创意创新思路

山东省

通讯地址★

烟台大学北校区

烟台市 莱山区/县

参赛形式★ 参赛成员1★ 参赛成员2 参赛成员3

团队 姓名 姓名 姓名

隋建国 李宁 陈硕

院系年级 院系年级 院系年级

大二 大二 大二

参赛项目名称★ 智慧城市照明监控系统

随着社会的进步和科技力量的发展，人们需要一种效率高、持久性强且和谐的智慧城市。想要高效率，就要使城市管理智能化，通过各个智能模块的相互通信

达到我们建设智能化城市的目的。而在智能化的基础上节能环保也是我们追求的

行业方向 目标。所以建设智能化城市就离不开对城市公共照明系统的管理，而在智能化的

基础上最大程度的节约能源并且是我们这个项目的目标。

在国外，利用载波电流传递技术实现对路灯电压的控制从而控制其功率的大小以达到节能的目的。这种方式是一种数字系统，只能实现简单的调压，并不能对路灯的状态和周围环境进行监控和处理，与智慧城市要求的高效率并不符合。 在国内，有着数字类的城市照明系统的监控，其不够节能且不能体现智能化城

项目简介★

项目概述

市的智能二字。不够节能的方面：其只能调节电压以达到节能的目的，不能智能的根据现场的环境调节路灯的节能方式。不智能的方面：不能做到和智慧城市其他系统的融合和信息交互，这与我们智能化城市的地位不符合，此系统更多的是一个数字平台不是一个智能化监控系统。而我们构思的这种系统克服了上述的缺点并且有着自己独到的创意，能到达智能化的节能和管理的目的。 一、创意创新思路

随着社会的发展与进步，人们的生活水平逐渐丰富，随之而来的是日益庞大与

详细描述

复杂的管理与控制需求。而智慧城市概念的提出让人们的这一烦恼得到了解决。智慧城市是以信息技术应用为实践的复杂并相互作用的系统，其中的信息技术包括了移动互联、物联网等新兴热点技术。智慧城市的结果是城市生产、生活方式

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的变革、提升和完善，终极表现为人类拥有更美好的城市生活。其本质在于信息化与城市化的高度融合。应这一新理念的建设和发展，为使人类的生活更加方便、美好，本系统利用TCP这一面向协议进行可靠地数据通信，并利用WinCC的强画面感和低成本等优势进行监测和控制。

在系统中和‘天网’相结合，通过照明调节系统增强视频画面清晰度，并进行探照灯的开启降低深夜犯罪事件的发生率。将得到的一系列数据进行大数据整理得到一定的规律从而为城市的运行和管理提供帮助。

二、设计思路

2.1

随着智慧城市的发展，城市建设日渐信息化、数字化。为实现城市管理精细化、基础设施智能化的智慧城市，一方面，利用WinCC对路灯、噪声进行了监测，对城市相应问题能够及时准确地予以解决，方便了城市管理。另一方面，利用WinCC实现了一定程度上的调控，节约了电力资源，以较低的成本使得城市资源得到更好的利用,更重要的是将采集和运行过程中的数据进行归档形成大数据得以对城市的运行形成直观的描述。

图2-1智能照明系统主画面

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图2-2 智慧城市照明系统主控画面

2.2路灯工作系统特点

1、 路灯数目多，分布的位置广，良好的控制需要较大的人力资源 2、 路灯工作时间、地点不同，不够灵活的控制容易造成资源浪费 3、 路灯工作环境不同，受天气等自然因素影响较大 4、 路灯易失窃，养护成本较高

因此，安全、稳定、高效的路灯系统需要一套画面感强、输出信息丰富的监测控制系统使其使用尽可能少的资源发挥尽可能多的作用，同时为城市其他领域信息化、数字化建设提供一定的信息。 2.3利用WinCC监测、控制过程

路灯分布在城市的各个角落，数目众多且易损坏，为确保亮灯率、设施完好率达标、全面提升城市整体形象，使得撞坏、人为损坏、电缆损伤等情况及时得到处理，采用WinCC对路灯的亮灭进行监测。实施过程如下： 1、对街道的各个街面进行编号。 2、对每一街面的每一路灯进行编号。

3、如图2-2，按域设置报警监测，当报警产生的时候以路灯号进行显示。监测设备工作时，当某一区域的某一路灯发生故障不能工作时，在WinCC画面上相应的区域块就会产生报警信号（路灯编号），使养护人员能够在第一时间得知故障并能够准确找到故障点，高效率地进行修复使其尽快作业。同时，尽快地到达现场能够一定程度上避免路灯失窃。在图2-3中可以选择街面进行报警记录查看。

图2-3 路灯故障报警画面

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图2-4路灯监控报警记录

路灯分布面积广，长时间地工作很多时候会造成资源大量浪费，不能物尽其用。但是，低使用率时间段如果停止工作，也在一定程度上造成了不便。因此，WinCC在此时就可以对人员密集度进行判断，进而进行调节。实施过程如下： 1、在路灯上安装摄像头并利用类似于人脸识别的技术对画面中的人员密度进行识别，既可以方便于模式的选择又可以通过在图2-1中调取监控画面为城市的安全运行提供帮助。

2、利用无线设备将采集的信息输出和接受信号；

3、根据人员密度、季节、可见度自动调节亮灯模式（持续亮灯、改变亮灯密度、声控亮灯等），并在WinCC画面设置相应调节开关进行人为控制； 4、通过遥控的方式对电压进行控制，从而改变路灯的亮暗并在图2-2中可以实时监控各个街面的电压。经此设置后，当人员很少时，路灯工作模式可以设置成声控模式，当行人需要时会工作，既避免了资源浪费也避免了停止工作后带来的不便；当天气较差，比如雨天、雾天能见度低时，根据汽车雾灯的理念，增强灯的亮暗度和颜色，利用穿透力强的光线提高周围交通参与者的能见度等。如图2-4可以通过选择不同的街面来调取电压记录。

图2-5电压监控调节记录

5、 在路灯上安装探照灯，在深夜无人时开启，达到警告的作用，降低犯罪率。 6、 安装太阳能板为路灯提供辅助电能，并安装电池储备用于恶劣天气时使用。

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7、 如图2-4，因监控过程中的数据和画面比较重要所以设定权限，不同的账户有着不同的操作权限。

图2-6权限管理

如图2-3，城市交通易产生噪声污染，不同程度地影响居民的生活质量，而路灯恰恰分布在道路两旁，距离噪声源较近，所以通过在路灯上安装检测设备对噪声监测很是方便，而WinCC具有监测功能，成本相对较低，着实是不错的选择。实施过程如下：

1、对于不同区域的噪声上限进行设置，并设置报警弹出报警窗口 2、在通过量较大的地方安装噪声监测装置检测噪声 3、通过选定不同的街道可以查看不同街道的噪声记录

3、ZigBee协议是典型的低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率以及低成本的个域网协议，利用其通过GPRS技术拓展测量控制网络作用范围后的TCP协议进行可靠的数据传输；

4、在WinCC画面上对噪声变量进行实时监测，计算每时段噪声对居民生活会产生怎样的影响，及时对严重地段采取有效解决方案。此方法实施后，不仅能够为智慧城市的建设提供噪声这一信息的监测，而且网络通信的应用有效解决了电路通信传输效率不到10%的浪费问题，同时保障了数据的可靠传输。

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图2-7 噪声监控报警记录 三、监控过程中用到的技术 1、 四遥技术

2、 利用摄像和类似于人脸识别的计算机算法辨别人口的密度以此来控制路灯的模式。

3、 无线传输和接受信号 4、 各种传感器技术的应用

本方案有着自己独到的创意，结合智慧城市的要求实现了智能、节能环保的目的。

1、 有着时控、光控、声控、改变路灯点亮密度、分区域、分季节的控制方式，且可以根据当时当地环境的不同而改变其功率以达到方便行人行车的目的，例如：雾天开启雾灯模式。

2、 利用监控设备检测人流量的密度，以达到智能选择哪种照明方式的目的。创新创意点

创意性的加入了检测噪声的功能和监控设备一起为智慧城市的安全管理提供信息。

3、 将采集到的和调节变换的数据进行归档，形成大数据有助于对城市的管理和运行。

4、 采用无线传输的方式进行信号的接收与采集。

参考文献:

【1】 汤国春，彭少锋，中型城市照明与管理【J】.中国高新技术企业，2009

（22）：76-77

其他阐述、相关信【2】 贺小虎，推广绿色照明 强化节能管理——住房城乡建设部发布《“十二五”息或附件

城市绿色规划照明纲要》【J】，2011（12）：44-45

【3】 倪磊.论现阶段城市道路照明建设中的节能分析【J】.中国工作科技博

览.2011（26）：207.

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