李志高 徐凌峰

深圳市城市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究中心有限公司 廣東 深圳 518057

1 、引言

近年來(lái)得益于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，智能化在日常生活中的應(yīng)用已越來(lái)越廣泛，“智慧城市”正逐漸由概念進(jìn)入實(shí)用。智慧路燈便是智慧城市概念下的產(chǎn)物，智慧路燈建設(shè)有三項(xiàng)重大意義：一、在采用PWM智能調(diào)光的基礎(chǔ)上可根據(jù)車(chē)流量大小實(shí)現(xiàn)按需調(diào)光，使調(diào)光方案更加靈活，可最大程度的節(jié)能；二、智慧路燈是一套集成了路燈及弱電設(shè)備的系統(tǒng)，其具有“多桿合一”特點(diǎn)，即多種設(shè)備共用路燈燈桿，比如可在燈桿上搭載車(chē)流量檢測(cè)、行人檢測(cè)、交通誘導(dǎo)屏等；不僅節(jié)省投資，亦可有效的減少道路上各種桿件數(shù)量，提升景觀效果；三、智慧路燈可充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，擴(kuò)展現(xiàn)狀道路所不具備的智慧功能，比如可在路燈桿上搭載WIFI探測(cè)、環(huán)境檢測(cè)、報(bào)警呼叫等設(shè)備，不僅便于交通運(yùn)輸部門(mén)對(duì)道路的管理，同時(shí)也為交警、城管、氣象等部門(mén)提供業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)支撐，為后期的自動(dòng)駕駛和智慧城市升級(jí)預(yù)留硬件基礎(chǔ)。

2 、智慧路燈系統(tǒng)組成

深圳市城市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究中心有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中心”）于2015年研制智慧路燈，其方案已在深圳市僑香路進(jìn)行設(shè)計(jì)并已運(yùn)行，效果良好；由于智慧路燈目前尚無(wú)國(guó)標(biāo)及行標(biāo)，各公司研制的智慧路燈形態(tài)組成上可能有所不同，因此本文所述智慧路燈組成主要基于“中心”所研制智慧路燈，但無(wú)論什么樣的智慧路燈，其基本功能應(yīng)是大同小異的。

智慧路燈的整個(gè)組成可如下圖1所示，依據(jù)此圖我們對(duì)其中各設(shè)備進(jìn)行分別介紹，以了解各設(shè)備的功能；

圖1：智慧路燈組成圖

（1）智能照明：智能照明為智慧路燈的基本功能，智能照明由普通照明發(fā)展而來(lái)，其與基本照明的關(guān)鍵差別在于智能照明采用PWM調(diào)光。

（2）視頻監(jiān)控：實(shí)時(shí)采集道路交通流參數(shù)，如流量、速度、車(chē)輛類(lèi)型等參數(shù)，提供道路實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。

（3）DSRC車(chē)路協(xié)同：建立路側(cè)設(shè)備與車(chē)載設(shè)備之間的通訊，實(shí)現(xiàn)車(chē)路協(xié)同交互；檢測(cè)公交車(chē)或特種車(chē)輛的位置，調(diào)整交叉口信號(hào)配時(shí)方案，實(shí)現(xiàn)信號(hào)優(yōu)先控制；安裝在路燈桿上的路側(cè)設(shè)備即是上圖中的DSRC車(chē)路協(xié)同；值得注意的是，車(chē)路協(xié)同有另外一種LTE-V技術(shù)，本文主要介紹“中心”應(yīng)用較多的DSRC技術(shù)。

（4）物聯(lián)網(wǎng)中繼：支持沿線(xiàn)智慧道釘、智能邊坡、智能井蓋、智能垃圾桶等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)接入，為實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)中間繼電器。

（5）環(huán)境監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)檢測(cè)區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)，包括PM2.5、PM10、溫濕度、噪聲、CO等，實(shí)現(xiàn)對(duì)道路沿線(xiàn)排放與噪聲等交通污染的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（6）無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)：連接光纖網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建道路全覆蓋的無(wú)線(xiàn)AP，為公眾提供道路沿線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)服務(wù)；準(zhǔn)確檢測(cè)覆蓋區(qū)域內(nèi)的手機(jī)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)人流量監(jiān)測(cè)與人群聚集異常預(yù)警。

（7）信息發(fā)布：基于低成本、小型的雙面信息屏，根據(jù)安裝位置和內(nèi)容可用作行人誘導(dǎo)屏或三級(jí)停車(chē)誘導(dǎo)屏，可實(shí)現(xiàn)對(duì)路況、停車(chē)位、周邊樓宇/景點(diǎn)、行程時(shí)間、公交到站、交通事故等多源信息的發(fā)布。

（8）險(xiǎn)情上報(bào)：實(shí)現(xiàn)與指揮控制中心的語(yǔ)音通話(huà)，迅速上報(bào)警情。

3 、智慧路燈各功能的實(shí)現(xiàn)

智慧路燈由概念到現(xiàn)實(shí)，其關(guān)鍵設(shè)備就是我們的“邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)”，又稱(chēng)為“智慧控制核心板”，其作用是設(shè)備集成化管控、數(shù)據(jù)協(xié)議傳輸、邊緣計(jì)算、視頻圖像（含道路險(xiǎn)情及異常）智能識(shí)別，通俗的說(shuō)就是所有功能的實(shí)現(xiàn)由各功能的設(shè)備通過(guò)有線(xiàn)連接到邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)上，其兼具微型計(jì)算器和以太網(wǎng)交換機(jī)的功能，當(dāng)然也有部分產(chǎn)品僅具微型計(jì)算器功能，需另行配置以太網(wǎng)交換機(jī)，邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)安裝在路燈的接線(xiàn)門(mén)內(nèi)。以下為“中心”某計(jì)算網(wǎng)關(guān)示意圖：

圖2：邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)示意圖

通過(guò)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)示意圖，我們可以看到，其上有多種類(lèi)的接口，那么這些接口的作用便是用來(lái)連接各類(lèi)智能設(shè)備的，各智能設(shè)備與邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)的連接方式可參考下圖（不同智能設(shè)備產(chǎn)品所帶的接口會(huì)有所不同，連接方式亦會(huì)有所不同），下面分別介紹各設(shè)備的連接方式：

圖3：邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)與各智能設(shè)備連接示意圖

4 、智慧路燈設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)要介紹智慧路燈組成及其功能的實(shí)現(xiàn)后，下面以“贛新大道”智慧路燈設(shè)計(jì)工程為例介紹智慧設(shè)計(jì)過(guò)程及注意事項(xiàng)。

工程概況：“贛新大道”起點(diǎn)位于南昌市興業(yè)大道和經(jīng)開(kāi)大道交叉口處，向北經(jīng)桑海產(chǎn)業(yè)園、永修縣，終點(diǎn)位于共青市北環(huán)路與共安大道交叉口處，道路全長(zhǎng)55.10公里，道路等級(jí)為城市快速路，道路外側(cè)設(shè)置非機(jī)動(dòng)車(chē)道和人行道。

“贛新大道”照明方案根據(jù)計(jì)算已確定為雙側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，間距S=40m，單桿光源采用270Wx2，經(jīng)與業(yè)主及相應(yīng)管理部門(mén)確定燈桿上安裝監(jiān)控、DSRC車(chē)路協(xié)同，照明采用PWM智能調(diào)光。

（1）智能調(diào)光設(shè)計(jì)：由圖3“邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)與各智能設(shè)備連接示意圖”可知采用PWM調(diào)光時(shí)可采用RS232接口與邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)連接，但采用此種連接方式存在一個(gè)較大缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)智慧路燈時(shí)并不是道路上所有路燈都需要安裝智能設(shè)備，通常智能設(shè)備的安裝有一定間距，大部分路燈（約有2/3）其實(shí)仍為常規(guī)路燈；若全部采用此種連接方案勢(shì)必要求全部路燈都配置邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，增加造價(jià)降低系統(tǒng)可靠性，影響道路照明基本功能的實(shí)現(xiàn)；

基于上述考慮，本工程在設(shè)計(jì)智慧路燈時(shí)，智能調(diào)光部分采用了獨(dú)立系統(tǒng)，即不使用邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)作為PWM調(diào)光設(shè)備，而是使用了另一種較為成熟的PWM調(diào)光方式--電力載波PWM方式，此種方式利用路燈電源電纜同時(shí)兼做調(diào)光信號(hào)傳輸電纜；采用此種方案時(shí)可不安裝邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)，節(jié)省投資的同時(shí)增加系統(tǒng)的可靠性。

（2）監(jiān)控設(shè)計(jì)：監(jiān)控?cái)z像機(jī)與邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)采用RJ45（即我們常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)口）接口連接，此處與我們做監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)監(jiān)控?cái)z像機(jī)與交換機(jī)的連接相類(lèi)似。

（3）DSRC車(chē)路協(xié)同設(shè)計(jì)：DSRC車(chē)路協(xié)同與邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)的連接應(yīng)查詢(xún)相應(yīng)的設(shè)備為準(zhǔn)，此類(lèi)設(shè)備目前市場(chǎng)上并不多，因?yàn)樵O(shè)計(jì)者對(duì)此類(lèi)設(shè)備往往缺乏直管的概念，因此在此項(xiàng)設(shè)計(jì)上往往會(huì)顯得比較謹(jǐn)慎；此處提供某個(gè)DSRC車(chē)路協(xié)同設(shè)備的技術(shù)參數(shù)，以便設(shè)計(jì)者選擇時(shí)有一定參考性；

表1：某DSRC車(chē)路協(xié)同參數(shù)表

（4）智慧路燈系統(tǒng)圖表示：經(jīng)過(guò)上述描述，可明確智慧路燈上各智能設(shè)備與邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)連接方式，在設(shè)計(jì)圖紙上應(yīng)明確表示此項(xiàng)，并應(yīng)表示各智能設(shè)備的供電關(guān)系，下圖僅供設(shè)計(jì)同行進(jìn)行參考；

圖4：智慧路燈接線(xiàn)示意圖

5 、 智慧路燈設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（1）智慧路燈供電：智慧路燈上安裝的光源等通常采用220V市電即可，但安裝的智能設(shè)備通常為直流電壓供電或者低電壓的交流電壓供電，部分產(chǎn)品采用POE供電方式；因此本處應(yīng)另行安裝開(kāi)關(guān)電源，甚至是可提供多電壓等級(jí)的開(kāi)關(guān)電源。

（2）智慧路燈用電的計(jì)量：各智能設(shè)備后期運(yùn)營(yíng)時(shí)管理部門(mén)較多，路燈管理處、交委、交警、公交公司等，因此理論上各智能設(shè)備應(yīng)分開(kāi)計(jì)量，但分開(kāi)計(jì)量應(yīng)于開(kāi)關(guān)電源下端（智能設(shè)備端）安裝計(jì)量裝置，增加成本的同時(shí)亦會(huì)增加智慧路燈的故障點(diǎn)，其實(shí)際中并不具有很好的操作性；因此本工程采用各智能設(shè)備共用一回路供電，于照明控制柜里進(jìn)行計(jì)量，再由各管理部門(mén)按比例繳納電費(fèi)。

6 、結(jié)論

智慧路燈作為一項(xiàng)新興事物越來(lái)越受到推廣，會(huì)有越來(lái)越多的智能設(shè)備進(jìn)入市場(chǎng)，設(shè)計(jì)者在進(jìn)行智能設(shè)備與邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)的連接時(shí)應(yīng)具體到設(shè)備，應(yīng)根據(jù)每一設(shè)備的樣本進(jìn)行接口、開(kāi)關(guān)電源的選擇，此項(xiàng)便是智慧路燈設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。