基于谷歌地图的智慧路灯管控系统的研究与实现

张国伟，杜庆鹏，陈明龙，宫潘威，丁保勇，王新龙，董玉德

(1.合肥工业大学 机械工程学院，安徽 合肥 230009；2.合肥大明节能科技股份有限公司，安徽 合肥 230088；3.合肥工业大学智能制造技术研究院，安徽 合肥 230009)

基于谷歌地图的智慧路灯管控系统的研究与实现

张国伟1，杜庆鹏2，陈明龙1，宫潘威1，丁保勇1，王新龙3，董玉德1

(1.合肥工业大学 机械工程学院，安徽 合肥 230009；2.合肥大明节能科技股份有限公司，安徽 合肥 230088；3.合肥工业大学智能制造技术研究院，安徽 合肥 230009)

为了提高当前路灯控制系统的管理效率，实现路灯管控的可视化、智慧化、高效性，本文提出并实现了基于谷歌地图的智慧路灯管控系统。该系统综合应用WebGIS技术、GPRS和ZigBee网络通讯技术、WebGL等计算机技术，解决了监控系统的网络传输的实时性问题和系统中大量路灯加载时加载缓慢问题，系统采用谷歌地图并引入多国语言库实现了软件的国际化。系统目前在合肥市测试使用，能够在一秒左右实现路灯的开关及调光功能。

ZigBee；智慧路灯；谷歌地图；WebGL技术；WebGIS

2.HefeiFitbrightEnergySavingTechnologyCo.,Ltd,Hefei230088,China;3.IntelligentManufacturingInstituteofHFUT,Hefei230009,China)

引言

作为城市建设的重要基础设施，路灯分布范围广、密度大、数量多的特点使其难以管理[1-2]。为解决路灯控制方面的问题我国科研人员作了大量的研究[3-5]，例如：王志宇等基于.NET和GIS以C/S(Client/Server)的方式开发了路灯管理系统[6]；王敏等采用RL78/11A单片机芯片为主控芯片，着重研究了智能照明系统中网关控制器方面工作[7]；黄祖成等研究了基于IPv6的低功耗无线网络在路灯照明控制系统中的应用[8]。国外在这方面的研究主要偏向于网关方面的开发[9-11]。综合国内外研究及使用情况，当前我国城市道路的照明控制方式大多以手动控制、时钟控制、光电开关控制方式为主，这种控制方式无法实现对单灯及某个区域的路灯进行控制及监管，路灯控制层次性差，无法实时监控，智能程度低[12]；还存在一部分以计算机无线控制的方式，但仍存在着实时监控性差，管理柔性以及系统智能性低，通信稳定性差、无法适应国际市场等问题[13-15]。为此，开发一种具有实时监控功能，管理柔性高，适用范围广，能够对单灯及不同层次区域进行控制的智慧路灯管控系统是很有必要的。本研究针对此种情况，综合利用GIS技术、网络通讯技术、WebGL技术等构建了基于谷歌地图的智慧路灯管控系统。

1 系统软件及硬件架构

该系统主要由用户层、服务器层、数据采集层组成(如图1所示)。

图1 系统架构Fig.1 System architecture

1)用户层。用户层主要包括监控中心人员、市政相关管理人员、日常办公人员、普通行人等。用户通过公司大屏幕监控中心、个人电脑、移动终端等设备在浏览器上登陆系统，进而实时监控路灯运行状态，并对系统进行维护及管理。

2)服务器层。服务器层包括B/S(Browser/Server)软件，数据库，C/S软件。B/S软件通过iis发布在服务器上使用户可以通过浏览器访问系统，在用户通过B/S端和系统交互时需要从数据库中读取数据，并将数据可视化展示，或者将用户录入的数据存入数据库中。数据库是整个系统的数据中心，主要负责数据的存储。C/S端软件负责解析网关、工程车、光照度采集仪等设备发送到服务器的数据并将数据存入数据库，以及将用户发送的控制指令下传到网关以控制路灯。

3)数据采集层。数据采集层包括光照度采集仪、工程车定位仪、网关、路灯驱动器。光照度采集仪主要采集相关区域的光照度，工程车定位仪负责采集工程车的位置信息。网关负责采集路灯信息并将服务器发送的指令下达到路灯。其中光照度采集仪、工程车定位仪、网关三部分通过GPRS与服务器通信。网关与路灯驱动器之间通过ZigBee进行通信。

2 系统关键技术

2.1WebGIS技术

WebGIS(网络地理信息系统)指基于Internet平台，客户端应用软件采用网络协议，通过Web技术运用在Internet上的地理信息系统[16]。WebGIS是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项技术。当前比较常用的WebGIS平台有：谷歌地图、百度地图、高德地图、ARCIMS等国内外成熟产品。由于百度和高德仅支持国内地图，不利于软件的全球化，所以该系统选择使用谷歌地图来构建系统可视化应用。首先需要登录谷歌地图服务开发平台，并根据应用类型申请谷歌地图开发密匙(ak)，然后在开发页面中通过