智慧城市的建設(shè)涵蓋大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如基礎(chǔ)地理信息、規(guī)劃成果、交通、綜合管線、政策法規(guī)、人口等，如何存儲和使用這些數(shù)據(jù)成為決策者亟需解決的問題。云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了大數(shù)據(jù)的迅猛發(fā)展，為政府提供決策支持，對企業(yè)組織和業(yè)務(wù)流程提供幫助，對城市、交通、醫(yī)療、教育等產(chǎn)生巨大的影響。
本文重點(diǎn)探索基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧城市照明管理，提出了一種包含多種傳感器、中央控制器和通信模塊的智慧照明系統(tǒng)架構(gòu)。在此基礎(chǔ)上， 可以構(gòu)建一個(gè)基于云服務(wù)的城市公共照明管理大數(shù)據(jù)平臺，利用云服務(wù)無處不在的特性，實(shí)時(shí)采集城市照明設(shè)備的位置及運(yùn)行狀態(tài)信息，不僅可以為城市提供全方位的路燈信息化運(yùn)維服務(wù)，同時(shí)通過后臺大數(shù)據(jù)分析，挖掘城市路燈運(yùn)行與電網(wǎng)、氣象等的相關(guān)性，為城市照明節(jié)能提供決策支持，同時(shí)也可以為城市智能交通、智能安防提供有效的支撐。
大數(shù)據(jù)與智慧城市照明
大數(shù)據(jù)或稱巨量資料，指的是無法在一定時(shí)間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。智慧城市是把信息技術(shù)充分運(yùn)用在城市的各行各業(yè)之中的基于知識社會創(chuàng)新的城市信息化高級形態(tài)。
在中國，已有90 多個(gè)城市開展了智慧城市建設(shè)。然而，在智慧城市的建設(shè)與應(yīng)用中，智慧城市產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將從TB 到PB 級，隨之進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代；大數(shù)據(jù)是智慧城市的核心要素，智慧城市的建設(shè)與應(yīng)用帶來數(shù)據(jù)量的急速增大，而大數(shù)據(jù)無處不在，遍布智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧生活等智慧城市的各個(gè)領(lǐng)域。對大數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、存儲、分類、重組分析、再利用等一系列的智能化處理后，可將其結(jié)果為決策者提供參考。
對于智慧城市的建設(shè)來說，可分為政府主導(dǎo)的建設(shè)和企業(yè)主導(dǎo)的建設(shè)，政府主導(dǎo)的建設(shè)側(cè)重于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集、管理、分析、監(jiān)控和共享，建設(shè)目標(biāo)為智慧政府和公共平臺；企業(yè)主導(dǎo)的建設(shè)側(cè)重于行業(yè)應(yīng)用，主要建設(shè)目標(biāo)為智慧行業(yè)，如智慧交通、智慧醫(yī)療等。盡管側(cè)重點(diǎn)和建設(shè)目標(biāo)不同，但二者是一個(gè)相互協(xié)調(diào)的有機(jī)整體，政府主導(dǎo)的建設(shè)側(cè)重于基礎(chǔ)平臺的搭建，企業(yè)主導(dǎo)的建設(shè)則側(cè)重于實(shí)際應(yīng)用。
城市照明作為智慧城市建設(shè)中重要的組成部分，它服務(wù)于交通安全和人們的生產(chǎn)、生活。城市照明系統(tǒng)遍布城市的每一個(gè)角落，對現(xiàn)有的城市照明裝置進(jìn)行升級，可以簡單快捷的實(shí)現(xiàn)覆蓋面較廣的信息感知網(wǎng)絡(luò)的搭建，實(shí)現(xiàn)路燈管控智能化、信息采集多樣化和信息處理快速化。
智慧城市照明建設(shè)存在的問題
目前傳統(tǒng)照明方式還是暴露了不少問題，比如，無法對無功損耗電量進(jìn)行有效管理，對損壞設(shè)備無法進(jìn)行及時(shí)維護(hù)，某些路段、公園等在晚上時(shí)已經(jīng)無人的狀態(tài)下，依舊燈火通明，還有路燈、電纜等設(shè)備經(jīng)常被盜而沒有及時(shí)處理等。具體而言，我國城市照明建設(shè)存在問題包括以下幾個(gè)方面：
（1）重形象、輕科學(xué)規(guī)劃
目前很多城市的夜景照明均存在過于追求城市形象和亮度，科學(xué)分析論證不足、統(tǒng)一規(guī)劃或規(guī)劃相對滯后的問題。出現(xiàn)了該亮的不亮，不該亮的反而很亮現(xiàn)象，整個(gè)城市的夜景分散零亂，沒有主次和特點(diǎn)，這樣的設(shè)計(jì)規(guī)劃不僅浪費(fèi)了能源，而且整體照明效果也不好。
（2）重景觀、輕功能照明
筆者對多個(gè)城市照明項(xiàng)目實(shí)例進(jìn)行分析，其中夜景照明實(shí)例占整個(gè)城市照明工程實(shí)例的2/3；而功能性照明實(shí)例，如道路、橋梁、隧道等照明實(shí)例僅占整個(gè)城市照明工程實(shí)例的1/3 左右。明顯反映出了城市照明工程規(guī)劃重景觀、輕功能照明，這也應(yīng)引起我們的高度重視。
（3）照明亮度超標(biāo)
在我國的部分城市因過于追求城市形象，盲目追求燈光照明的亮度，出現(xiàn)了部分城市的交通主要干道路面照明的平均照度，均大大高出我國或國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的照度值（國家規(guī)定主干道的平均照度為30 lx），路面平均照度的平均值達(dá)到51 lx，個(gè)別路面平均照度竟然達(dá)到105 lx。這種盲目追求路面亮度的現(xiàn)象，不僅造成了電能的過度浪費(fèi)，而且還產(chǎn)生了照明眩光、光污染等問題，其照明的負(fù)面效應(yīng)較為突出。
（4）管理問題
由于城市路燈照明系統(tǒng)管理制度的不完善，造成只重建設(shè)輕管理的現(xiàn)象較為普遍，特別是照明工程建成竣工后，照明設(shè)施的維護(hù)管理工作未能跟上，以致不少工程出現(xiàn)亮燈率低，照明效果急劇下降的現(xiàn)象。
大數(shù)據(jù)推動智慧城市照明建設(shè)
本文以文獻(xiàn)提出的大數(shù)據(jù)技術(shù)智慧城市照明系統(tǒng)為基礎(chǔ)，綜合考慮解決傳統(tǒng)照明管理不夠細(xì)致的問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更加智能化的管理并達(dá)到高效節(jié)能目的，構(gòu)建了新的大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧城市照明管理系統(tǒng)，它充分融合先進(jìn)的通信、傳感、云計(jì)算等多種現(xiàn)代化科技手段，使照明在滿足公共照明需求的基礎(chǔ)上更為智能， 其總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示，該系統(tǒng)由以下四層構(gòu)成：
（1）采集、控制執(zhí)行層：由多種傳感器、單燈控制器、防盜報(bào)警末端三部分構(gòu)成。傳感器模塊包括攝像頭、噪聲檢測傳感器、空氣污染檢測器、溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧感應(yīng)器、亮度傳感器、紅外感應(yīng)器等，可采集路燈周圍環(huán)境數(shù)據(jù)信息。單燈控制器可采集路燈運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，并向路燈監(jiān)控終端（RTU）回傳路燈用電量、運(yùn)行狀態(tài)、照明強(qiáng)度等信息。
（2）前端分布控制層：路燈監(jiān)控終端(RTU)可匯聚分支范圍內(nèi)的傳感器采集信息、路燈用電量及運(yùn)行狀態(tài)等信息。
（3）通信傳輸層：路燈監(jiān)控終端(RTU)和監(jiān)控中心之間釆用無線傳感網(wǎng)或移動通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，路燈監(jiān)控終端(RTU)與每盞路燈單燈控制、電纜防盜末端之間的通訊通過電力線載波通信來實(shí)現(xiàn)。
（4）應(yīng)用處理層：綜合利用采集到的各類數(shù)據(jù)信息及電網(wǎng)、氣象等相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析，并通過所分析的結(jié)果反饋到各分支路燈監(jiān)控終端，實(shí)現(xiàn)智能路燈的自適應(yīng)調(diào)節(jié)亮度從而達(dá)到節(jié)能的目的。同時(shí)，可輔助實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測路燈工作狀況，提供路燈故障類型報(bào)警及故障地點(diǎn)通知等功能。
除了對照明輸出支路、供電配電柜、路燈的電流、電壓、功率和能耗信息進(jìn)行采集外，系統(tǒng)還可采集諸如氣象數(shù)據(jù)、車流量和地理位置等信息，這些必將形成海量的數(shù)據(jù)。充分利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，動態(tài)分析并挖掘城市各項(xiàng)信息需求，輔助管理決策者，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖2 所示。
發(fā)展前景展望
可以預(yù)見在不久的將來，大數(shù)據(jù)將遍布智慧城市的方方面面。本文構(gòu)建的基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智慧城市照明管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可以對其功能進(jìn)行擴(kuò)充和延展， 進(jìn)而組建智慧城市的二大智能感知系統(tǒng)：智慧交通系統(tǒng)和智能安防系統(tǒng)。
（1）智慧交通系統(tǒng)
智慧交通系統(tǒng)將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等有效地綜合運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，從而建立起一種大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)。