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基于边云协同的智能照明系统

摘要：随着城市设施的现代化、物联网技术与智慧城市新业务的快速兴起，

现阶段传统的照明方式已不能落实可持续发展观，路灯的照度不能随环境变化而

自动调节，也会经常受到应用领域地域因素的限制，所以我基于IOT架构及边云

协同技术设计了智能照明系统，系统采用ZigBee将传感器数据传输至边缘网关

进行处理以实现灯具智能亮灭，采用JS、CSS、H5对网页进行设计实现系统的远

程控制。边缘计算解决网络延迟、带宽等物理问题，使用云服务器以集中的管理

与监控系统，让边去解决物理问题，云进行各种各样数据模型的训练及分析，端

进行数据交互，确保系统稳定可靠的在更多场景高效率运行为出行者服务。对实

现节能降耗与智慧城市的基础建设，具有十分重要的现实意义。

关键词：边云协同；IOT架构；智能照明；远程控制

1、基于边云协同的智能照明系统概述

城市照明在人们的生活中有着重要的意义，不论在夜间方便了人们的生活出

行还为城市夜间添一分色彩的美化工作近几年来，全国各大城市、甚至一些中小

城市的各级领导，都格外重视道路照明和夜景照明工作。每逢节假日为了美化城

市都会在道路上进行各种装饰美化城市夜景，但城市用电量大大增加的同时也导

致了故障不便维修且成本较高、长期通电耗电过大、不便管理等各种情况。同时

当我们的智慧城市真正完成建设时，整个物联网系统运作时将会有成万或数十万

的物联网终端在产生数据，而这些数据如果不加处理直接存储在云上将会对带宽

造成巨大的影响，可想而知运行的成本几乎是一个天文数字，各种问题的出现为

城市照明工作带来了较大影响，急切需要解决。

为了落实可持续发展观实现省电节能，降低照明成本，我们基于边云协同对

本系统进行开发，与市面上的照明系统相比，运行成本与传输延迟更低，提高服

务效率，使系统能够在更多场景投入使用，通过分析对比传统路灯的特性，总结

并设计出本项目的研究内容主要为以下三个方面：

1.

边云协同

云计算擅长全局性、非实时、长周期的大数据处理与分析，能够在长周期维

护、业务决策支撑等领域发挥优势；边缘计算更适用局部性、实时、短周期数据

的处理与分析，能更好地支撑本地业务的实时智能化决策与执行。本作品采用边

云协同的方案为整个系统完美运行奠定了基础。与纯粹的云端解决方案相比，包

含边缘端的混合方案可以减少路灯反应延迟、提高系统可扩展性、增强对各类信

息的访问量，边缘计算也可以处理大量的由传感器反馈的即时数据，而云计算最

后可以访问这些即时数据的历史或者处理结果并做汇总分析，使路灯系统的运行

变得更加敏捷，也可以使系统在离线状态下毫无影响的运转。

1.

路灯实体改装

通过使用LED灯板替换现有传统路灯的灯板，在达到相同照度情况下，能够

降低能耗。由于需求中希望能够对路灯实时照度进行更改，还需对LED灯板的电

源进行改装，以求达到改变电源输出功率大小从而改变路灯照度的目的。

对于路灯灯头的整体改装意在，降低用户在将新型路灯灯头替换现有路灯灯

头时候的施工难度。通过在灯头部分加装ZigBee模块和传感器，可实现对移动

物体的监测以及对路灯照度的实时更改。由于路灯工作环境的特殊性，传感器的

选型对于实际应用中数据采集效果的优劣尤为重要。使用ZigBee模块，则可通

过无线的通信方式来采集传感器的信息以及更改路灯的状态。

1.

用户交互

用户可通过网页或相应接口更改路灯的基本参数，从而控制路灯的相应状态

等功能。其中包括亮度、点亮时长、定时开关等功能。通过网页编写路灯编号以

及区域口特殊路灯编号等信息，对设备属性进行的设置

2、基于边云协同的智能照明系统创新点

(1)多场景离线控制运行

通过采用安全可靠、低延时、低成本、易扩展、弱依赖的边云协同方案对智

慧路灯系统可能产生的大量数据进行快速低延迟处理，降低了云端的工作量，并

有效的减少了故障出现时对系统正常运转带来的影响，一切数据相关操作皆可在

设备就近的边缘网关实现完成，由此可解决运行成本过高、数据传输距离过远导

致系统工作效率低下等问题，即可使系统适应于大多数场景，甚至在工厂或山区

也能毫无压力的高效率低成本运行。

(2)区域性智能控制

系统可以以照明环境内一片区域为单位，通过利用安装在路灯灯头部分的传

感器检测是否有物体经过。当前区域所有路灯附近有物体经过时范围内路灯将提

高亮度，且通知当前区域前后区域的全部设备也同时提高亮度，持续一段时间后，

再将