智慧城市背景下的智慧路灯合理性设计

过 幸

（无锡照明股份有限公司，江苏 无锡 214000）

随着智慧城市的发展，城市居民的生活空间得到丰富。在智慧城市的建设中，各种新技术的应用可以确保城市的建设更加高效，更加适应城市居民对生活品质的需求。智慧城市的发展不断向前，智慧路灯的设计与应用也在进一步更新。

1 智慧城市背景下的智慧路灯设计概述

1.1 智慧路灯设计

智能路灯是我国智慧城市建设中的一项重要内容。智能路灯作为新型路灯建设，可以实现对城市的实时监测和自动控制，满足不同的路政需求，为城市居民提供更好的照明和节能服务。智能路灯具有信息交互功能，通过5G技术对路面进行实时监控，将数据及时反馈到终端。智能路灯具备路灯的基本功能，同时具备预警提醒、数据采集等功能，有效表达了智能化路政建设理念。智慧路灯的核心作用表现为智能化管理与智能化运营。

智慧路灯的工作原理是通过路灯内置设备，完成数据采集、传输，经系统平台作出分析、决策，判断各个照明装置的运行状况，再反馈到各照明装置，达到控制灯光的目的，实现路灯的智能化管理。智慧城市建设涉及交通、安全、建设等方面。智慧路灯设计在智能城市建设中应具有独立的开发系统[1]。

智能城市概念设计如图1所示。

图1 智慧城市概念设计

1.2 智慧城市背景下的智慧路灯的应用

（1）智能照明系统。

我国路灯系统覆盖率逐渐上升，由于传统路灯能耗较高，受到季节、人为等因素的影响，在维护和维修方面存在一定难度。在原有路灯系统基础上，构建智能化路灯，实现智能化控制十分必要。在特殊天气条件下，如雾霾、暴雨等，传统路灯系统无法有效发挥作用，配置智能照明系统，能够有效适应路况，保证行车安全。在构建智能化灯光系统时，应注意的问题包括：

①对各地区的照明系统进行全面的规划，结合实际情况，综合考虑照明环境与照明效果。

②使用智慧化照明时，应充分结合设备功能，如利用各种交通工具、光源采集技术、太阳能蓄电等，满足照明控制的同时，注重将可见光与红外线相结合，确保整体路灯的照明效果。

③利用智慧路灯进行视频监测，通过智慧路灯，实现视频监控功能，保证路灯功能的延展性，确保智能路灯满足集成效果，有效收集路灯与路政的数据信息，并传送至物联网平台，提高监测效果。

我国智慧路灯设计开发正在逐渐完善，路灯控制系统还存在部分问题，如路灯出现故障时，相关的故障报告机制和数据采集工作较为滞后，导致路灯维修工作不能及时进行，使用效果不理想。受环境条件的影响，高精度电子产品的失效概率较高，还需对现有技术进行革新，减少人力和财力损耗。

（2）智慧交通系统。

智能交通系统是智慧城市建设中的重要组成部分，智能交通可以通过车辆网络、道路识别等系统实时、快速地将道路信息反馈给驾驶人员，为司机提供安全、舒适的驾驶条件。智慧路灯与交通系统相结合，能够实现对车辆数量、登记信息、车速、地理信息、人员信息等方面的智能检测。结合播报、预警平台等系统将信息传递至各部门，构成完整的智慧城市交通体系。智慧交通系统组成如图2所示。

图2 智慧交通系统组成

（3）智慧安防系统。

智慧安防系统是智慧城市建设的关键任务。利用红外线感应器和高清摄像机采集进行数据采集，将信息同步至系统平台，为城市的交通和居民出行提供安全保障。智慧安防系统构建应保证最大限度地利用原有路灯系统，采用专用光纤、集成路灯智能预警识别、高清摄像头、GIS定位、RFID射频识别等技术，能够及时采集路灯周边数据，构成高效的自识别视频监控网，及时进行预警。

2 智慧路灯设计现状

2.1 规划管理成果相对较差

智慧路灯设计能够解决传统路灯能耗问题。我国智慧路灯的设计、研究、建设在逐步完善，规划管理方面还存在部分问题，缺乏合理的商业计划，导致设计与规划工作的实施难度大，影响智慧路灯的普及与推广[2]。

2.2 智能数据分析水平有待提高

随着信息化进程的加快，各种通信技术使城市居民的生活和生产质量得到极大提高。在智慧城市建设环境下，智慧路灯正在快速发展，智能分析能力将会对功能实现效果产生直接影响。从目前国内路灯的设计现状来看，在管理、设计落实、后期维护等方面有待完善。

3 智慧城市背景下的智慧路灯合理性设计的意义

3.1 提升照明质量

根据我国发电量数据显示，发电与用电量不均衡，发电总量不能满足用电需要，对城市的生产、生活造成了一定影响。智慧路灯的集成设计可以有效减少路政设备用电能耗，实现节能减排，提高照明品质。

3.2 城市智能化发展的必然趋势

从城市照明的角度来看，路政照明设施需要进行更换和保养，运维成本较高。智能监测系统中的智能监测代理能够替代常规的运维检测与维修，当路灯运行异常时，能够及时向平台反馈，实现精准定位，减少维护成本。

3.3 降低城市能耗的有效途径

城市可持续发展中节能和环境保护是城市发展的主要基调。夜间照明设施持续运行，能源消耗较高。智慧路灯的设计与运用，能够对路灯的灯光进行合理调节，从而达到节能的目的。

3.4 打造城市照明景观

智慧路灯的设计与运用，对塑造城市的文化形象起到积极作用。智慧路灯作为集成技术的表现形式，能够有效提升城市灯光景观的技术水平，实现城市灯光设备精准调控，丰富城市夜景[3]。

4 智慧城市背景下的智慧路灯合理性设计

4.1 智慧路灯系统框架搭建及设计规划

智慧路灯的开发与应用，均以LED为基础。智能路灯的建设与设计，应以智慧城市的发展规划为依据。文章构建的系统包括照明终端、通信系统、数据处理和网络管理的中央服务器、照明监控终端等。照明终端提供交通、居民出行等路政基础照明；通信系统主要负责对智慧路灯数据上传与指挥平台的信号接收；中央服务器利用数据分析和处理技术对城市灯光进行统一管理和控制，并与智慧城市的监控系统连接，构成完整的城市智能网；照明监测终端能够通过对路灯的监测和数据采集，对路灯的工作状况进行及时反馈，为指挥调度提供数据支撑。

4.2 数据流图设计

通过智慧路灯的数据流图可以对数据流的设计进行详细分析，如基于B/S的监控软件的智能路灯系统中，通过对各控制指令的运行，将数据信息直接存储到中心服务数据库，通过GPRS软件封包至GPRS中，经网关向电子镇流器发出相应指令，激活路灯系统中的单灯，完成对单灯的操作。将数据逆向传送至电子镇流器，由镇流器反馈操作，C/S端的监控软件会准确接收相应命令，并存储在数据库中，以便在B/S平台查询路灯的运行情况。

4.3 智慧路灯逻辑功能设计

智慧路灯的逻辑功能是其核心技术。逻辑系统主要包括设备管理、远程监控管理、照明策略管理、数据分析管理等。逻辑函数是智慧路灯的重要组成部分，可以根据逻辑程序运作，保证系统构架安全。在设计逻辑函数时，应充分考虑各子系统的配合。各子系统之间不单独运行，由数据传递和信息的相互作用实现对路灯控制。为防止智慧路灯与城市的智能监测系统运行脱节，智慧路灯逻辑功能应与智能监测系统进行合理关联。

4.4 智慧路灯系统质量检测

系统的质量检测对智慧路灯的安全、可靠运行至关重要。在智慧路灯设计中，需要进行系统质量测试，确保系统正常、稳定地运行。在系统检测方面，需要考察路灯使用环境的可行性以及路灯能否设计工作环境中稳定运行，着重对路灯的电子设备及系统稳定性进行检测。为确保智能路灯系统能够提供稳定、高效的数据传输，需要对智能路灯控制软件的可靠性和智能化程度作一步评价。

5 结语

智能路灯是我国城市智能化建设中的一项重要内容。在智能路灯系统的应用和设计中，路灯的适用性、控制系统的智能化和数据系统的可靠性都是决定智能路灯应用效果和设计完善程度的重要因素。应进一步完善智慧路灯设计，使智能化集成水平进一步提升，优化照明系统功能，为城市居民提供更优质的照明服务。