城市道路智慧路灯应用研究.pdf

中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 158 城市道路智慧路灯应用研究 王晶晶 高碑店市城市管理综合行政执法局，河北 保定 074000 摘要：摘要：在人类科学进步的今天，科技正在向更高的智能、自动化发展。随着计算机科学、网络和大数据分析等技术的发展，高技术产业已经成为我国经济发展的重要支柱，各个行业的企业都以高技术替代劳动力为主要发展方向。现代科技的发展，是为了使人们的生活更加便利，更加被人们所接受，更好地为大众服务。在城市化的过程中，将城市变成人们日常生活的主体，能够为人们提供更加智能化和综合性的公共服务。其中智慧路灯是城市道路上的一种重要照明方式，对城市的建设起着重要作用。关键词：关键词：城市道路；智慧路灯；应用研究 中图分类号：中图分类号：TM923 随着智慧城市建设的日益深入，智慧路灯不但能够实现多杆合一、减少路面立杆数目、避免设置路灯占用大量公共空间，还具备了远程监测的能力。智慧路灯可实现各路灯的自动切换及灯光设定，有效解决了耗电问题。在城市道路上推广智能化路灯技术，不仅可以降低由于灯光失效而引起的交通事故，而且可以提升城市道路灯光的综合管理水平。1 城市道路照明设计概述 1.1 城市道路照明设计现状 城市道路照明的主要内容有：车道照明、行人照明、交通信号灯等。目前，我国很多城市仍沿用着传统的道路灯光设计方式，这不仅导致了巨大的能源浪费，而且也给道路交通带来了严重的安全隐患。针对上述问题，我国各大城市纷纷利用先进技术，开展智慧路灯设计，提高路灯的照明效率。1.2 城市道路照明设计要求 在商业区、学校等公共区域的情况下，智能化道路 照 明 需 要 按 照 城 市 道 路 照 明 设 计 标 准（CJJ45-2015）及 ICAC 制定的相关规范进行。建筑工地周边的医院及其他场所，并对工地的车流及人流进行估算。当在城市主干道上进行智慧路灯的设计时，要按照文件中的规定来进行照明强度的设计，并且要保证在没有其他车辆或周边道路的时候，智慧路灯可能会处于低位运行状态；在车辆流量比较大的情况下，要尽可能快地把智慧路灯调到最大功率。在不影响夜晚照明的前提下，对智慧路灯进行亮度控制，达到了节约能源的目的。2 智慧路灯的发展现状 2.1 智慧路灯的网络难题 智慧路灯是城市化进程中的重要组成部分。在城市的建设过程中，路灯的智能化是其中的关键问题。当前，我国各大城市的公共照明以实物为主，而上海、深圳也占有相当的比重。针对目前 GSM 手机短消息业务在无线管理、监控与维护方面存在的问题，提出了一种基于 GSM 手机短消息业务的新的解决方案。智慧路灯是以城市道路理念为基础，在部分区域内开展的。新型智慧路灯或智慧路灯集成了照明之外的许多其他功能模块，比如 WiFi、RFID、视频监控、汽车充电站、显示屏、环境监控、微基站和一系列原本不是路灯的功能模块，这将极大地改善城市管理，促进城市公共资源的集约利用。但是，目前的网络系统结构和数据处理平台还不足以应对这一挑战。2.2 智慧路灯的管理难题 当前，我国城市公共照明面临着技术与管理两方面的问题。目前，路灯监控技术已较为成熟，而路灯监控技术则相对落后。随着城市化进程的加快，城市公众照明的规模越来越大，如何尽快地开发并完善智能、高效、节能、高质量、低成本的城市道路照明管理系统已成为亟待解决的问题。尤其是新型智慧路灯，在原有的单一路灯照明功能的基础上，进行了拓展，将集成照明、无线网络、中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 159 道路监控、环境监测、信息传播、充电站等一系列功能模块。通过对城市公共资源的整合来提升城市管理的有效性。为了适应各种需求，需要对各种数据进行分层管理、传输、存储、计算等。2.3 智慧路灯的认识难题 近年来，由于其自身对提升城市管理水平、提升城市科技内涵、集成已有路灯多种功能、节约能源等方面的作用而备受瞩目。但是，我们也要认识到，智慧路灯终究还是路灯，为路灯提供最基本的功能，是其本职工作。而智慧路灯又不只是路灯，更多的是超越路灯本身的功能。因为初始角度的不同，所以对于智慧路灯的重视程度也会有所差异。举例来说，在一开始断定路灯故障的时候，经常假定路灯并未点亮。现在的智慧路灯都被破坏了，而且它的含量明显上升，可能这个灯泡没有问题，但是这个灯泡的附加功能却出了问题。如何界定智慧路灯、需要怎样的功能、缺乏清晰的评估标准等问题，亟需对智慧路灯进行深入了解，建立智慧路灯评判标准。3 智慧路灯系统及功能分析 就现有的城市照明监测系统和管理方法而言，其所采用的管理方法比较简单，但是其服务质量和节能水平都比较低，不能达到有效节能的目的，所以不能满足当前城市发展的需求。智能照明是城市的重要组成部分，它主要利用传感器、承载线和与之相关联的 GPRS/CDMA 无线通信技术，有效将城市中的路灯联系在一起，从而构成一个物联网，让路灯可以进行远程工作，并进行集中管理。该系统可根据车流量、时间及天气状况，自动调节灯光的光亮，并设有报警装置，既达到了有效的节能效果，又防止了线缆被偷走。随着科技的革新，智慧路灯步入了崭新的发展时期，其产业也逐渐完善了海量的信息处理与分析，为城市道路的决策提供了有力的数据支持与理论基础。3.1 LED 路灯模块 使用 LED 路灯最大的好处就是节约能源，相对于传统的钠灯，节约能量超过 50%。在城市道路中，智能灯光控制系统能够对 LED 路灯进行遥控，并能够实时地将LED路灯的工作状况及有关信息上传至数据终端。其中，室外 LED 路灯一般采用静电塑化工艺，采用较高导热系数的铝合金作为散热材料。另外，在街角设置有对应的调整器及调整仪，以保证路灯的迅速更换。3.2 信息采集模块 数据采集模块的功能是对数据进行采集、存储、传输等。其中，以全彩色 LED 灯柱屏为主要的网上资讯传递平台，并可免费更换广告资讯图片。广告讯息既可作为商业讯息，也可作为公众讯息及应急讯息来呈现。所以，该系统的信息采集系统可以更好地进行城市整体的管理，更好地服务于人民群众的生活。3.3 智能充电模块 智慧路灯内的智慧充电模组，亦可透过车上的充电器，与电动车进行通讯，以提升电动车的运行质量。另外，在充电时，可以实时显示充电模式、电量、费用等信息。3.4 智能报警模块 智能报警模块具有自动报警功能，这也是智慧路灯的一大特点。其中，该模块主要包括两个部分：一个是室外的广播监测中心，另一个是室外的分机呼叫监控中心。对外广播以报道突发事件、通告、政府、新闻等为主。户外分机呼叫监控中心能处理紧急电话。当人们遭遇到突发事件，只要按一下呼叫键，就可以在互联网上找到报警地点，从而更好地维持城市的治安。3.5 智能监控模块 智慧路灯集成摄像头是智能监控系统的前置智能单元，它将全面视频监控、视频跟踪、车牌识别等多种技术有效引入其中。智能监控模块组可提供全天候的高清晰度影像，以便于交通管理部门更好地执行。4 城市道路智慧路灯的实际应用 4.1 智慧路灯系统框架搭建 当前我国大部分城市的路灯均采用LED作为光源，因此，对传统的路灯进行全面的 LED 化改造，是构建智慧路灯体系的关键环节。同时，智慧路灯系统架构的建造与设计也应立足于智慧城市的发展与设计，使其能够与城市道路相结合。城市智慧路灯系统由照明终端（照明设备）、通信系统、中心服务器（数据处理与网络管理）、照明监控终端等组成。其中，以灯光终端为主体，为用户提供中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 160 照明；通讯系统主要实现了以下几个方面的功能：数据的采集与发送，指令的下达与发送；以中心服务器为中心，实现了路灯智能化管理。通过对这些数据进行分析和处理，能够对城市路灯系统进行统一的管理和监视，并且能够与智慧城市管理系统进行互动，从而构建出可靠、智慧的城市交通网络系统；中心服务器通过其监测、数据收集等功能，将城市路灯的运行状况呈现给用户，为用户提供决策依据。这是重要的环节，它将保证城市交通灯管理系统的成功运作。4.2 智慧路灯数据系统设计 智慧路灯系统是将各监控终端采集到的监控数据，通过信息处理中心进行汇总，再传送至各技术服务中心。智能控制器能够根据采集到的数据，对路灯进行相应的工作控制，并对其进行监测，从而完成对路灯的启停智能化操作。为了避免由于数据传送的失误或市区灯光的干扰，造成路灯管理失效，在设计时需要注意到数据传送的可靠性及控制指令的正确性。目前，在城市道路照明的智能化控制中，普遍采用了红外、温度、湿度和声音等传感器。在此基础上，提出了一种最佳的照明方式，并将其应用于城市安防系统中。4.3 智慧路灯逻辑系统设计 智慧路灯逻辑系统设计是一种基于智能灯光控制的灯光控制系统，它是灯光控制系统的核心。智慧路灯逻辑系统设计由设备管理、远程监控信息管理、用电决策管理子系统三部分组成。以上各子系统构成了整个信息系统的基本功能，在一定程度上，通过合理的程序设计，保证了智能化路灯的安全运转。其中，逻辑系统子系统并不独立工作，它是以信息与数据的交互为核心，实现对城市路灯的控制。当逻辑电路发生错误时，将会使灯光不能正常工作，严重时会使整个灯光系统瘫痪。另外，为了保证城市道路的建设不会中断，智慧路灯系统还需要与城市道路的交通系统相连。4.4 智慧路灯系统质量检测 对智慧路灯进行质量检验，对其能否安全、稳定地运行至关重要。在智慧路灯系统设计完毕之后，为了保证系统的正常运转，需要对其进行质量检测。在进行质量控制的时候，要确定适用的路灯条件是否有效，以及系统在一定的工作条件下能否顺利地运转，并着重于对路灯电子设备的稳定性展开质量控制。由于城市照明系统具有较长时间的运行周期和较强的恶劣环境条件，因此，其安全隐患较大。在此基础上，设计了一种新型的智慧路灯。着重对路灯智能数据传送系统进行品质检测，以保证其数据传送的安全性和有效性，并对其精确度及智能化程度进行评价。5 智慧城市背景下智慧路灯的设计优化 5.1 优化智慧路灯主控结构 要将智慧路灯推广到城市，就需要对其基础架构进行优化，并利用多种计算机设备对其进行监控与管理。为了解决计算机系统间不能进行同步的问题，可设置两台计算机，一台供日常使用，一台供备用。当其中一种系统出现故障时，另外一种系统能够及时投入使用，从而保证了城市智慧路灯管理系统的正常运转。在此基础上，利用光电隔离技术，实现了两个大型计算机系统间的数据交换，从而保证了城市主干道的高效、稳定运行。5.2 灵活引进数据传输系统 工作人员在建立数据传递系统时，需要有一定的灵活性。在智慧路灯的传输中，技术人员可以利用 GPS与北斗进行信息的交换。我国自主研发的“北斗”系统，在通讯、定位、自动化、智能控制等方面都有很好的应用前景，但在实际应用中存在诸多不足。在此基础上，提出了在城市智慧路灯中，应根据具体情况，选用合适的操作系统，使其具有高效的信息传递和智能化的运行。5.3 搭建数据分析模块 工作人员应该构建数据分析模块，将当地城市路灯的运行历史数据充分利用起来，从而实现智能远程数据传输控制，对不同地区城市路灯的工作状况有完整的认识，并明确不同地区对智能安装和管理的照明需求。在安装数据分析模块之后，就可以完成对数据的分析，它还具备路灯状态显示、路灯状态检测、路灯综合信息显示监控、全关设置、逐一关闭调节、双光中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 161 亮度调节等功能。对各个小区的灯光布置进行了人性化控制，突出了各个小区的灯光文化情调和艺术性。另外，通过人机交互、云计算等技术，实施太阳能系统、风光互补等技术，使清洁能源得到充分利用，从而推动城市智慧路灯系统的升级。6 结束语 综上所述，智能化路灯是城市未来发展的重要组成部分，也是提升城市公共服务现代化的重大举措。在构建城市道路智慧路灯的过程中，不但要率先将各种技术手段引入进来，而且要对路灯的基础结构进行深度的优化，要充分运用大数据技术的应用优势，对关键数据进行综合分析。智能运营管理是在信息化的支持下展开的，它进一步提高了我国城市智慧路灯系统的现代化、智能化程度，构建了我国的城市公共交通系统，为智慧文化和现代管理做出了贡献。参考文献 1徐以雍,郭芳琼.智慧城市背景下智慧路灯的合理性设计J.光源与照明,2023(02):52-54.2贺瑞娟.城市道路智慧路灯应用研究J.光源与照明,2023(02):55-57.3何玮.智慧路灯在城市道路照明中的应用J.地产,2019(22):13.4顾建明.智慧路灯在城市道路照明中的应用J.建筑设计及理论,2019(5):10.