智慧城市背景下的智慧路燈合理性設(shè)計(jì)

過(guò) 幸

（無(wú)錫照明股份有限公司，江蘇 無(wú)錫 214000）

隨著智慧城市的發(fā)展，城市居民的生活空間得到豐富。在智慧城市的建設(shè)中，各種新技術(shù)的應(yīng)用可以確保城市的建設(shè)更加高效，更加適應(yīng)城市居民對(duì)生活品質(zhì)的需求。智慧城市的發(fā)展不斷向前，智慧路燈的設(shè)計(jì)與應(yīng)用也在進(jìn)一步更新。

1 智慧城市背景下的智慧路燈設(shè)計(jì)概述

1.1 智慧路燈設(shè)計(jì)

智能路燈是我國(guó)智慧城市建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。智能路燈作為新型路燈建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)城市的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制，滿足不同的路政需求，為城市居民提供更好的照明和節(jié)能服務(wù)。智能路燈具有信息交互功能，通過(guò)5G技術(shù)對(duì)路面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將數(shù)據(jù)及時(shí)反饋到終端。智能路燈具備路燈的基本功能，同時(shí)具備預(yù)警提醒、數(shù)據(jù)采集等功能，有效表達(dá)了智能化路政建設(shè)理念。智慧路燈的核心作用表現(xiàn)為智能化管理與智能化運(yùn)營(yíng)。

智慧路燈的工作原理是通過(guò)路燈內(nèi)置設(shè)備，完成數(shù)據(jù)采集、傳輸，經(jīng)系統(tǒng)平臺(tái)作出分析、決策，判斷各個(gè)照明裝置的運(yùn)行狀況，再反饋到各照明裝置，達(dá)到控制燈光的目的，實(shí)現(xiàn)路燈的智能化管理。智慧城市建設(shè)涉及交通、安全、建設(shè)等方面。智慧路燈設(shè)計(jì)在智能城市建設(shè)中應(yīng)具有獨(dú)立的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)[1]。

智能城市概念設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 智慧城市概念設(shè)計(jì)

1.2 智慧城市背景下的智慧路燈的應(yīng)用

（1）智能照明系統(tǒng)。

我國(guó)路燈系統(tǒng)覆蓋率逐漸上升，由于傳統(tǒng)路燈能耗較高，受到季節(jié)、人為等因素的影響，在維護(hù)和維修方面存在一定難度。在原有路燈系統(tǒng)基礎(chǔ)上，構(gòu)建智能化路燈，實(shí)現(xiàn)智能化控制十分必要。在特殊天氣條件下，如霧霾、暴雨等，傳統(tǒng)路燈系統(tǒng)無(wú)法有效發(fā)揮作用，配置智能照明系統(tǒng)，能夠有效適應(yīng)路況，保證行車安全。在構(gòu)建智能化燈光系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意的問(wèn)題包括：

①對(duì)各地區(qū)的照明系統(tǒng)進(jìn)行全面的規(guī)劃，結(jié)合實(shí)際情況，綜合考慮照明環(huán)境與照明效果。

②使用智慧化照明時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合設(shè)備功能，如利用各種交通工具、光源采集技術(shù)、太陽(yáng)能蓄電等，滿足照明控制的同時(shí)，注重將可見(jiàn)光與紅外線相結(jié)合，確保整體路燈的照明效果。

③利用智慧路燈進(jìn)行視頻監(jiān)測(cè)，通過(guò)智慧路燈，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控功能，保證路燈功能的延展性，確保智能路燈滿足集成效果，有效收集路燈與路政的數(shù)據(jù)信息，并傳送至物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，提高監(jiān)測(cè)效果。

我國(guó)智慧路燈設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)正在逐漸完善，路燈控制系統(tǒng)還存在部分問(wèn)題，如路燈出現(xiàn)故障時(shí)，相關(guān)的故障報(bào)告機(jī)制和數(shù)據(jù)采集工作較為滯后，導(dǎo)致路燈維修工作不能及時(shí)進(jìn)行，使用效果不理想。受環(huán)境條件的影響，高精度電子產(chǎn)品的失效概率較高，還需對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行革新，減少人力和財(cái)力損耗。

（2）智慧交通系統(tǒng)。

智能交通系統(tǒng)是智慧城市建設(shè)中的重要組成部分，智能交通可以通過(guò)車輛網(wǎng)絡(luò)、道路識(shí)別等系統(tǒng)實(shí)時(shí)、快速地將道路信息反饋給駕駛?cè)藛T，為司機(jī)提供安全、舒適的駕駛條件。智慧路燈與交通系統(tǒng)相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車輛數(shù)量、登記信息、車速、地理信息、人員信息等方面的智能檢測(cè)。結(jié)合播報(bào)、預(yù)警平臺(tái)等系統(tǒng)將信息傳遞至各部門，構(gòu)成完整的智慧城市交通體系。智慧交通系統(tǒng)組成如圖2所示。

圖2 智慧交通系統(tǒng)組成

（3）智慧安防系統(tǒng)。

智慧安防系統(tǒng)是智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵任務(wù)。利用紅外線感應(yīng)器和高清攝像機(jī)采集進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將信息同步至系統(tǒng)平臺(tái)，為城市的交通和居民出行提供安全保障。智慧安防系統(tǒng)構(gòu)建應(yīng)保證最大限度地利用原有路燈系統(tǒng)，采用專用光纖、集成路燈智能預(yù)警識(shí)別、高清攝像頭、GIS定位、RFID射頻識(shí)別等技術(shù)，能夠及時(shí)采集路燈周邊數(shù)據(jù)，構(gòu)成高效的自識(shí)別視頻監(jiān)控網(wǎng)，及時(shí)進(jìn)行預(yù)警。

2 智慧路燈設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

2.1 規(guī)劃管理成果相對(duì)較差

智慧路燈設(shè)計(jì)能夠解決傳統(tǒng)路燈能耗問(wèn)題。我國(guó)智慧路燈的設(shè)計(jì)、研究、建設(shè)在逐步完善，規(guī)劃管理方面還存在部分問(wèn)題，缺乏合理的商業(yè)計(jì)劃，導(dǎo)致設(shè)計(jì)與規(guī)劃工作的實(shí)施難度大，影響智慧路燈的普及與推廣[2]。

2.2 智能數(shù)據(jù)分析水平有待提高

隨著信息化進(jìn)程的加快，各種通信技術(shù)使城市居民的生活和生產(chǎn)質(zhì)量得到極大提高。在智慧城市建設(shè)環(huán)境下，智慧路燈正在快速發(fā)展，智能分析能力將會(huì)對(duì)功能實(shí)現(xiàn)效果產(chǎn)生直接影響。從目前國(guó)內(nèi)路燈的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀來(lái)看，在管理、設(shè)計(jì)落實(shí)、后期維護(hù)等方面有待完善。

3 智慧城市背景下的智慧路燈合理性設(shè)計(jì)的意義

3.1 提升照明質(zhì)量

根據(jù)我國(guó)發(fā)電量數(shù)據(jù)顯示，發(fā)電與用電量不均衡，發(fā)電總量不能滿足用電需要，對(duì)城市的生產(chǎn)、生活造成了一定影響。智慧路燈的集成設(shè)計(jì)可以有效減少路政設(shè)備用電能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高照明品質(zhì)。

3.2 城市智能化發(fā)展的必然趨勢(shì)

從城市照明的角度來(lái)看，路政照明設(shè)施需要進(jìn)行更換和保養(yǎng)，運(yùn)維成本較高。智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的智能監(jiān)測(cè)代理能夠替代常規(guī)的運(yùn)維檢測(cè)與維修，當(dāng)路燈運(yùn)行異常時(shí)，能夠及時(shí)向平臺(tái)反饋，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，減少維護(hù)成本。

3.3 降低城市能耗的有效途徑

城市可持續(xù)發(fā)展中節(jié)能和環(huán)境保護(hù)是城市發(fā)展的主要基調(diào)。夜間照明設(shè)施持續(xù)運(yùn)行，能源消耗較高。智慧路燈的設(shè)計(jì)與運(yùn)用，能夠?qū)β窡舻臒艄膺M(jìn)行合理調(diào)節(jié)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

3.4 打造城市照明景觀

智慧路燈的設(shè)計(jì)與運(yùn)用，對(duì)塑造城市的文化形象起到積極作用。智慧路燈作為集成技術(shù)的表現(xiàn)形式，能夠有效提升城市燈光景觀的技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)城市燈光設(shè)備精準(zhǔn)調(diào)控，豐富城市夜景[3]。

4 智慧城市背景下的智慧路燈合理性設(shè)計(jì)

4.1 智慧路燈系統(tǒng)框架搭建及設(shè)計(jì)規(guī)劃

智慧路燈的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，均以LED為基礎(chǔ)。智能路燈的建設(shè)與設(shè)計(jì)，應(yīng)以智慧城市的發(fā)展規(guī)劃為依據(jù)。文章構(gòu)建的系統(tǒng)包括照明終端、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)管理的中央服務(wù)器、照明監(jiān)控終端等。照明終端提供交通、居民出行等路政基礎(chǔ)照明；通信系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)智慧路燈數(shù)據(jù)上傳與指揮平臺(tái)的信號(hào)接收；中央服務(wù)器利用數(shù)據(jù)分析和處理技術(shù)對(duì)城市燈光進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，并與智慧城市的監(jiān)控系統(tǒng)連接，構(gòu)成完整的城市智能網(wǎng)；照明監(jiān)測(cè)終端能夠通過(guò)對(duì)路燈的監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，對(duì)路燈的工作狀況進(jìn)行及時(shí)反饋，為指揮調(diào)度提供數(shù)據(jù)支撐。

4.2 數(shù)據(jù)流圖設(shè)計(jì)

通過(guò)智慧路燈的數(shù)據(jù)流圖可以對(duì)數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)分析，如基于B/S的監(jiān)控軟件的智能路燈系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)各控制指令的運(yùn)行，將數(shù)據(jù)信息直接存儲(chǔ)到中心服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)GPRS軟件封包至GPRS中，經(jīng)網(wǎng)關(guān)向電子鎮(zhèn)流器發(fā)出相應(yīng)指令，激活路燈系統(tǒng)中的單燈，完成對(duì)單燈的操作。將數(shù)據(jù)逆向傳送至電子鎮(zhèn)流器，由鎮(zhèn)流器反饋操作，C/S端的監(jiān)控軟件會(huì)準(zhǔn)確接收相應(yīng)命令，并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便在B/S平臺(tái)查詢路燈的運(yùn)行情況。

4.3 智慧路燈邏輯功能設(shè)計(jì)

智慧路燈的邏輯功能是其核心技術(shù)。邏輯系統(tǒng)主要包括設(shè)備管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控管理、照明策略管理、數(shù)據(jù)分析管理等。邏輯函數(shù)是智慧路燈的重要組成部分，可以根據(jù)邏輯程序運(yùn)作，保證系統(tǒng)構(gòu)架安全。在設(shè)計(jì)邏輯函數(shù)時(shí)，應(yīng)充分考慮各子系統(tǒng)的配合。各子系統(tǒng)之間不單獨(dú)運(yùn)行，由數(shù)據(jù)傳遞和信息的相互作用實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈控制。為防止智慧路燈與城市的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行脫節(jié)，智慧路燈邏輯功能應(yīng)與智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行合理關(guān)聯(lián)。

4.4 智慧路燈系統(tǒng)質(zhì)量檢測(cè)

系統(tǒng)的質(zhì)量檢測(cè)對(duì)智慧路燈的安全、可靠運(yùn)行至關(guān)重要。在智慧路燈設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)行系統(tǒng)質(zhì)量測(cè)試，確保系統(tǒng)正常、穩(wěn)定地運(yùn)行。在系統(tǒng)檢測(cè)方面，需要考察路燈使用環(huán)境的可行性以及路燈能否設(shè)計(jì)工作環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，著重對(duì)路燈的電子設(shè)備及系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)。為確保智能路燈系統(tǒng)能夠提供穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)傳輸，需要對(duì)智能路燈控制軟件的可靠性和智能化程度作一步評(píng)價(jià)。

5 結(jié)語(yǔ)

智能路燈是我國(guó)城市智能化建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。在智能路燈系統(tǒng)的應(yīng)用和設(shè)計(jì)中，路燈的適用性、控制系統(tǒng)的智能化和數(shù)據(jù)系統(tǒng)的可靠性都是決定智能路燈應(yīng)用效果和設(shè)計(jì)完善程度的重要因素。應(yīng)進(jìn)一步完善智慧路燈設(shè)計(jì)，使智能化集成水平進(jìn)一步提升，優(yōu)化照明系統(tǒng)功能，為城市居民提供更優(yōu)質(zhì)的照明服務(wù)。