摘要：城市道路照明是城市公共设施的重要组成部分，对完善城市功能、改善城市环境、提高人民生活水平发挥了重要的作用。而随着道路路灯的数量越来越多，加大了能源的需求和消耗，同时对城市照明管理提出了更高的要求。如何提升公共照明管理水平，保障城市道路亮灯率，节约照明设施运维成本，降低照明能耗；如何从原来的单一、封闭的控制方式向多元、开放的方式转变，使得对于城市照明设备的管理和监控更加有效、便捷；如何发挥路灯资源特有的属性优势，挖掘新的盈利增长点等问题成为了路灯管理部门关心和思考的重点。
关键词：路灯；智慧城市；信息化建设
引言
随着科学技术的进步，使得城市建设中道路照明的科技含量也不断的增加，人们对于城市道路照明情况也有了更高的要求，这就需要在路灯的建设中融入更多的智能化、自动化的设计理念。因此路灯智能化控制系统的设计也开始被人们所重视。
1 智慧城市信息化的相关概述
目前，智慧城市信息化建设是全球的热门话题之一，随着科技的发展，人们越来越注重生活质量，也更加注重城市的各种环境，譬如社会文化环境、社会经济环境等。因此，城市信息化的提出就是为了使人们能够在城市中享受更好的生活，生活的水平和质量得到显著的提升。城市信息化就是利用先进的科学技术，将城市原始的、不便捷的设施等进行数字化处理，从而体现整个城市的智能化。城市信息化的最大特征就是数字化与人性化。通过采用相关的科学技术，对城市的基础设施做出合理的设计与安排，最大限度地合理利用城市空间。传感技术，通信技术，物联网，云计算等不断发展的技术终将满足我们对于未来智慧城市的所有要求。实现智慧路灯设计并不遥远，可是能实现仅仅解决了可用性的问题，更重要的问题是如何设计我们与智慧城市之间的关系。当技术不再是难题，我们应该关注产品在使用过程中如何构建起与使用者的良好互动，研究人，场景和产品之间的关系，其中场景包括物质、文化、历史多维度构成因素。
2 智慧路灯主要功能
1） 路灯管理智慧化。基于完善的照明数据库及智慧平台，实现快速准确的对城市路灯设施进行智能监测及控制，实时掌握路灯的运行状态，使路灯运维人员能够点对点针对性的养护，提高路灯运行质量和效率。实现对路灯设施运行状态、路灯网络结构、设施故障率、能耗、道路亮度及照度等指标进行分析和评估，为管理部门提供智能决策支持。2） 路灯功能增值化。路灯设施作为最密集的城市基础设施，主要为服务百姓安全出行提供基本照明保障。智慧路灯的建设为路灯设施拓展了功能，立足于照明服务的前提，可集成无线通信微基站、电子广告、环境信息收集、充电桩等功能，实现路灯功能的增值，为挖掘新的盈利增长点和发挥载体作用提供了基础。3） 路灯资源载体化。城市公共基础设施建设过程中存在的信息孤岛、重复建设等突出问题。在智慧城市建设过程中，智慧路灯设施可充分发挥其属性优势，作为特有的有效载体，充分融合城市公共服务系统，有效解决重复建设等问题，并发挥其在智慧城市物联中的作用，助力智慧城市建设。
3 智慧城市背景下的智慧路灯设计
3.1 传感器的绑定以及解除绑定设计
在路灯的智能控制系统中传感器主要分成运动传感器以及照度传感器，这两种传感器在设计上基本相同，因此本文重点介绍运动传感器。运动传感器是主要负责收集路面上汽车以及行人的基本情况的，然后再将信息上传到上位机当中。而上位机将通过这些实时的信息数据进行分析，然后发出路灯亮度的指令，进而完成路灯与传感器之间的绑定以及解除绑定。运动传感器转变当前状态时，与之相应的节点会将转变状态的信息传递到已经绑定的路灯节点上。当路灯节点获取到运动传感器已经转变的信息之后，会先将转变信息保存起来，再对运动传感器的触发情况进行具体的判断，如果运动传感器没有触发就需要再次判断已经绑定的运动传感器是否已经有触发的情况。如果在系统当中没有触发的运动传感器，则可以结束本次信息处理环节。而一旦发现存在运动传感器触发的情况，就需要参考相关的路面的具体信息情况，进而确定路灯当前的照明等级，结束当前的信息处理程序。
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3.2 LED路灯照明系统
（1）智能控制系统中光感系统在 LED 照明系统中占据了很大的地位，是非常重要的角色，光感系统能够感知光路况中光的强度从而根据实际情况进行调节，那么应该怎样实现这一功能呢。主要是通过光敏元件结合应用的单片机芯片，光敏传感器将光强度进行信号传导，利用光电转换技术将其转换为电信号进行传递，到达单片机的控制中心，进行相应的电流大小的变换，而电流的大小直接决定了照明强度的大小，从而来进行相应的照射强度的调节。（2）在选择合适的光照强度及照明方式的时候，需要利用集成电路控制技术来进行实现。不管是单片机的中心控制技术还是远程通信技术原理都是一样的，都是利用计算机编程程序来实现的。在 LED 路灯的智能系统中，所有的信号接收都是来源于光信号。因此光电转换系统是非常重要的，转换成的电信号要通过无线数据来收发进行数据的分析和处理，从而来实现具体的操作。
3.3 硬件设计
当前节点的控制设备的ZigBee技术设备主要有ZigBee、SoC等，经过考虑本文的设计中主采用JN5139型的控制芯片。而JN5139是一种完全集成的单芯片，可以兼容路灯系统中的大部分协议，同时内部包括了128位的处理器、电源处理器等，有5个接口以及其他串行接口。在本文中路灯的控制元件主要分为两种：分别是协调器以及路由器。其中路由器是用于采集传感器以及路灯的实时信息，然后再将信息传递回系统的协调器。在路灯的智能照明控制系统中主要的通信技术是采用的GPRS技术，其中选择的系统模块是MC52i，这种模块体积小、速度快，因此便于系统集成。通常在电脑、笔记本等设备中会使用，在MC52i当中主要有两个链接口，其中一个属于八线制的，能够进行复用，而另一个是采用四线制。其中包括了一个音频接口是由一个数字信号的接口以及两个模拟信号的接口组成，进而方便不同的音频信号的传递。同时还设计了一个SIM接口，一个系统天线的接口。
3.4 信息交互，方便出行
智慧路灯除了能够提供更加智能化的城市照明服务，还有无限的可能。智慧路灯本身需要联网传输数据，摇身一变就成了免费上网热点，随着4G通信技术的成熟，5G通信技术的发展，上网完全变成了随时随地的服务。丰富的太阳能风功能不仅为路灯提供了充沛的蓄能，还可以提供充电源，随着混合动力汽车和电动汽车的普及，充电桩的数量缺口也亟需跟进建设，智慧路灯提供充电功能也解决了一部分需求。当发生暴雨天气，灯杆实时监测水位和雨水流量，水位达到警戒值时，开启交通信息提示，提醒司机和行人提前知道淹水路段信息，选择安全路段出行，可避免人民生命财产安全受到侵害。智慧路灯还可与智能井盖、垃圾桶等市政设施系统做配合，进行监控管理，井盖是否被盗或有所损坏影响着城市排水系统和行人车辆的交通安全，大大减少维护工作量，提高管理效率和市民满意度。
结束语
通过部署智慧路灯系统，可以将城市中的现有路灯供电网络升级为城市公用设施供电网络，避免重复建设，提高公共设施资源的利用效率；还可以利用路灯杆的固定优势，安装智慧城市需要采集的各种数据和传感器设备，构建智慧城市物联网设备安装平台；盘活现有公共设施固定资产价值，构建智慧城市NB-IoT数据通信服务平台。未来，智慧路灯将完成硬件可植入、软件可叠加、应用可拓展等功能升级，并向更大的领域延伸，如智慧医疗、智慧金融、智慧养老、智慧旅游等，为智慧城市进一步落地打下扎实基础，为后期运营商、政府相关管理部门、社会投资方的合作与融合提供更高的平台。
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论文作者:高鲲江
论文发表刊物:《电力设备》2017年第33期
论文发表时间:2018/4/19
标签：路灯论文; 智慧论文; 城市论文; 传感器论文; 系统论文; 信息论文; 智能论文; 《电力设备》2017年第33期论文;