广西桥通工程设计有限公司 广西南宁 530000
摘要：我国城市化建设快速发展，城市建筑数量以及规模逐渐扩大，同时城市人口压力越来越大，城市日益呈现出用电紧张、环境恶化，以及交通拥堵等多种问题，城市病现象日益凸显，对于城市健康稳定以及持续发展造成严重影响。城市建设过程当中就需要用新的发展思路以及理念，促使当前城市建设建设达到一个新的层次，构建数字城市以及智慧城市对于城市发展具有重要作用。本文主要是分析智慧城市建设发展中的路桥工程中的路灯设计，探讨了基于可视化设计的数控自适应路灯设计，并提出了管理维护优化措施。
关键词：可视化设计；数控自适应路灯；设计方法
1基于可视化设计的数控自适应路灯的设计
1.1 数控自适应路灯的设计任务
设计一种基于可视化设计的数控自适应路灯，当夜晚时，光照强度小于300且有人通过路灯，距离小于20厘米时路灯亮，其他情况下路灯灭。使用Arduino，其是一个基于开放原始码的软硬件平台，用户可以在此平台上设计和制作一些基于微控制器的数字装置和交互式系统。
1.2 对数控自适应路灯任务的分析
根据以上设计任务，我们确定主控芯片选择Atmeg328型单片机，自适应路灯需要三个模块是：GROVE亮度传感器模块、LED模块和红外测距传感器模块组成。当夜晚光照强度小于300且人距离路灯20厘米时路灯亮，人距离路灯大于20厘米时路灯仍然不亮，白天光照强度大于300，不管是否有人通过路过路灯都是熄灭。我们需要满足两个判断条件：一是光照强度，二是人与路灯的距离，在设计时GROVE亮度传感器模块、LED模块和红外测距传感器模块的ID不能重复。
1.3 数控自适应路灯的设计方案
可视化流程图编程时，需要知道Atmeg328型单片机有14路数字I/O口，6路模拟输入端口，不需要深入了解其内部繁杂的工作原理。
1.3.1硬件设计
首先建立工程，在ArduinoUno板的原理图中添加GROVE亮度传感器模块、LED模块和红外测距传感器模块，然后切换到原理图捕获标签页上，就会发现外设硬件电路自动连好添加到原理图中了，如图1所示。
1.3.2软件设计
通过任务分析可知，软件设计时先读取完光照强度还要读取人与路灯的距离，因此设置判定条件为“Lux<300”和“cm<20”，流程图如图2所示。
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图2 流程图
1.3.3仿真结果与分析
完成硬件系统和软件程序设计后，利用可视化设计仿真功能来调试程序，通过调节两个传感器的返回值，来验证程序逻辑的正确性。我们可以从仿真结果直观的看到系统运行效果是否和我们的设计任务相符。
（1）调节亮度传感器的“+”键，使得云层不遮阳光，模拟白天的光线强度，红外传感器的距离为为19，可以看到LED灯熄灭，可知天亮即使有人走过路灯不会亮。
（2）调节亮度传感器的“-”键，使得云层遮住阳光，模拟夜晚的光线强度。调节红外测距传感器的“+”键，使得距离返回值大于20即可，模拟夜晚没人路过的情况可知夜晚没人路过时路灯也不会亮。
（3）保持亮度传感器的返回值不变，调节红外测距传感器的返回值小于20，来模拟夜晚有人经过的情况，可知夜晚有人经过路灯会亮。
2 路灯管理维护优化措施
2.1优化完善路灯管理机制
当前的路灯管理维护之中，管理职责不明确，管理机制的制定上存在问题导致了当前管理工作的进行混乱和低效率，因此，在未来的发展过程中为了提升管理质量，管理部门应当结合路桥工程路灯系统的建设情况加强沟通管理，根据地区等对维护职责进行准确的划分，落实路灯管理职责，规范在管理中的行为，提升管理工作的进行力度。在管理机制的优化过程中，建设部门需要考虑不同管理部门的职责和区域，根据当前路灯系统的建设情况进行管理职责的合理划分，保证各个管理部门的责任，完善管理机制，提升管理工作完成质量。除此之外，针对部门技术人员在维护中出现的技术素养不足的问题，管理机构要加强对工作人员的技术培训，提升对常见路灯故障的了解和修复手段，提升维护工作的完成质量。除了优化故障管理之外，在建设中也可以使用钠灯等同时具备节能特性和使用寿命优势的照明灯具，在降低能耗的同时，提升运行过程的稳定性。
2.2科学规划路灯设置布局
在路灯的设置部分，路灯的高度及其间距是整个布局的重要内容。在选择路灯的高度尺寸时，路段的宽度方向和路桥的特定功能必须重合，有必要实施科学合理的规划和设计，而路桥的高度和宽距离是相关的。路灯之间的间隔通常为30米至50米。由于在选择地下回路的动力传输时，路灯之间的间距不应太大，应确保照明的均匀性，因此路灯之间的间隔通常选择在30米到40米的范围内。在设置过程中，为了具备足够的安全功能，必须根据具体情况和实际照明的必要性进行科学完善的配套和施工。
2.3强调刚性规划，重视质量控制
一方面，在规划过程中，不仅要考虑项目建设本身，而且还要充分考量如何开展后期运维工作，要将运维工作从工程项目的规划与设计的源头抓起，并贯穿始终。例如，对于新建项目来说，在区域规划之初，区域内的路灯管理部门应该可以及时获得相关规划信息，并建立报建档案。在新建项目的建设过程中，相关路灯管理部门应适时介入，并结合报建档案，结合项目设计方案进行质量跟踪，并将相关情况进行归档。又例如，对于扩建项目来说，规划必须以实地情况为基本依据，不仅要认真勘测工程范围内的所有工程相关的实际情况，而且还要特别重视现有电缆和管线的勘测。因此，必须做到刚性规划，不能因盲目施工导致不可估量的损失。另一方面，维护工作的好坏与项目质量控制水平是分不开的。特别是，在招投标阶段，应严格依据路灯照明项目的建设与管理的相关技术规程撰写招投标文件，明确相关技术指标。例如，在项目施工阶段，应当赋予日后负责路灯运维管理的有关部门拥有质量跟踪、监管的权力。
2.4优化故障监管手段
当前故障检测手段进行效率较低，且不适合在当前大规模路灯系统的检修中使用。因此，在未来的发展过程中，技术人员应当对当前的故障检测手段进行优化，针对路灯系统的结构设置监控系统是较为有效的优化手段。监控系统可以对一段线路之内的路灯线路进行检测，当发现故障时可以通过网络技术将信息向维护人员进行传输，从而实现故障的高效维修。除此之外，监控系统的使用还可以避免路灯线路盗窃现象的出现，自动化的路灯监管体系可以加强当前管理中对路灯电缆盗窃行为的处理监控力度，提升路灯监控保护工作的完成质量，避免路灯盗窃行为影响系统使用和建设成本。
结语：路灯照明系统是城市基础设施建设中的重要组成部分，其影响人们的夜间外出安全以及车辆的夜间行驶，且部分观赏性照明路灯也影响着城市的环境美观性。技术人员合理应用Arduino平台，做好基于可视化设计的数控自适应路灯的设计，还要加大优化路灯管理工作，采取先进的智能监控技术对故障和违法行为进行监控，保证路灯的实际功能。
参考文献：
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[2]杨楠.基于Arduino的数控产品原型设计研究[D].江南大学，2014.
[3]王涛.基于路灯的智慧城市信息化建设[J].科技与创新，2017（17）：125-126.
论文作者:梁斌
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/10
标签：路灯论文; 传感器论文; 数控论文; 自适应论文; 模块论文; 城市论文; 故障论文; 《防护工程》2018年第36期论文;