国内外智慧路灯发展探析

何晓玲 陈泽娜 赖文娜 曾嘉洪 文 雅

（广东白云学院，广东广州 510080）

随着城市化水平的不断提高，路灯的需求量和规模不断增加，作为城市分布最为广泛的道路基础设施之一，路灯工程的建设影响城市的发展速度和质量。路灯的创新性发展，是其自身顺应城市化发展的必然要求，也是推动城市化建设的需要。推动路灯创新，并与科技相结合，以高效节能、智慧化管理，推动智慧城市发展。相关人员设置了降净路灯，降净路灯结合广东省部分工业区的环境设置，结合当地灰尘多、附近表面缺乏水资源导致尘土飞扬等情况，设置了一款新功能的智能路灯。降净路灯集吸尘与洒水功能，洒水主要将空中的飞尘吸附并使其沉落到地面，吸尘主要针对地表附近的尘土，对其进行清除，两种功能错开进行、完美结合，形成一种新型的智能路灯，更好地实现空气净化。

1 研究综述

1.1 研究背景

（1）城市化水平不断提高，智慧城市不断发展。

（2）国内外智慧路灯发展的浪潮。

（3）国内对环境保护及节约资源的重视程度不断提升。

1.2 研究意义

日益增长的城市公共照明规模与传统的公共照明管理方式产生了剧烈矛盾，传统的城市道路照明系统存在管理方式粗放、能源消耗较大、运营维修效率低下、照明控制不灵活、管理难度和成本较高等问题。使公共照明设施进行智能化管理、提高运营管理水平、减少能源消耗，降低其运营成本是路灯产业及城市演进过程中必须解决的问题，也是智慧路灯的目的与意义。对国内外智慧路灯进行探析，有利于总结过去，在学习的过程中不断创新发展[1]。

2 国内外智慧路灯的发展探析

2.1 当前国内智慧路灯的现状

智慧路灯杆在2015年首次推出，2016年正式使用，目前均处于初期阶段。根据数据统计显示，2018年我国的智慧灯杆建设规模达到6 500根，整体市场规模较小、创新力度不足。在智慧城市建设的不断推进及5G商业化浪潮的推动下，智慧灯杆可作为5G微基站的天然搭配，未来将会实现突破式增长[2]。

（1）远程控制系统。

目前的遥感遥测发展形势良好，目前可利用现有的遥感遥测技术对路灯进行远程控制，远程控制路灯的时间、亮度等，可通过太空的遥感卫星对重要路段的现场运行情况进行遥视，实现自动化管理。

（2）监测与故障诊断。

对LED路灯芯片焊盘、灯具壳体的温度等参数进行监测与故障诊断。

（3）节能功能。

可结合周边实际情况的亮度和人车感应进行灯光调控。

（4）维修功能。

利用自动反馈损坏路灯的地标，有目的性进行维修，减少巡查的人力、物力、财力，降低维修成本。

（5）亮度调节。

根据各个路段的照明要求设置亮度可变值，在不同的时间段根据车流量、人流量进行亮度调节。

由于凌晨时的行人与车辆的往来数量较少，车辆在行驶时会开启车灯，为了优化资源管理，可在这个时间段内将路灯的亮度调减到70%，保证在黑夜中行人与车辆可清晰看清道路的情况，也能更好地进行节能。智慧城市与智慧路灯普遍适用于社会的各角落，不能只是空中楼阁或局限小规模测试场景，最新5G带来智慧联网与城市改造的效益较为明显。智慧灯杆的改造需要解决基础建设的时代交替问题，同时也需要搭配5G技术与成熟的商用运营环境，使新型的智慧路灯获得成效[3]。

2.2 国外智慧路灯的现状及功能

国外路灯最早起源于1417年，起初的目的是使伦敦漆黑的夜晚更明亮，伦敦市相关部门下令，要求在室外悬挂灯具照明，是路灯的初始形态。

纽约创业公司EnGoPLANET设计并在拉斯维加斯一广场安装了4盏智能路灯，在地面配备8块动能发电板。电力主要由太阳能板提供，但当早上天气较阴暗、晚上电池电力不足时，动能发电板可利用行人的脚步为电池充电。此系统不仅是一个路灯供电系统，广场的闭路电视、手机充电站等也使用了同一电力系统。除此之外，其还有检测空气质量、温度、湿度等功能。

国外还有许多国家进行了路灯的创新，如斯德哥尔摩的市政厅。斯德哥尔摩通过在工作日期间的固定时间内，对进出市中心的车辆采用收取拥堵税的措施，降低交通拥堵的水平，还可以有效控制温室气体的排放问题。

智能交通的监视器、射频识别、激光扫描和自动拍照等技术较为关键，可监控通往市中心道路上的车辆，可对其进行实时控制。2015年巴黎设计了一款路灯，其除了路灯基本的照亮功能外，可为过路行人提供可休息的座椅。铝制的拱顶使灯光直接向下发散，确保了灯光的光度，可供路人休息。拱顶另一侧是太阳能电池板，可以储存连续照明3 h的电能，避免停电等的特殊情况。路灯上方设置了一个充电连接口，可以为行人的手机充电，此路灯适合安装在山路间，为爬山人员提供座位，可以防止爬山人员手机没电失去联系。为了更智能化管理路灯，哥本哈根在路灯上安装了智能芯片，城市管理人员可通过远程遥控调节路灯亮度，为新能源汽车进行充电，灯泡达到使用寿命需要进行更换时，系统会自动进行提示。

2.3 国内外智慧路灯的对比

国内外路灯的发展均历经了从人工管理到智能化管理的过程，路灯作为城市不可或缺的一项基础设施，其市场需求量一直稳固增长。智慧路灯作为一项新兴产业，近年来发展的现状可观，主要体现在智慧路灯的增长数量、智慧路灯的建设质量方面，智慧路灯的规模和城市覆盖率在未来将保持高速增长。国外智慧路灯的建设起步较早，国外的智慧路灯有许多优秀的案例，积累了一些关于智慧路灯的建设经验，我国应借鉴国外的创新之处，不断更新智慧路灯承载的功能和服务。相比于国外智慧路灯的建设，国内的智能路灯的建设起步较晚，目前正处于起步发展阶段。在相关部门的鼓励下，我国智慧路灯领域随着智慧城市和物联网的发展，进度速度较快，国内智慧路灯的市场规模不断扩大。国内部分城市已开始在城市基础建设中试点智慧路灯，也有部分城市对普通路灯进行智能化改造。智慧路灯作为城市不可或缺、需求数量大且分布密集的基础设施，是智慧城市的重要切入口，我国自2002年便将环境保护提上日程，截至目前环境保护依旧是我国的一个重要课题，降净路灯的设置符合国家未来的发展方向。

3 降净路灯的设想

3.1 降净路灯的意义

降净路灯具有照明道路、指引方向、充当路标、洒水降尘等功能，公路上灰尘较多，且灰尘中含有大量细菌，易影响人们的健康。为了减少空气中飞扬的灰尘，会有洒水车经过将灰尘润湿，减少空气污染。洒水车在作业过程中，需要耗费大量时间成本、经济成本，汽车尾气排放影响环境。在路灯上安装洒水器与吸尘器，可以减少空气中灰尘的数量，避免污染环境，净化空气的质量。

3.2 降净路灯的优势

粉尘、烟和雾均为颗粒物，是悬浮在空气中的微小固体颗粒。降净路灯能够水雾降尘，为行人提供舒适的空气环境，可以通过吸尘器的吸尘口减少空气中的有害物质的含量，减少对人们健康的影响[4]。随着社会经济的发展、科技水平的提升，越来越多的科学技术可以运用到道路建设过程中。5G在2019年开始试验，截至目前5G技术仍在不断完善，强化网络兼容、协调合理规划、满足业务需求。将5G技术运用到降净路灯，灯杆作为5G微基站，方便路灯的监控与管理，可促进商业5G的发展。降净路灯可提供GIS定位服务，每盏路灯皆可在地图上显示位置，可对每一杆路灯进行监测，出现毁坏、电缆被盗、短路等现象时，可及时进行修理，提升了路灯的修理速度。

路灯是城乡道路建设过程中投入量较大的建设设备之一，可在路灯上安装车辆监控，明确车辆的行驶路线，有案件需要追踪处理时，可加快追查速度。使用光学的方法或利用静电感应，实现粉尘监测，粉尘浓度达到一定的值时，降净路灯会收到吸尘的信息，开始实施吸尘。通过物联网技术控制路灯相应的功能开关，也可通过人工进行监测，可将降净路灯与现有的技术相结合，使降净路灯更智能化。

3.3 优化降净路灯的创新点

降净路灯的创新点主要在降净路灯上设置吸尘和洒水装置，采用更节能的装置进行安装，排除断电等不良情况，减少空气中的灰尘，净化空气、美化环境，保障人体健康。

3.4 降净路灯的应用潜力

由于城市工业区的违法排泄，使部分地区出现了雾霾等天气状况，危害人们的健康。降净路灯的建设，可以降低环境污染对人们的影响，路灯可从空气中直接吸取有害物质，在一定的时间段内进行洒水降尘，有效提高了空气指标[5]。

在建筑工地区附近，施工会导致扬尘污染，扬尘颗粒包含的细菌和病毒数量较多，在空气中的流动速度较快，对附近环境、附近居民和过往行人的危害较大。降净路灯的建设，洒水喷雾可使空气中的污染颗粒物以较快速度沉降，吸尘可减少空气中的污染颗粒物，有效提高空气质量，维护生态环境，保障人体的生命健康。

4 结语

智慧路灯是智慧城市的最佳入口和服务端口，打造智慧城市可以从智慧路灯作为切入口。城市照明、能源消耗和维修成本在城市照明建设中均较为关键，智慧路灯的发展应将经济效益和环境效益相统一，在逐步提高路灯照明效益和其他使用效益的同时，不断减少能源损耗、降低维修成本。智能路灯应朝高效、节能、绿色、健康方向发展。降净路灯满足一灯多用，且具备按需提供照明、高效节能环保等特点，其市场发展潜力大，社会效益突出，对促进智慧城市构建具有重要的意义。