浅析基于LED智慧路灯节能改造

摘要：平潭综合实验区以国际旅游岛和“一岛两窗三区”为战略定位，全面加快开放开发，而路灯做为城市建设的重要组成部分，扮演着举足轻重的地位。目前，平潭综合实验区的环岛路的传统路灯存在功率大、耗能高、寿命短等问题。本文对平潭综合实验区环岛路的路灯现状和路灯存在的问题进行系统的阐述，并采用LED路灯代替传统路灯及建立智慧路灯监控管理系统对节能效益进行深入的分析。

关键词：LED路灯;监控管理;效益

0引言

随着我国城市化建设步伐加快，城镇化进程不断推进，路灯作为一项重要的基础设施功能，现有的路灯不仅局限于简单的照明功能，更重要的是达到节能效益，并与城市的市容市貌相协调。传统路灯的照明存在照明能源消耗大、系统老化且对其监控管理难度大，造成了国家能源的浪费，这制约城市高效和环保的发展，因此城市路灯的节能改造显得尤为重要。

目前，国内外的学者对于路灯进行了大量的研究。楼朝杰以义乌市的路灯照明为研究对象，对义乌市路灯的现状、城市智慧路灯的理论、照明监控管理系统设计及实施效果进行了系统分析[1];对智慧路灯所涉及到的相关技术进行系统的阐述，并对智慧路灯服务器模块进行设计和测试[2];针对大、小规模的路灯，提出智慧路灯的管控系统，在此基础上，建立了实时语音播报功能的智慧路灯管控[3];将LED作为光源并结合ZigBee技术组成智能化路灯系统，并验证方案的可行性[4];针对国内外智慧路灯的典型案例进行深入剖析，并提出其运营模式的建议[5];分析目前城市路灯存在的问题并提出城市只能照明控制的方案[6];针对目前路灯存在能源浪费的问题，提出根据光照强度来路灯的开启和关闭及人、车到则路灯亮，人、车走则路灯暗的解决方法[7];国外也不断的对路灯进行改造，如：洛杉矶实现LED路灯的GPS定位实施远程操控;法国采用智能化设备实现路灯亮度调节，自动识别故障;芝加哥以智慧路灯为基础，实现城市数据的挖掘。而针对目前路灯存在耗能大的问题，对路灯的节能改造是大势所趋，也是助力于智慧城市体系建设的重要组成部分，结合5G时代的发展，未来将大大释放路灯的需求，路灯的节能将向前一步大跨越。

1  环岛路路灯现状

平潭综合实验区环岛路安海奥至北港段路灯照明系统多为传统灯具，路灯照明系统灯杆合计2441杆，光源数量共计3593盏。其中：1000瓦高压钠灯20盏，400瓦高压钠灯1452盏，150瓦高压钠灯1017盏，100瓦高压钠灯1104盏，各种电线电缆共计约194.1千米，箱式变配电站共计20台。

2  环岛路路灯存在的问题

2.1  照明系统存在以下问题：

（1）传统灯具功率高，线损大，且光衰严重，照度低，均匀度差，光源频闪，对视力造成危害，道路照明环境昏暗，照明标准严重偏离国家道路照明设计标准。

（2）傳统灯具发热量极高，传统灯具寿命短，光源、灯盘等老化严重，维修更换次数频繁，日常维护成本逐年攀升。线路存在短路风险，用电安全隐患大。

（3）灯具功率因素过低，谐波量大，浪涌严重，影响电网质量。具功率过高且功率因数较低，能耗较高。

2.2  路灯管理系统存在以下问题：

（1）设施损坏严重：因路灯系统建设时期验收及建设标准不统一，使用年限长，目前线路老化严重、设施损坏严重。

（2）自然环境：平潭环岛路沿海岸线，天气潮湿，每年夏季多有台风天气，对路灯系统也是极大的考验，路灯灯杆腐蚀严重、基座松动、线路线缆存在短路风险。

（3）报修渠道单一：目前仅靠市民拨打路灯所办公电话进行保修。保修电话知晓率低，保修程序不规范，导致维修维护不及时。

（4）智能化控制系统：目前无智能化控制系统，只能靠手动设定开关灯时间，无法实现智能化开关灯及维修报警。

（5）现有供电电缆缺失：当前环岛路路灯线路电缆被盗严重，较多区域无法正常供电。

3  基于LED智慧路灯改造

3.1  LED灯替代传统路灯效益对比

LED路灯，是以发光二极管作为光源。它是以定向发光、使用寿命长、功率消耗小、绿色环保等优势逐渐被人们所认可，并逐渐替代传统光源，成为道路节能照明改造的最好选择。

根据环岛路的实际情况和光环境的实际出发，并通过对比择优选择LED灯，最终选择高效节能的LED灯，采用30w的路灯替代100w的高压钠灯，60w的路灯替代150w的高压钠灯，150w的路灯替代400w的高压钠灯，400w的路灯替代1000w的高压钠灯，替换后LED路灯的各项指标均能满足《城市道路照明设计标准》（CJJ45-2006）、《道路照明用LED等性能的指标要求》（GB/T24907-2010）等相关要求。

通过对LED路灯与传统路灯的节能数据对比可以发现：采用高效LED路灯后，在同使用时间和同电价的情况下，平潭环岛路安海奥至三门段每年可节约用电251.91万度，节省电费约171.3万元。

3.2  路灯智能监控管理系统

路灯的智能监控管理系统是利用计算机技术与通信技术相结合，对公路、市政道路和村镇道路的照明系统实现自动化和智能化监控和管理，达到预防事故的发生，提高照明质量及维护、检修效率，确保道路亮灯率和设备完好率、节约能源的目的。

路灯的智能监控管理系统，通过远程智能化控制及管理。在开关灯的时间实现根据经纬度日落与日升时间结合当日光照情况，实现智能化开关灯，预计每日可节约0.5小时。此外，通过智能化管理在开灯起至22点（人流量比较大）可按100%功率开灯，22点-24点可按80%功率开灯，0点-4点（人流量稀少）可按60%功率开灯，4点-关灯（环卫工人及晨跑运动）可按100%功率开灯。这样每年在改造后，通过智能化管理还可节约15%-20%的节能率，约20万元左右。

4  结束语

本文对平潭综合实验区环岛路安海奥至北港段的路灯进行智慧节能改造，采用LED路灯替代传统路灯，使路灯具有寿命长、耗电少、无污染等优势，每年可节省电费约171.3万元，在此基础上，对路灯采用智能监控管理系统，根据日出、日落、人流量和时间对路灯实现智能化的开关，可达到节约15%-20%的节能率。

参考文献：

[1]楼朝杰.城市智慧照明监控管理系统设计与应用研究[D].华北电力大学（北京），2017.

[2]程婷婷.智慧路灯远程监控管理软件开发[D].杭州电子科技大学（北京），2018.

[3]何沙.基于云平台的智慧路灯管理系统关键技术研究[D].北京邮电大学，2018.

[4]刘凤霞.基于ZigBee的LED路灯智能照明控制系统设计[D].北京邮电大学，2018.

[5]陈文雄，陆钰莹，应仲乾.国内外智慧灯杆建设典型案例及运营模式分析[J].通讯世界，2018（7）：249-250.

[6]贺昌军，傅慧英.城市路灯控制与管理中存在的问题与解决方法的探讨[J].城市道桥与防洪，2009（7）：204-207.

[7]陈善亮.智慧路灯节能控制关键技术研究[D].北京邮电大学，2018.

作者简介：张传钦（1992），男，汉族，福建三明，初级工程师，硕士，平潭综合实验区城乡建设与交通运输服务中心，研究方向，市政工程。