一、城市照明监控系统现状及问题随着无线通信技术和计算机技术的飞速发展，起源于上个世纪90年代初的城市照明监控技术也有了长足的发展，城市照明监控网俗称“三遥”系统，其主要功能有：
1、遥控：对远端的研究对象和目标进行控制，系统按照控制中心主控机上的各项参数和控制目标对远端执行机构进行控制。
2、遥测：对被测对象的参数进行远距离的间接测量，也就是系统具有实时获取远程现场的各项模拟量参数的功能。
3、遥信：把被控对象的动作结果和故障信息送回到控制端，也就是系统具有实时获取远程现场的各项开关量参数的功能。
4、数据处理：系统具有将RTU（RemoteTerminalUnit远程控制终端）采集到的实时数据处理加工成相应的报表，提交给系统管理人员或上级管理机构的能力。
5、报警处理：系统具有根据RTU的采集量进行声光报警的功能。
根据近年来数字化城市建设和节能需求，城市照明监控网又增加了“遥调”、“遥视”的新功能，俗称“四遥”或“五遥”。“遥调”就是根据城市照明电网的实际情况和各时间段不同的照明要求，自动调整电压、电流等开关量，以达到既节能又保证照明功效的目的。而“遥视”则是通过安装现场视频监视系统的手段，以达到更直观地监控目标、防盗、展示城市形象的目的。
目前国内应用的城市照明监控系统主要有城市路灯亮化无线监控系统、城市路灯智能监控系统、无线多媒体路灯监控系统、路灯监控管理系统等，归纳起来，这些系统存在的主要问题在于：
1、精度不高。
只能达到基站级别（路灯控制箱），最多到回路，精度不高，还远未达到单灯监控的水平，更不能体现智能化。虽说可根据所测电流量与数据库中所存标准值进行比较，从而计算出亮灯率、功率因素等参数，但由于现场状况多变，监控手段所限，仍然停留在估算的水平上，根据回路电流估值本身并不精确，参考价值也就大打折扣。而要达到单灯监控，采用怎样的通讯手段和方案、如何控制成本，都将是困扰其实现的难题。
2、不能适应节能及监控新光源要求。
近年来，能源问题日趋紧张，国家大力宣传在城市照明行业发展节能新技术，采用节能新光源，倡导“绿色照明”新观念。为顺应国家能源战略的总体要求，各种路灯节能设备在城市照明行业得到普遍应用，但目前采用的节能器，大多设置在控制箱端，体积庞大，控制线路长、设备多，因而节能效果也受到一定限制。尤其引人注目的是，大批光伏照明产品在各大中城市陆续登场，太阳能路灯、太阳能景观灯在生活中已习以常见。而如何对呈分散分布的太阳能灯实施监控，达到“分散测控，集中管理”的要求，也已成为新光源推广使用中的迫切难题。
3、盗失严重，管理乏术。
随着城市建设规模的迅速扩展，市政公用设施的管理已成为一个老大难问题。仅在如何防止盗失方面，各地方各行业就此想了很多办法，比如加固设施，派专人巡查，加大处罚力度，甚至组建机构、招募人员，可以说不遗余力，想尽了方法。但道高一尺，“盗”高一丈，公用设施被盗事件仍层出不穷，防范效果并不显着。原因主要是监控周期长，监控范围大而目标分散，单纯依靠人力毕竟不是科学和长久之计。
现代信息技术的飞速发展，给提高城市的管理水平提供了新的机遇，GIS（地理信息系统）技术已在“数字化”城市的许多领域大显身手。而城市照明作为城市市政公用设施的一个子项，其线路复杂、节点众多、分布范围广而变化频繁的特点也迫切需要新信息技术的支持。
笔者就以上的问题进行思考，参考现代信息技术中的热点：ZigBee技术、RFID（无线射频识别）技术、GIS技术，设想在有机结合这些新技术的基础上，仍然利用城市公用数据网（一级主干网，VPN公网）作为现场基站和监控中心的信息传输途径，在照明现场组建微型无线监控网（二级子网，无线局域网），采用“接力”方式构建整个城市照明监控网，从而克服由于现场环境（地理位置、供电条件、节点状况）变化对监控效果的干扰，达到：一、迅速而精确地采集现场数据；二、动态监测现场设备运行状况；三、全面了解、及时更新照明设施数据库（局部和全局）的三重目标。彻底解决“最后1公里、甚至100米、10米”的数据通信问题。
二、新一代无线通讯技术背景：
1、ZigBee技术RFID技术ZigBee技术和RFID技术在2004年就被列为当今世界发展最快，市场前景最广阔的十大最新技术中的两个。而这两项技术都使用电波的方式作无线信息传输，二者之间有着紧密的联系，前者是复数节点互连互通的网络系统，而后者是一种标示和对个体的识别。把后者的电子标签设在前者的节点上可以进行数据传输和控制，使两者有机地结合在一起，可以派生出无穷的应用来。
ZigBee是个仿生学名词，来源于蜂群中蜜蜂相互通讯时的螺旋形“Z”字舞蹈。ZigBee伴随着短距离无线通信技术、即无线个人局域网（WPAN）的应用需求而迅速发展，使用免费的工业、科学、医疗专用频段（2.4G-ISM），它是IEEE802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率（20-250KB/s）、低成本、高可靠性、高容量、高安全的双向无线通信技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。其主要特点可以概括为“三低两高”：
（1）近距离：传输范围一般在10-100m之间，在增加RF发射功率后，也可增加到1-3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远（2）低功耗：在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6-24个月，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比之下蓝牙只可以工作数周、WiFi只能工作数小时；（3）低成本：通过大幅简化协议使成本很低（不足蓝牙的1/10），降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，而且ZigBee的协议专利免费（4）高容量：ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点（设备）管理若干子节点（设备），最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网；（5）高可靠性：ZigBee技术中，由于采用网状网拓扑结构，自动路由，动态组网，直序扩频（DSSS）的方式。因而抗干扰性强，能够很好适应工业自动化控制现场的复杂状况。
1、遥控：对远端的研究对象和目标进行控制，系统按照控制中心主控机上的各项参数和控制目标对远端执行机构进行控制。
2、遥测：对被测对象的参数进行远距离的间接测量，也就是系统具有实时获取远程现场的各项模拟量参数的功能。
3、遥信：把被控对象的动作结果和故障信息送回到控制端，也就是系统具有实时获取远程现场的各项开关量参数的功能。
4、数据处理：系统具有将RTU（RemoteTerminalUnit远程控制终端）采集到的实时数据处理加工成相应的报表，提交给系统管理人员或上级管理机构的能力。
5、报警处理：系统具有根据RTU的采集量进行声光报警的功能。
根据近年来数字化城市建设和节能需求，城市照明监控网又增加了“遥调”、“遥视”的新功能，俗称“四遥”或“五遥”。“遥调”就是根据城市照明电网的实际情况和各时间段不同的照明要求，自动调整电压、电流等开关量，以达到既节能又保证照明功效的目的。而“遥视”则是通过安装现场视频监视系统的手段，以达到更直观地监控目标、防盗、展示城市形象的目的。
目前国内应用的城市照明监控系统主要有城市路灯亮化无线监控系统、城市路灯智能监控系统、无线多媒体路灯监控系统、路灯监控管理系统等，归纳起来，这些系统存在的主要问题在于：
1、精度不高。
只能达到基站级别（路灯控制箱），最多到回路，精度不高，还远未达到单灯监控的水平，更不能体现智能化。虽说可根据所测电流量与数据库中所存标准值进行比较，从而计算出亮灯率、功率因素等参数，但由于现场状况多变，监控手段所限，仍然停留在估算的水平上，根据回路电流估值本身并不精确，参考价值也就大打折扣。而要达到单灯监控，采用怎样的通讯手段和方案、如何控制成本，都将是困扰其实现的难题。
2、不能适应节能及监控新光源要求。
近年来，能源问题日趋紧张，国家大力宣传在城市照明行业发展节能新技术，采用节能新光源，倡导“绿色照明”新观念。为顺应国家能源战略的总体要求，各种路灯节能设备在城市照明行业得到普遍应用，但目前采用的节能器，大多设置在控制箱端，体积庞大，控制线路长、设备多，因而节能效果也受到一定限制。尤其引人注目的是，大批光伏照明产品在各大中城市陆续登场，太阳能路灯、太阳能景观灯在生活中已习以常见。而如何对呈分散分布的太阳能灯实施监控，达到“分散测控，集中管理”的要求，也已成为新光源推广使用中的迫切难题。
3、盗失严重，管理乏术。
随着城市建设规模的迅速扩展，市政公用设施的管理已成为一个老大难问题。仅在如何防止盗失方面，各地方各行业就此想了很多办法，比如加固设施，派专人巡查，加大处罚力度，甚至组建机构、招募人员，可以说不遗余力，想尽了方法。但道高一尺，“盗”高一丈，公用设施被盗事件仍层出不穷，防范效果并不显着。原因主要是监控周期长，监控范围大而目标分散，单纯依靠人力毕竟不是科学和长久之计。
现代信息技术的飞速发展，给提高城市的管理水平提供了新的机遇，GIS（地理信息系统）技术已在“数字化”城市的许多领域大显身手。而城市照明作为城市市政公用设施的一个子项，其线路复杂、节点众多、分布范围广而变化频繁的特点也迫切需要新信息技术的支持。
笔者就以上的问题进行思考，参考现代信息技术中的热点：ZigBee技术、RFID（无线射频识别）技术、GIS技术，设想在有机结合这些新技术的基础上，仍然利用城市公用数据网（一级主干网，VPN公网）作为现场基站和监控中心的信息传输途径，在照明现场组建微型无线监控网（二级子网，无线局域网），采用“接力”方式构建整个城市照明监控网，从而克服由于现场环境（地理位置、供电条件、节点状况）变化对监控效果的干扰，达到：一、迅速而精确地采集现场数据；二、动态监测现场设备运行状况；三、全面了解、及时更新照明设施数据库（局部和全局）的三重目标。彻底解决“最后1公里、甚至100米、10米”的数据通信问题。
二、新一代无线通讯技术背景：
1、ZigBee技术RFID技术ZigBee技术和RFID技术在2004年就被列为当今世界发展最快，市场前景最广阔的十大最新技术中的两个。而这两项技术都使用电波的方式作无线信息传输，二者之间有着紧密的联系，前者是复数节点互连互通的网络系统，而后者是一种标示和对个体的识别。把后者的电子标签设在前者的节点上可以进行数据传输和控制，使两者有机地结合在一起，可以派生出无穷的应用来。
ZigBee是个仿生学名词，来源于蜂群中蜜蜂相互通讯时的螺旋形“Z”字舞蹈。ZigBee伴随着短距离无线通信技术、即无线个人局域网（WPAN）的应用需求而迅速发展，使用免费的工业、科学、医疗专用频段（2.4G-ISM），它是IEEE802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率（20-250KB/s）、低成本、高可靠性、高容量、高安全的双向无线通信技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。其主要特点可以概括为“三低两高”：
（1）近距离：传输范围一般在10-100m之间，在增加RF发射功率后，也可增加到1-3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远（2）低功耗：在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6-24个月，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比之下蓝牙只可以工作数周、WiFi只能工作数小时；（3）低成本：通过大幅简化协议使成本很低（不足蓝牙的1/10），降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，而且ZigBee的协议专利免费（4）高容量：ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点（设备）管理若干子节点（设备），最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网；（5）高可靠性：ZigBee技术中，由于采用网状网拓扑结构，自动路由，动态组网，直序扩频（DSSS）的方式。因而抗干扰性强，能够很好适应工业自动化控制现场的复杂状况。
