新形势下城市照明工程的建设管理与思考

王继红

运城市重点工程建设中心，山西运城044000

0 背景

2019 年底，中央“不忘初心、牢记使命”主题教育领导小组发布《关于整治“景观亮化工程”过度化等“政绩工程”、“面子工程”问题的通知》（教组发[2019] 39 号）。作为城市建设管理部门人员，应当对照《通知》要求，统一思想认识，树立城市建设发展新理念，并结合行业规范和具体实践，自查自纠，系统梳理城市照明工程建设管理存在的问题，提出整改措施，形成治理方案，确保城市照明工程建设管理尽快进入常态化的防控轨道。为此提出以下几点意见，谨供同行参考。

1 以功能性与装饰性来辩证城市照明工程

城市照明包括城市功能照明和景观照明，具体是指城市范围内道路、街巷、住宅区、桥梁、隧道、广场、公园、公共绿地和建筑物等功能照明与夜间景观照明。城市照明对城市交通安全、社会治安、人民生活、美化环境等意义重大，属于城市基础设施范畴。改革开放以来，我国的城市照明发展很快，以功能性与装饰性来区分，城市照明工程专业类别已从单一的城市道路照明工程发展过渡到城市道路照明和城市景观亮化工程并存的两大专业。但是在发展过程中，许多地方城建部门出现了“喧宾夺主”的问题，忽视道路照明的功能性而注重景观的装饰性，把道路照明工程当作景观亮化工程来建设；在地方财力紧张的情况下，忽视道路照明工程建设和维护管理系统配套投入，而设立专项资金投入景观亮化工程项目建设。

城市道路照明工程随城市道路而建，是“面”的照明，要满足市民交通出行安全的基本功能需求，有路必须有灯，而且必须保障常年亮灯；城市景观亮化工程随特殊场所的建筑而建，是“点”的照明，可满足市民休闲观赏的景观需求，根据节日庆典时期变化，局部景观灯可以启闭。道路照明工程与景观亮化工程二者可以同时体现“光文化”，改善城市夜间环境，提升城市品位，已经成为城市照明工程不可分割的重要组成部分。但是必须注意区分二者的主从关系，要始终强调功能性照明是第一位的，装饰性照明是互补的，而且不允许装饰性照明对功能性照明产生过度干扰。

2 以可靠性与安全性来评价城市照明工程

城市照明工程最终是要向市民提供一种市政设施，而作为“城市家具”之一的城市照明设施，首先必须保证其产品的可靠性与安全性。产品的可靠性是指产品在规定的条件下、规定的寿命期内，能够完成其规定的功能；产品的安全性是指产品自身安全、产品对人的安全、对环境的安全以及环境对产品的安全。产品的可靠性是安全性的前提和基础，对于不可靠的产品评价其安全性则是没有实际意义的。

《城市道路照明设计标准》CJJ 45—2015[1]、《城市夜景照明设计规范》JGJ /T 163—2008[2]、《城市道路照明工程施工及验收规程》CJJ 89—2012[3]、《城市照明管理规定》（建城市函[2010] 97 号）分别给出了城市道路照明工程和景观亮化工程的可靠性与安全性评价指标。

从城市照明工程的可靠性来分析，城市道路照明工程的评价指标包括平均亮度或照度、均匀度、环境比、眩光限值、诱导性；[1]城市景观亮化工程则体现亮度或照度、色温、均匀度、对比度、立体感、眩光限值；[2]道路照明设施的养护评价指标包括亮灯率和设施完好率。

从城市照明工程的安全性来分析，主要是指照明供电设施系统安全，包括线路和设施绝缘、使用安全电压、保证安全距离、合理采用安全接地防护系统等要求。不论城市道路照明工程还是景观亮化工程都特别强调照明设施安全接地防护系统要求。具体应用时，应当按照现行国家标准《低压配电设计规范》GB 50054选择采用TT 系统或TN-S 接地系统，除了检测接地电阻值满足设计要求外（一般不应大于4[3]），还应当对剩余电流保护装置的动作电流与实际测量取得的被保护线路或设备的泄漏电流值进行比较，选择整定动作电流值。剩余电流保护装置的选用、安装、运行和管理应满足现行国家标准《剩余电流动作保护装置安装和运行》GB 13955 的相关要求[1]。

结合城市照明工程的可靠性和安全性来分析，主要从城市照明设施的使用者或关联接触者角度来判别。城市道路照明工程最终是要给驾驶员或行人提供安全舒适的夜间出行环境；城市亮化工程在给市民提供观赏性的夜间景观环境的同时，也必须保证市民的人身安全需求。从驾驶员和行人的角度分析，就是要保证人的视觉功能和舒适度。视觉功能指标如路面物体的亮度、路面物体与背景的对比度、主路面与路侧地段的环境比、眩光性等；视觉舒适度指标如路面平均亮度、均匀度、诱导性等。从人身安全防护角度分析，就是要防止电击事故发生。这里安全防护包括直接防护和间接防护：直接防护指标如电气设备的绝缘性、安全电压等，间接防护指标如等电位连接值、接地电阻值、自动切断故障电流整定值和动作时间等。

在实际应用这些评价指标时，要注意以下几点。一是要按照照明设施使用场所及类别来具体分级。道路照明工程应区分机动道、非机动道、人行道；景观亮化工程应区分广场、公园、建筑物以及居住区、商业步行街。二是应当全面综合应用各类评价指标。不能只顾常规的平均照度或亮度指标，忽视均匀度、眩光限值、环境比、诱导性等指标。三是注重对特殊地段进行评价。道路照明工程特殊地段包括道路交叉口、展宽段、连接段、公交站台、竖向凸曲线段、高架与地面平行段、立交段等地段；景观亮化工程特殊地段包括桥梁、水景边、广场出入口、车辆行人换乘处等地段。

3 以节能型与环保型来推进绿色照明工程

1993 年国家经贸委开始启动中国绿色照明工程,并于1996 年正式列入国家计划。2004 年国家建设部、发改委《关于加强城市照明管理促进节约用电工作的意见》指出：要以节约能源、保护环境、促进健康为宗旨，积极推广绿色照明。[4]各地城市管理部门按照“十一五”到“十三五”城市绿色照明专项规划要求，认真贯彻“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念，遵循“安全、舒适、节能、环保、经济”绿色照明原则，以节能减排为核心，以绿色照明系统升级改造为重点，编制实施城市照明规划、建立健全绿色照明标准体系、加快推进既有照明设施节能改造、积极应用LED 等高效节能绿色照明产品，迄今为止已取得了显著成效。

推进绿色照明工程，应当正确认识绿色照明与节能环保的关系。一是正确认识照明设施节能的前提，首先必须满足安全可靠的使用标准，绝不能以降低照度、均匀度和亮灯率等方式来达到节电效果而谈节能。二是正确认识节能与环保的关系。照明设施节电就可以减少碳排放和二氧化硫空气污染，故节能可以实现环保；但个别节能灯具含有汞成分，使用报废后处理不当会污染环境。此外，节能的灯具在匹配功率过高、安装仰角过大、使用场所过亮和控制开关不当时，不仅会浪费能源，还会加大眩光，造成光污染，影响视觉健康、交通安全、人居环境和生物生存多样性。三是要正确认识节能环保与绿色关系。照明设施节能环保可以体现绿色，但是绿色照明不仅仅是指照明的节能和环保。绿色照明必须通过照明设施各个系统包括照明器具、供配电系统、控制系统的设计-制造-建设-维护管理全寿命周期的成本和效益来体现，成本包括产品初始投资和维护成本，效益包括经济效益和环境效益。比较明显的例子如太阳能路灯和风光互补路灯，既节能又环保，但因其蓄电瓶的短寿命、高投入，难以体现绿色照明的可持续性而限制了推广使用。

推进绿色照明工程，必须把好四个阶段关口。一是规划设计关。科学合理地制定城市照明专项规划，其规划设计应主次分明、井然有序，能在宏观上体现整个城市空间这个大尺度范围的灯光秩序。不但要保障道路照明功能性，而且要体现夜景照明亮化景观性。既应具有明显的时代性，也应充分反映出城市文脉特征的地域环境性。从规划设计阶段开始注重节能生态环保，体现可持续发展的绿色照明特征。二是产品选型关。目前新型高压钠灯已替代普通高压钠灯，可节电13%以上；高效节能光源产品选型主要围绕新型高压钠灯和LED 灯之间选择，其中选择LED 灯势不可挡。“十三五”绿色照明规划要求至2020 年底，景观照明采用LED 灯不低于90%，道路照明采用LED 灯不低于50%。目前一般的LED 灯即可实现白炽灯的10%、荧光灯的50%能耗。随着国产LED 灯技术日趋成熟，解决了影响灯具自身寿命的发热和光衰等问题，相关照明评价标准相继出台，LED 灯将以高效节能绿色标识占领更多的市场份额。另外，选择防护等级高的灯具可保持灯具维护系数；选择高效节能电子镇流器替代电感镇流器等光源驱动产品，可节电20%-30%；气体放电钠灯并联电容器，可降低无功损耗，提高功率因数85%；选择S13 型专用照明变压器，替代S7 型照明变压器空载损耗可降低50%-60%、负载损耗可降低20%-30%[5]。三是系统控制关。道路照明灯具控制系统可实现单灯控制和分组控制，具体分为光控和时控两类，已从人工控制、时钟控制、光电控制发展到微电脑控制；还可以通过合理布线，最大限度地降低三相不平衡电压及谐波，采用“半夜灯”控制，即后半夜隔一灭灯的照明控制。为避免电网电压波动对照明灯具产生不利影响，采用调压稳压节电控制器，可节电20%。针对照明专用变压器白天空载运行、后半夜低负荷运行的工作特点，可以对照明变压器的高压断路器进行自动投切控制，白天自动切断，夜晚自动投入运行，节能成效显著。四是设施维护关。定期清扫和维护灯具等照明设施对灯具节能具有现实意义，一年或半年定期彻底清扫可保持灯具维护系数在0.65以上，否则将降低至0.3-0.4 以下。[1]通过定期清扫维护可提高光源光通率，在满足照明数量和质量的前提下，选择光率较小的光源以达到节能目的。

4 以智能化与智慧化来发展城市照明工程

目前的城市道路照明和景观照明，已从传统的人工或电气自动化的回路控制方式，发展过渡到智能化的系统控制阶段。照明系统主要采用远程集中控制方式，由控制中心、集中控制器和终端控制器组成。从通信方式来说，控制中心到集中控制器采用GPRS/CDMA 无线通讯网络实现远程通讯；从集中控制器到终端控制器采用短程通讯方式如电力线载波(PLC)、Zigbee 等实现对单灯或分组控制。从功能来说，具有遥测、遥信、遥控“三遥”功能以及在“三遥”基础上增加了遥视、遥调功能，达到“五遥”功能[6]。随着新一代LED 技术、NB-IOT 通信技术和GIS 城市地理信息技术的迅猛发展，通过照明终端载体上的亮度传感器和红外线感应器，可以感知路面亮度、人流和车辆状况，自动调节单灯亮度甚至启闭灯具，真正实现按需照明和故障报警的智慧化照明。

同时，随着人工智能、物联网技术发展和应用，具有无线WIFI 覆盖、充电桩、数据监控、环保监测、灯杆屏、地下管网监控、城市洪涝灾害预警、区域噪声监测、市民应急报警等功能的“LED 智慧路灯系统”已开始推广。城市照明设施即将迎来物联网环境下呈现多功能的智慧照明新时代。

城市照明控制系统的不断更新和技术升级，使许多照明线路和终端设备存在使用年限较长、设施功能面临老化退化等问题，在安全防护、系统监测、应用扩展等方面已无法满足精细化管理需要，为此需要城市建设部门逐步开展照明设施的升级改造。针对照明设施的功能、技术和质量不同步问题，传统照明控制方式需要进行系统化、联动化、简约化的升级改造。智能照明控制方式提升改造，前期设计阶段就要考虑系统运行阶段的兼容性、安全性和稳定性，重点解决产品选型、监控系统模块协议接口标椎规范统一问题；施工改造期间严把线路标识、配电箱接线工艺规范质量关。智慧照明系统优化改造目前还是一种创新方式，通过对城市基础设施科学规划以及对公共服务优化管理，整合共享互联网+物联网大数据、大系统，与智慧城市其它子系统深度融合，可实现安全、高效的智慧城市精细化运行管理发展目标。

5 以经济性与便捷性来考量城市照明工程

城市照明工程从需求角度来考量，可以概括为以人为本、经济适用、绿色环保、美化环境几个方面：以人为本可以体现在为市民提供安全、舒适的夜间出行环境和娱乐休闲观赏环境，为设施管理人员提供运行可靠、维护便捷的照明设施；经济适用则是要求照明设施的建设投资与维护管理成本在服务质量、安全性能都能保证的前提下，全寿命周期内性价比能够达到最大化；绿色环保与美化环境则要求能够协同体现设施、环境、人之间的和谐共处。

先进的技术、成熟的工艺、可靠的产品、智能化的监控系统为照明设施满足经济性和便捷性提供了强大的支撑。但是任何事物都具有矛盾的两面性，因此需要城市建设管理人员在照明设施的方案设计、工艺比选、产品选型时进行多角度论证。比如，对照明线路布置、变压器位置和容量选择、灯具规格和型号选择、照度标准确定、监控系统优化，既要结合当前实际考虑工程建设方案和投资，又要考虑后期维护便捷和成本，更要避免重复建设投资，建设阶段就要为后期设施的扩容更新和系统的升级改造预留发展空间。照明灯杆的布置，除了按常规的道路等级、路面宽度选择灯杆位置、间距、高度、臂长之外，还要结合灯杆附近的绿化苗木长势合理确定，或给绿化设计和维护管理单位提出建议，防止出现“叶遮光”通病。此外，在照明灯杆一侧设计电缆接线手孔井并提出设施IP 防护等级，既可确保施工安装接线方便，又为今后更换电缆提供便捷条件。又比如，LED 灯可以提高光效、节能环保、满足新型智能监控系统需求，但是目前产品良莠不齐、标准不统一、初投资高、互换性差，而且易发热、光衰快、寿命短，从全寿命周期来核定技术经济指标，还不能完全替代高压钠灯，为此需要设计人员慎重选择、综合考量。

6 结语

总之，新形势下要提升城市照明工程的建设和维护管理水平，必须从照明设施的功能性和景观的装饰性两方面进行辩证思考。要同时兼顾照明设施的可靠性、安全性，力求达到经济适用、维护便捷，从节能和环保两方面坚持不懈地推进绿色照明工程。坚信在不久的将来，智能照明监控系统和智慧照明设施必将点亮智慧城市。