摘要：智慧城市的建设是目前国内外都在进行的热点课题，如果能够提高智慧照明在智慧城市大架构发展过程中的作用，有利于节约能源，提高照明灯具的使用寿命，更方便了居民的生活，满足其对照明环境的需求。本文针对以上提出的情况，在道路照明的基础上对城市现有智能照明系统进行分析研究，提出智能照明控制系统的改进方法和最终期望效果。希望通过提出能够改进城市智能照明控制系统的方法，用以达到能够按照居民需要，自动调整照明灯具亮度的目的。这样就能够实现既能节约能源又能满足人们对照明环境的需求，同时也可以做到降低灯具的损耗，延长灯具的使用寿命。
关键词：智慧灯杆；智能照明；城市道路； LED路灯；传感器
1智慧照明的相关研究
在大数据、物联网、云计算等新的通讯技术的推动下，现代社会是一个信息化、网络化社会，信息的传播变得更加快捷和高效。在城市道路照明领域，智慧城市道路照明将会成为未来城市道路照明发展的趋势。目前全国大部分城市道路照明还都是高压钠灯，在照明控制、调光、照明节能、抗破坏等诸多方面都存在很多的问题，近些年来随着 LED 灯的快速发展，LED 在适应环境变化、可调光、容易控制、高发光效率等优点越来越受到人民的重视，LED路灯取代高压钠灯成为道路照明发展总的趋势，LED 路灯与现代通讯技术的综合促进智慧照明的产生，它的目的是信息技术深入到城市道路照明的各个环节，使人民出行更加安全，城市道路照明更加高效、更加节能，更加促进城市的智慧化发展。智慧城市道路照明是信息时代发展的产物，是信息技术发展的必然，是智慧城市建设重要组成部分，智慧城市道路照明在智慧城市的建设当中发挥着重要的作为，可以为智慧城市的建设提供建设载体。随着智慧城市建设的推进，人民越来越注意到城市路灯灯杆的重要作用，城市道路照明的路灯灯杆不再仅仅作为支持城市道路照明灯具的载体，而被赋予了更多的功能，承载着新的设备，成了“智慧型灯杆”。智慧城市道路照明是由传感器侦测系统、物联网技术和城市道路照明的结合，不仅可以实现对城市道路照明的动态控制，也可应用到智慧城市建设的多个方面。对于智慧城市道路照明而言，如果说把智慧城市道路照明看2016 年中国照明论坛——半导体照明创新应用暨智慧照明发展论坛论文集- 59 -成是互联网技术加上城市道路照明，或者说成是联网路灯，非常容易理解，但是，对于城市道路照明而言，缺少了城市路灯智慧模式和智慧城市的应用，就降低了智慧城市的智慧程度。
2智慧路灯的发展现状
2.1智慧路灯的网络难题
城市化建设提出了“智慧城市”的理念，在智慧城市建设的框架下，智慧照明是一个重要的课题，目前国内城市公共照明系统以物理控制手段为主，在上海、深圳等城市也有一定比例的公共照明系统，通过 GSM 网络 SMS 服务进行无线控制，控制和维护的效率较低，系统稳定性不够、控制效果较差。
符合“智慧城市”理念的“智慧路灯”在上海已经率先有了部分试点路段的样板。新型的智慧路灯或者智慧路灯杆集成了很多除灯光以外其他功能模块，如 WiFi，RFID，视频监控，汽车充电桩，显示屏，环境监测，微基站等等一系列原本不属于路灯杆的功能模块，大大提高城市管理水平，集约城市公共资源。但由此带来的庞大网络系统负担，却不是目前现有网络架构和数据管理平台可以解决的问题。
2.2智慧路灯的管理难题
在节能减排的形势下，城市公共照明面临的挑战主要集中在技术和管理两个层面。在众多研究成果中，道路照明技术的研究已经颇为成熟，道路照明监控技术也有一定的成果，但和监控相融合的管理技术以及管理策略研究成果相对滞后。面对快速发展的城市化建设和城市公共照明的规模不断扩大，如何快速开发和进一步改进智慧、高效、节能、高质量、低成本的城市道路照明管理系统是一项迫切的研发任务。
尤其对于新型的智慧路灯已经扩展了路灯原有的单一照明的功能，它将集成灯光、无线网络、道路监控、环境监测、信息发布、充电桩等一系列的功能模块，可以集约城市公共资源、提高城市管理效率。对于各种类型的数据就需要进行分层管理，按照不同的优先级安排传输，存储及计算。同时分层管理的目的也可以将数据进行归类整理，有目的性地提供给相关职能部门参考，尤其是对于可采用大数据分析的参数类别进行有效提取。
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2.3智慧路灯的认识难题
近年来，智慧路灯越来越被关注，因为其本身有助于提高城市管理水平，加强城市科技含金量，在现有的灯杆上集成了多种功能，实现了资源集约利用。但我们同时要有一个认识，智慧路灯归根到底还是路灯，提供路灯的基本功能是其本职工作。同时智慧路灯又不仅是路灯，因为其承担了远超路灯本身的工作职能，由于出发的视角不同，对于智慧路灯的关注点就会不同。例如，原本定义一杆路灯坏了，通常我们就认为灯不亮了。现如今，一杆智慧路灯坏了，其包含的内容大大增加，可能灯本身并没有问题，而是相关附加功能出现了故障。由此，智慧路灯的认识和标准统一是亟待解决的，到底什么是智慧路灯，哪些功能是必不可少，哪些功能是画蛇添足，需要有明确的评判标准，以结果看要有助于提高道路行驶安全等级，提高城市交通管理水平是评判智慧路灯的基本标准。
3智慧路灯与传统路灯对比分析
3.1能耗方面
国家统计局数据显示，中国２０１５年发电量为５．６１８万亿千瓦时。假设道路照明用电量占９％，那么就是５０５６亿ｋＷｈ。考虑到我国城市道路智慧照明工程的渗透率还很低，如果我国路灯全部经过智能改造，以２０％平均节电率计算，则每年可节约电量超过１０００亿ｋＷｈ。从节能的角度来看，我国政府有强烈的动力实施智能路灯改造。
3.2经济效益方面
以２５０Ｗ的高压钠灯为例，应用城市智能道路照明控制系统后，单盏灯每天亮１２ｈ，每天晚上６点至８点，１０点至１２点功率降至７０％，凌晨１２点至６点功率降至３０％。按照１元／ｋＷｈ计算，每年每盏灯可以节约费用约８００元，每年每１０万盏灯可节约费用近８０００万元。
3.3控制技术方面
在城市智慧路灯控制领域，ＧＰＲＳ＋ＺｉｇＢｅｅ和ＧＰＲＳ＋电力线载波通信的方式是两种主流的技术。其中，ＧＰＲＳ技术适用于远距离的传输，ＺｉｇＢｅｅ和电力线载波技术适用于短距离组网的应用，如果把这两种技术结合起来，可充分利用各自的优势。ＧＰＲＳ技术负责远距离（监控中心与现场）的数据传输，而ＺｉｇＢｅｅ和电力线载波技术则负责子网（集中控制器至单灯控制器）内节点的数据采集。对于采集点分散、采集环境恶劣而对实时性和可靠性要求比较高的场合，这种组网方式很合适。
4实际案例应用
“智慧灯杆”智慧照明控制系统包括２５根“智慧灯杆”，不仅仅具有节能照明功能，还具有无限城市ＷＩＦＩ网络、电动汽车充电桩、空气质量ＰＭ２．５监测，甚至还可以通过安装的摄像头对道路突发情况实时监控，遇到紧急状况，可以通过按下“一键呼叫”按钮直接与最近的公安局第一时间取得联系。
通过智慧照明系统监控平台可以实时监控路灯的状态、实现故障自动侦测报警，降低巡检成本，减少设备故障时间。并且可实现对单灯进行有计划开关灯控制，同时可以根据季节变化、天气状况和环境光强度，对路灯的照明亮度进行智能调节，实现节约电耗，提高照明质量。
通过ＰＭ２．５传感器采集回的实时数据，传输到后台，污染对数据进行在线分析，并且给出污染源分析，自动生成表格和曲线形式输出，为环保部门提供有效数据。为区域开发建设及区域环境污染综合防治提供科学依据，并且与其他设备进行报警系统联动控制，发现问题，进行应急指挥。
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论文作者:顾建明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/24
标签：智慧论文; 路灯论文; 城市道路论文; 城市论文; 技术论文; 道路论文; 智能论文; 《基层建设》2019年第10期论文;