平台，以满足城市照明智能化管理的需要。
（2）通信技术的发展
通信技术的发展，也给城市照明控制技术带来新的发展。比较公网和专网通信方式，公网可靠、巡测时间短、通信覆盖好、管理方便。
随着近几年来公网的发展日益完善，公网提供的服务内容越来越多、网络的覆盖也越来越全，通信的可靠性也越来越高。用户把通信管理工作交给通讯公司负责，减少了用户的工作量和系统风险。特别是在一些大城市，城市的规模越来越大、高层建筑越来越多，自建专网覆盖的难度也越来越大。另外还有些城市的频率资源比较少，频率申请比较困难，为此近年来各地新建系统逐步采用公网通讯方式。随着3G、4G技术的发展，城市照明控制从数据传递向视频、多媒体等方向将迈出更大的步子。
（3）GIS系统的应用
在城市照明智能化控制系统中，GIS将是一个重要内容，由于照明设施分散且遍布全市，其运行管理工作与地理位置密切相关，引入地理信息系统，可以更加直观地进行运行管理。其内容主要包括：设施管理，是将变压器、计控箱、灯杆、管线、电缆井等设施的技术数据反映在数字地图上；当发生故障时，借助GIS对大量设施数据，如设施类型、地址、安装时间、网络关系等进行处理，迅速判断故障的原因，查明故障地点和影响范围，通过调度功能，选择合理的操作流程，显示处理过程的进展，同时自动将有关信息传递给相关人员。另外GIS还可具有辅助城市照明发展规划设计功能等。
（4）单灯控制技术的应用
单灯控制系统利用计算机对每一盏路灯的状态进行高效快速巡测，实时检测单灯的运行状态，如电压、电流、功率、功率因数、亮灯时间等，可以实现单灯开关和节能控制。路灯全夜灯、半夜灯的开关可实现按需照明，实现控制每一盏灯的精细化管理，通过自动控制、后半夜调压等手段延长光源电器寿命，降低管理运行成本，经济效益也得到进一步提高。
控制系统及时、准确地发现每一盏路灯运行中出现的故障，实现真正意义上的“值班等待报警”， 调度人员可以在故障发生后及时准确了解故障的地点和状态，为快速、及时修复提供强有力的保障。不仅大大减少了城市照明巡视人员和车辆损耗，降低了维修成本，而且在检修车出发之前已经知道了故障的准确地点和基本状态，无需靠人工查找档案图纸、单纯的文字性数据库信息及巡线查找，因而大幅缩短了维修响应时间、提高了检修效率，保证路灯亮灯率，由此将产生极大的管理效益。
（5）物联网技术的应用
“物联网技术”是在互联网技术基础上延伸和扩展的一种网络技术；其最大特点就是利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取照明设施的信息，通过无线网络与互联网的融合，将照明设施的信息实时准确地传递给管理部门及维护人员。该技术提高了对照明设施的终端信息采集和传输，实现了人员与照明设施、照明设施之间的信息互联，提高了城市照明的智能化管理程度。
（6）云技术的应用
云计算是分布式计算技术的一种，其透过网络将庞大的计算处理程序自动拆分成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。利用这项技术，网络服务提供者可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和“超级计算机”同样强大效能的网络服务。
运用云计算、云存储技术，可以建立一套B/S模式下基于GIS的智能照明控制云端系统，只需要利用RFID标签、控制元件、传感网等物联网技术手段采集信息，并上传至云端系统，在安全的认证模式下调度管理城市照明设施。智能照明管理系统的维护、升级、数据的存储都在云端完成。经授权管理人员可以在任意联网的地方进行管理和派发工作指令等工作。
5 苏州城市照明智能化控制系统的升级工作
苏州城市照明智能化控制系统的升级工作以“智慧照明”为目标，是依托苏州地理信息共享平台，对苏州市区范围内的照明设施实施管理的智能化平台。建立基于无线传感器网络的照明设施管理系统，实时监测苏州城市照明设施的运行情况。实现照明设施的地下管网、照明设备、配送电设施的自动监控和智能化管理。建设三维地下空间数据库和可视化系统，为城市地下空间总体规划、开发建设、管线维护抢修等提供宝贵资料，提高决策水平和行动效率。
从前几年开始，我处已经将“照明管理信息化”项目列入重点待解决的实事工程，并考察了多个软件供应商。但是，当时市场上的地理信息开发系统比较多，各有其优点及不足之处；互联网技术特别是手持式智能设备联网技术还未成熟，物联网技术还处于尝试探索阶段，系统的开发需依据市委市政府的统一规划，有计划，按步骤的分阶段实施。
2012年我处开始实施“智慧照明一期”项目，其主要内容为：
（1）建立GIS地图信息平台及基础设施数据库，它是整个“智慧照明”系统的基础，这个数据库参考国家标准和实际需求进行设计，可进行增加、修改、删除、查询、批量导入操作。纳入数据库的信息包括路灯、配电箱、电缆井、管线、车辆。
（2）建立照明设施管理系统，使用融合通信、图像传输等数字化手段，完成照明管理处的日常维护、事故处理、工程建设、日常行政事务管理、报表统计，并考虑与仓库的材料管理相结合。
（3）建立工单管理系统，对来自12345、110、
窗口电话的工单进行快速派单处理，并对处理过程进行全程监督，保证工单在系统规定的时间内按步骤、按规范完成，如果超时，系统自动进行报警；对于突发的安装、维修任务等，按照紧急程度对其划分等级，基于GIS地图进行紧急调度，系统自动判断出距离任务处理地点最近的空闲维修人员，并给其派单，保证任务在最短时间内以最低的成本完成。
（4）建设照明管理指挥中心及突发事件应急预案系统，对城市照明管理处的应急预案库进行管理，在发生突发事件时，根据突发事件的级别启动相应的应急预案。
（5）整合无线移动技术和信息化手段，实现照明管理处车辆信息管理。
（6）整合原有路灯“三遥”与单灯控制系统，在GIS平台上实现对功能照明及景观照明灯的监控。
（7）利用电子标签（RFID）和
无线传输系统，试点照明设施的信息管理。
6 结束语
完善的城市照明控制系统是城市照明节能管理的关键，城市照明动态智能化控制系统能对设施进行动态实时的监控和管理，能采用光控和时控相结合的控制方案，在预置的时间区段内根据光照度决定照明设施的开或关，既能在阴雨天自动延长照明时间，又能在晴好天气自动缩短照明时间，从而节约大量的电能，减少电费支出；城市照明动态智能化控制系统还能将传统的“巡灯查找故障”改为“故障实时报警”，在出车之前就明确故障的准确地点和基本状态，减少“巡灯”人员和车辆损耗，降低维修成本，缩短抢修时间、提高抢修效率。通过借鉴国内外先进的经验，积极应用现有城市照明智能化控制的新技术、新产品和新方法，将有利于做好现有城市照明动态智能控制系统的建设和提升工作。
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