智慧路灯建设的实践与思考

刘义平，张明明，张 畅，荆松涛

(天津市路灯管理处，天津 300151)

智慧路灯建设的实践与思考

刘义平，张明明，张 畅，荆松涛

(天津市路灯管理处，天津 300151)

城市道路路灯设施点位多、数量大、覆盖范围广，本文提出了基于物联网技术建设智慧路灯，以提高城市照明管理的智能化、信息化水平，节约能源和降低维护成本。分析了智慧路灯设施的属性和优势，提出了智慧路灯建设构想，阐述了智慧路灯的智慧化、增值化、载体化等主要功能，并列举了国内智慧路灯建设实践案例。最后，思考了智慧路灯建设过程中存在的挑战和困难并提出了相关建议。

智慧路灯；智慧路灯建设；物联网技术；主要功能

引言

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[1]。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。近年来，随着物联网技术的发展及逐步成熟，基于物联网技术的智慧路灯建设逐渐进入了路灯管理部门和社会大众的视野并成为研究热点，为降低城市照明管理成本、实现照明管理升级、节能减排以及融合城市公共服务系统提供了方向和着力点。

1 智慧路灯建设

1.1基于物联网技术的智慧路灯建设

国际电信联盟(ITU)发布的互联网报告对物联网做了如下定义：通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络，其核心和基础仍然是“互联网技术”。随着智慧城市建设步伐的推进，物联网设备作为智慧城市建设的关键设施增长迅猛，而城市中人口密集、空间资源稀缺，挖掘现有有效载体，构建共享共通平台的需求十分迫切。

城市道路路灯设施点位多、数量大、覆盖范围广、分布均匀，在电力管网资源和搭建网络传输通道上优势明显。但目前路灯设施管理智能化、信息化程度较低，传统的人工管理方式效率较低、运维成本较大、精细化管理不足，亟需应用物联网等新一代信息技术寻求突破。

1.2智慧路灯属性及优势分析

当路灯与物联网“相遇”，两者互为补充，实现了物联网设备有载体，路灯管理更为科学、高效、精益、智能。作为分布在城市中最广泛、最均匀的物联网，智慧路灯可作为智慧城市建设的最佳切入点和服务端口，优势明显，如表1所示。

1.3智慧路灯建设构想

物联网的基本架构为感知层、控制层、网络层和综合应用层。应用传感器技术、网络技术、自动控制技术以及软件技术，搭建基于物联网架构的智慧路灯平台。架构中每个路灯节点均是智能的，即每个路灯终端可以独立运行，能自我实现数据信息的处理，调整和运行。基于上述功能，实现了人、物之间以及物与物之间交涉和联系[2]。通过智慧路灯平台，对路灯系统的资源进行综合评估和实时调整，实现路灯设施管理的智能化。在此基础上，进一步完善智慧路灯平台体系，与其他物联信息平台对接融合，进而升级为整个智慧城市的物联信息基础设施平台，为各种智慧应用提供载体、供电、网络和平台服务支撑，如图1所示。

表1 智慧路灯属性及优势

图1 路灯物联到城市物联平台示意图Fig.1 Street lighting to Urban IOT platform model

1.4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，可集成无信通信微基站、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。如智慧路灯设施可用于智能交通及位置服务、城市安全与公共设施管理、环境监测与灾害预警、移动通信等[3]。

2 智慧路灯建设实践应用案例

1)国网浙江电力推出“互联网+路灯管理”云服务平台。该平台云端集中部署，以地理信息系统空间数据为基础，具备接入2 400万套路灯管理信息的超大容量，对路灯实现点对点精益控制，通过策略或人工远程监控其运行状态，实现路灯信息的集约化和可视化管理，可按需求定制功能。路灯管理人员通过云服务平台，可以清楚掌握每盏路灯的地理位置，并对其改造情况、节能量、设备异常信息进行查看。并进行精细化控制，能效管理及分析。

2)天津市路灯管理部门开展的智慧路灯建设及相关合作。天津市路灯管理部门与天津公众停车管理服务有限公司开展战略合作，利用灯杆点位优势接入中继器和集中器点位1 816个，通过灯杆自建的组网进行信息的传递，助力“天津公众”建立智慧停车云平台，实现道路停车泊位实时信息的采集，如图2所示；与天津铁塔公司开展通信微基站智慧灯杆试点建设，实现路灯资源与通信资源共享，搭建智慧点，有效的降低基础设施建设成本，如图3所示。

图2 网关接入示意及实物图Fig.2 Schematic and real diagram of connection of gateway

图3 通信微基站智慧灯杆Fig.3 Micro-communication base-station based on the wisdom lighting pole

3)苏州市智慧照明实践。基于智慧照明理念，苏州市城市照明管理处结合照明管理工作中存在的实际问题，对照明监控系统进行全方位的升级改造，一方面利用监控系统的故障发现和处置能力，融合RFID、视频监控、GPS监控等多种物联网监控手段，引入工作流技术，建立照明故障处理的多角度全方位联动体系；另一方面利用GIS 技术对空间数据的管理能力，将所有的照明设施和相关业务数据统一纳入空间数据库管理[4]。

3 智慧路灯建设的挑战及建议

1)标准框架体系方面。标准化是支撑智慧路灯建设的重要手段，标准化可以有效规范智慧路灯的规划、设计、建设、运行及设备制造[5]。而智慧路灯相关技术和市场尚处在不断发展变化中，还涉及跨领域和跨部门制度支撑问题，目前标准化工作难度较大，框架体系尚未建立。建议加强多学科多领域的交叉融合，照明、市政、交通、公共安全等各管理领域协同，加快智慧路灯标准框架体系建设。

2)数据管理方面。随着智慧路灯建设的逐步深入，信息量、数据量将急剧增大，庞大数据的管理、信息提取、分析等问题将给路灯管理部门带来很大挑战。同时，现有网络架构和数据管理平台也难以应对庞大的网络系统负担。建议加强智慧路灯管理顶层设计，加强数据分层管理，做好数据优先级分析、存储及计算，完善数据安全管理。

3)智慧路灯认知方面。首先，政府对智慧路灯建设理解以及对公共资源整合重要性认识不足。

其次，路灯管理单位认为新增产品加大养护维修难度，对于新产品、新方式存在排斥。最后，城市照明是公共服务行业，推广应用不易被感知[6]。建议强化政府职能引导，加强宣传，依靠公众对智慧路灯的理解和支持，促进智慧路灯建设。

4 结语

基于物联网的智慧路灯充分发挥了路灯和物联网的优势并互为补充，具有“有电”、“有杆”、“有网”、分布均匀且覆盖范围广的特点，在提高城市路灯管理精益化、信息化、智能化水平的同时，可作为构建智慧城市的最佳切入点和服务端口。国内关于智慧路灯建设的应用案例说明了智慧路灯建设在融合城市公共服务运行系统，实现公共基础设施共建共享，有效减少资源消耗和浪费上是完全可行的，相信随着我国科学技术的进一步发展，创新能力的进一步加强，政府公共管理部门的高效协同，智慧路灯建设大有可为。

[1] 孔繁宇，崔健博，邹同元，等.基于地上地下数据的智慧照明信息系统总体设计[J].照明工程学报，2015,26(5)：14-18.

[2] 吴建建.路灯物联网的系统实现[D].北京：北京邮电大学，2015.

[3] 吴贵才，黄跃辉，杨彤.智慧城市建设的全新视角——基于路灯的城市物联网基础平台研究[J].城市发展研究，2013,11(20)：4-7.

[4] 叶峰，张治华.智慧照明及其在苏州市的应用实践[J].照明工程学报，2013,24(4)：44-47.

[5] 庄晓波，李文鹏，杨樾.智慧路灯标准体系框架研究[J].照明工程学报，2016，27(4)：12-20.

[6] 荆松涛，姜山，刘义平，等.关于智慧城市建设过程中智慧照明的思考[J].智能建筑与智慧城市，2017，(6)：52-53.

ConstructionandConsiderationofIntelligentStreetLighting

LIU Yiping, ZHANG Mingming, ZHANG Chang, JING Songtao
(TianjinPowerStreetLightManagementDepartment,Tianjin300151,China)

To improve the management intelligence and information management level and achieve the ultimate goal of energy and maintenance cost saving, this paper puts forward the construction of intelligent street lighting based on Internet of Things technology. Also, it analyzes the attributes and advantages of intelligent street lighting facilities, puts forward the idea, expounds the main functions of intelligent street lighting, such as wisdom, value-added and carrier, and enumerates the practice of domestic intelligent street lighting construction. Finally, we have considered the challenges and difficulties in the construction of intelligent street lighting and put forward relevant suggestions.

intelligent street lamp；intelligent street lighting construction；Internet of Things technology；main function

TM923

A

10.3969j.issn.1004-440X.2017.05.022