大数据在智慧路灯系统中的应用

大数据在智慧路灯系统中的应用

张 锋

中交第一公路勘察设计研究院有限公司 陕西 西安 710000

摘要

随着城市现代化建设的推进，“智慧城市”概念的提出等，城市交通系统的重要性正在逐日增加，路灯作为交通系统中不可或缺的重要组成部分，也应顺时代的潮流向智能化方向发展。这一构想在大数据技术的应用下变得更为可能。本文科学分析大数据技术在智慧路灯中的应用现状，并介绍了该应用的重要性以及分析了具体应用原理以供相关工作人员参考。

关键词：大数据技术;智慧路灯;照明系统技术应用

Abstract

With the advance of urban modernization and the proposal of the concept of "smart city", the importance of urban traffic system is increasing day by day. As an indispensable and important part of the traffic system, street lamps should also follow the trend of The Times to develop in the direction of intelligence. This idea is made possible by the application of big data technology. This paper scientifically analyzes the application status of big data technology in intelligent street lamps, and introduces the importance of the application and analyzes the specific application principles for the reference of relevant staff.

Keywords: big data;technology, intelligent street lamp; lighting system technology application

一、大数据时代与智慧路灯概述

1.1大数据时代概述

当今社会是一个科学技术高速发展的社会，其中信息技术的发展更是尤为突出，信息流通速度越来越快，信息共享使人们生活便捷度得到极大提升的同时也成为创造收益的重要因素。在这样的时代背景下，大数据技术应运而生。

从一般意义上讲，大数据是指无法在有限时间内用常规软件工具对其进行获取、存储、管理和处理的数据集合。目前，业界对大数据还没有一个统一的定义，但是普遍认为，大数据具备“4V”特征，即Volume、Velocity、Variety和Value，即数据体量巨大、数据速度快、数据类型繁多和数据价值密度低。

“大数据”时代的到来最早是由全球知名咨询公司麦肯锡提出的，麦肯锡称：“数据，已经深入到当今各行各业的职能领域，是重要的生产因素。人们不断对海量数据的挖掘和运用，意味着生产率增长和消费者盈余会成为新一波的浪潮。”笔者认为，大数据时代就是指利用一系列针对具体问题的相关算法对海量数据的处理与分析、存储，从中提取有效的信息并使之服务于生活与生产。

1.2智慧路灯概述

目前我国现行的路灯系统较之前传统的路灯系统已经开始脱离了传统的成组控制方式向单灯控制方式转变^【1】，并且放弃传统的钠灯改用LED灯以达到节能效果。但是，单灯控制方式具有通信成本高、对于大量的数据处理技术不成熟等问题，而且能源利用率仍较低。智慧路灯就是在这一前提下应运而生的新型节能型路灯系统。智慧路灯是指应用具有先进性、高效性、可靠性的电力线载波通信技术和无线GPRS/CDMA通信技术等，实现对路灯的远程集中控制与管理。其具有可以根据车流、光照等变化情况自动调节亮度、远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程抄表等功能。在城市运用智慧路灯系统能够大幅节省电力资源，提高资源利用率，科学管理公共照明，降低运行与维护成本。

1.3大数据技术在智慧路灯系统中的应用现状

大数据是智慧城市建设的核心要素，目前，我国已有90多个城市在政府或企业主导下开展了智慧城市建设，两者由于主导角色的不同，侧重点也有不同。但是在作为智慧城市建设重要组成部分的智慧路灯系统方面仍存在着许多问题，比如无法对无功损耗电量进行有效管理，无法及时发现损坏设备并及时维修，路灯系统目前扮演的角色太过单一等问题，这本质上反映了我国目前大数据对于智慧路灯系统介入程度不够深、针对智慧路灯系统的大数据技术并不完善。

二、大数据应用到智慧路灯系统中的重要性

2.1提供更加精确的照明数据

对于照明系统来说，海量的基础数据分析起来难度大，数据转化为价值的转化率低，而大数据技术具备可以从海量数据中快速获取有价值的信息的功能。将大数据技术应用到照明系统中可以先利用路灯传感器对于数据进行收集，在经过对数据的分析后将其提供给交通决策人员。

2.2提升城市照明系统的信息传达高效性

以往的城市照明系统往往具有信息滞后性，利用大数据技术获得即时信息可以帮助相关工作人员及时发现路灯的损坏并加以维修；安装路灯传感器后，路灯在照明功能外还能兼顾感知汽车行驶速度、车流量等信息并将其传输到交通管理控制中心，进而传输给驾驶员，帮助其规划更合理的行车路线，从而最大程度规避交通拥堵现象。

2.3降低城市照明系统的能源消耗率

照明一直以来都是城市中电量消耗极大的单元，据统计几乎可以占到城市全部电力消耗的四分之一，在目前倡导节能环保的大趋势下，如何在优先保证照明需求的同时能够最大限度的节能是任何一个为城市提供照明设施的企业都亟需解决的重大问题。而将大数据技术应用到照明系统中去可以为这一问题提供一个有效的可行方案。

首先，智慧路灯与传统的降压、降功率的方式相比节电率更高；其次，相对于传统的人力调节来说，通过大数据分析后得出的结论可以使得智慧路灯系统可以根据是否为节假日、不同时段的车流量、道路周边建筑物灯光强弱等设置不同节能模式，更加灵活的调整开关灯策略；再次，可以根据地理位置、周边环境等具体问题具体分析给不同的路灯设置不同的电能消耗上限，从而更好地节能减排；最后，可以通过路灯所处地域风速、日照等自然环境分析给不同的地域安装相应的风能路灯或太阳能路灯等新能源路灯，充分利用新能源，替代传统高耗能能源。

2.4助力智慧安防

通过路灯上的摄像头、噪音传感器装置等可以建设覆盖整个街区甚至全城市的安全监管网络，路灯本身自带独特的定位以及电源，在路灯上安装监控设施既便捷又节省成本。在有警情时，既能快速锁定案发地点，又能通过系统以最合理的方案及时调动出境人员与车辆，保证案件能及时得到处理回复的同时又减少了警力资源的浪费。

通过分析路通系统记录下的过往的犯罪人员行为数据，可以总结犯罪模式、犯罪趋势、受害人特征等^【2】，可以在科学预测未来犯罪趋势的前提下及时的加以预防，有助于治安环境的维护。

2.5助力智慧城市综合管理

路灯分布范围十分广泛、有自己固定的地理坐标与编号、自带电源、产权归政府所有，而且有自己专门的维保组织。这些自带的优势使得路灯灯杆可以成为城市范围物联网的重要硬件载体。智慧路灯可以成为兼顾环境监测、摄像监控、公共广播、信息发布、求助报警、无线wifi、USB充电的综合物联网平台，为市民提供多方面的综合服务、提高市民生活质量、有效推进智慧街区与智慧城市的建设。

三、大数据技术在智慧路灯系统中的具体应用

3.1采集与控制执行层

智慧路灯系统中的采集与控制执行层主要分为传感器、路灯控制器以及报警装置三部分。传感器可以通过其包含的摄像头、空气检测器、红外线感应器、噪音感应器等收集大量的基础数据，并结合路灯自身设置的各类数据指标值，进行及时的预警等。

3.2前端分布控制层

主要功能为利用采集与控制执行层提供的各类信息从而在道路照明需求得以保证的前提下合理控制智慧路灯的用电量，提高照明利用率。近年来，大数据技术的加速应用、智慧城市照明系统的不断完善以及物联网应用的不断普及使得智慧路灯系统建设的大数据技术支撑日趋成熟，城市绿色照明目标的实现也成为可能。

将大数据技术应用到前端分布控制层中对于相关工作人员来说，可以帮助其对于整个路灯系统更为了解，全面把握路灯系统的运行特点，在日常活动中有侧重点的对于路灯系统进行日常检车维护，降低故障率^【3】；在发现问题时可以更加及时的找出对应的解决方案，减少因此而造成的经济损失。这能够为路灯系统健康运行提供一定程度的保障。

3.3通信传输层

通信传输层的主要作用为将路灯内部各个环节连接起来，使得信息可以有效流通，将整个系统变成一个整体，实现更高效的信息共享。在这一层面应用大数据技术，首先能使得信息能够得到更充分的利用；其次可以为及时反馈各个组成部分的信息提供技术支持，为日常维护、故障维修人员节省大量的时间。

在大数据时代，数据信息的经济价值越来越高，数据资产化也已经成为新的趋势，对于数据信息，我们不仅要充分地加以利用，更是要提供相应的保护措施，因此，对于通信传输层的数据保护也是大数据技术在这一层面应用的注意重点，否则，在智慧城市中担任重要角色的智慧路灯信息很有可能被不法分子窃取，进而增加城市的安全隐患。

3.4数据处理层

数据处理层是对于智慧路灯系统所收集到的各种基本信息进行加工处理的终端，在这一终端，大数据技术不是要单单针对系统所收集到的信息进行单一分析，而是要结合电力系统信息、气象系统信息、交通系统信息等进行综合分析。并将分析结果通过通信传输层精准传输到各相应的终端。比如，在周围全是商圈、灯火通明的地域，可以自主调节附近地区路灯的亮度，减少能源的浪费；在路灯出现故障时，可以启动报警系统，并将故障信号发送给相关人员，通知他们及时进行维修；在连续长时间没有日照阴雨连绵的天气，可以将风光互补路灯的光能控制开关关闭，打开风能控制等等。

四、发展前景展望

在大数据技术以及物联网技术飞速发展的趋势下，多功能智慧路灯作为智慧城市建设中的关键基础设施建设，务必要承担起相应的责任。大数据技术应用到智慧路灯系统中后，会有效提升路灯系统的节电率，除此之外，城市照明系统的安全性以及故障检测效率也有成倍提升，更是能提升居民生活便利性，为智慧城市建设起到极高的推动作用。总之，运用大数据技术的智慧路灯系统，可以大幅度解决原有的路灯系统对于无功损耗电量无法进行实时监测、在城市扮演角色单一等问题，满足大数据时代物联网需求，为城市居民提供更好的体验；同时对于市政管理者来说，大数据介入下的智慧路灯系统可以为市政管理者提供精准服务、帮助执政效率的提高，减少不必要的市政支出，提升市民对于政府的信任度^【4】。

但是就目前现实情况而言，在大数据介入到智慧路灯的这一设想的实际应用方面还存在着许多现实问题，比如：如何降低成本、如何与市政部门形成完善的供需系统、售后服务系统如何建立、现行商业模式对于智慧路灯是否适用等等。相信随着大数据技术以及物联网技术的日趋成熟，以上问题都会得到解决，智慧路灯在城市生活中将发挥出不可替代的作用。

参考文献

[1]王蓓,赵晓鹤,汪博,许婷雨.浅析基于大数据的智慧照明控制系统[J].南方农机,2020,51(23):148+151-152.

[2]余娜,李涛.大数据技术在智慧城市照明建设中的应用分析[J].智能城市,2018,4(19):125-126.

[3]杨青,武高宁,王丽珍.大数据:数据驱动下的工程项目管理新视角[J].系统工程理论与实践,2017,37(03):710-719.

[4]陈仲林,翁季.城市道路智慧照明探讨[J].灯与照明,2015,39(04):13-16.