以物联网技术为基础的智慧路灯系统设计探讨

刘霁葳

（创导（上海）智能技术有限公司）

1 引言

信息化系统已成为人们工作生活中的重要组成部分，其凭借着高性能的数据处理系统和高速的网络传输系统，使智能化生活已成为现实。为使人们更好地享受到信息化发展带来的便利，我国正在积极建设相关服务系统，推动我国信息化进程的发展。其中，智慧城市就是我国提出的一项重要的城市发展战略。在智慧城市中，许多基础服务设施都将实现自身的智能化控制。

2 智慧路灯控制系统设计

控制系统是智慧路灯的“大脑”，也是智慧路灯系统的核心部分。目前，我国路灯普遍只具有开关灯的功能，严重缺乏智能性。要想实现其他的智能化控制，首先要对路灯的控制系统进行重新设计。

2.1 中央处理系统方案设计

路灯的控制系统主要包括2部分，分别是中央处理系统与信号传输系统。现阶段，我国路灯并没有建立相关系统，路灯缺乏智能化控制的条件，因此，采用物联网技术设计智慧路灯的中央处理系统。

中央处理系统需要对路灯其他系统收集传输过来的信息进行分析处理，并将控制信号发送到各子系统中，利用小型芯片可以实现对单一路灯的智能化控制。由于我国路灯数量较多，若每个路灯都建设1个控制系统将花费较高的费用，因此，应采取区域管理的方案，对路灯进行区域划分，合理规划选择控制基站的建设地点。这样，每个中央控制系统可以负责某片区域内路灯的智能化控制，这就要求中央处理系统具有良好的数据收集、分析和处理能力。

为降低成本，采用微型计算机作为核心处理部件。经过多年的发展，可以实现大数据运算处理的微型计算机已经面世，借助技术应用上比较成熟的计算机系统，可以实现较好的中央处理系统的建设。

2.2 信号传输系统方案设计

中央处理系统的正常工作离不开信号传输系统的支撑。只有稳定的信号传输系统，才能及时地将信号传输给每个路灯。路灯作为道路建设的重要组成部分，一般工作于露天环境下，受到刮风下雨等自然现象的影响。因此，智慧路灯的信号传输系统要具有良好的抗侵害能力。

现阶段，应用比较成熟的信号传输方案是电信号传输，其传输速度快，传递信息准确，成本较低，但电信号传输极易受到雷雨天气的影响。而光纤信号传输工作性能稳定，抗外界干扰能力强，而且相比电信号传输，光纤信号单位范围内传输的信息量有明显的增加。目前，光纤信号传输主要应用在网络信号传输领域，应用经验较为成熟，但光纤信号传输发送端和接收端都需要解码器，因此，其应用成本略高于电信号传输。在综合考量之后，建议选择以光纤作为信号传输的基体[1]。

3 智慧路灯照明系统设计

由于不具备智能化控制能力，我国路灯无论在何时何地，其工作功率都基本保持不变，即便是空无一人的街道，也和闹市的照明亮度与照明时间一致。采用中央处理系统可以实现对路灯照明时间与照明亮度的智能化设计。

3.1 路灯照明时间控制系统设计

路灯建设的初衷是给夜晚出行的人们提供明亮的出行空间，但各街道的人流量不同，甚至部分街道白天和夜晚的人流量也呈反比。由于路灯在工作之后，人们无法对其进行有效控制，所以路灯的不间断工作在无形中加大了我国能源供应的负担。

中央处理系统的建设可以与交通管制部门的相关系统合作，建立二者之间的信息共享数据链。路灯中央控制系统可以实时把控各街道的人流量，从而根据人流量决定路灯的工作时间长短。

因此，借助物联网技术，重点设计路灯中央处理器系统与交通管制部门管理系统之间的信息处理中转站。由于部分信息属于机密信息，所以该中转站要求有良好的数据保护能力。

3.2 路灯照明亮度控制系统设计

除路灯工作时间的控制之外，还需要对路灯照明亮度进行把控。路灯借助光电传感器，可以实现在黄昏时刻开启，黎明时刻关闭，但不同路段的路灯需要提供不同的照明效果。例如，在城外的交通道路上，车流量较少，光线较暗，需要较大的光照强度；而在比较繁华的闹市，普通亮度的照明效果就能满足人们的需求。如果闹市的路灯照明功率偏大，将会造成非常大的能源损耗，因此，在路灯照明时间控制系统的基础上，需拓展其技术性，进行路灯照明亮度控制系统的设计。其工作原理还是依据人流量的多少进行分类，但其更注重对流量类型的判别，例如，车流量较多的路段，由于车载灯光的照射，可以适当降低光照亮度；而在人流量较多的路段，则应适当加大光照亮度。同时，为保证亮度控制系统的工作准确度，可以实时监测光电传感器的电流传输大小，并将其作为反馈信号发送给中央控制系统，由其进行相应的调节。

4 智慧路灯维护系统设计

路灯的正常工作需要日常维护的支持。智慧路灯系统在加入多种现代化系统后，更需要完善的维护系统对其进行保护。

4.1 日常工作信息收集系统设计

维护工作离不开日常工作信息的收集。通过对路灯系统工作信息的量化分析，可以较方便地判断出该路段的路灯是否处于正常工作状态，或者是否有恶化的趋势。因此，应采用物联网技术设计智慧路灯的日常工作信息收集系统。

该系统的工作任务主要包括收集路灯各项控制是否达到预期、路灯工作是否稳定等信息。在路灯上安装传感器，将工作信息状态实时传输到中央处理系统中并保存起来，如果中央处理系统发现异常，将立即报备给总控制系统。此外，内部存储的工作信息也可以作为智慧路灯系统工作性能判别的重要依据。

4.2 常见系统故障应急系统设计

为减少路灯故障带来的影响，应在智慧路灯上安装必要的应急处理系统，如备用照明灯，它利用路灯内部的电源（如用光电池板进行充电的电池等）实现控制与照明，而不接入电网。如果路灯发生电网故障或电路传输故障等，备用照明灯就会启动，继续为人们提供服务。

另外，为提高路灯的工作效率，应在路灯上面设计报警系统。通过路灯的电路传输系统，将报警系统与控制中心相连接，一旦路灯发生异常，便可以迅速向相关人员发出警报。

5 结语

智慧路灯系统是我国智慧城市建设中的重要组成部分。为推动我国智慧路灯系统的发展，论文以物联网技术为基础，对智慧路灯的中央处理系统、数据传输系统、照明管理系统和应急处理系统进行了设计探讨，希望给我国智慧城市的建设起到一定借鉴意义。