陳光耀，王昌江

[摘? ? 要]近年來，在社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的背景下，我國各大城市建設(shè)事業(yè)呈現(xiàn)了快速的發(fā)展態(tài)勢。道路照明是城市建設(shè)的標(biāo)配，隨著信息技術(shù)、智能技術(shù)的日益成熟，城市道路照明系統(tǒng)也逐步朝向智能控制領(lǐng)域發(fā)展。因此，以道路照明與控制系統(tǒng)現(xiàn)狀問題及智能照明控制系統(tǒng)意義為切入點(diǎn)，分析城市道路照明的智能控制系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用要點(diǎn)，并對城市道路照明的智能控制系統(tǒng)應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行展望，以提高城市道路照明智能控制系統(tǒng)應(yīng)用價值。

[關(guān)鍵詞]城市道路照明;智能控制系統(tǒng);意義;應(yīng)用要點(diǎn);發(fā)展

[中圖分類號]TP273.5 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）02–000–03

Study on the Application of Intelligent Control System of Urban Road Lighting

Chen Guang-yao，Wang Chang-jiang

[Abstract]In recent years， under the background of steady social and economic development， the construction of major cities in my country has shown a rapid development trend. Among them， road lighting is the standard of urban construction. With the increasing maturity of information technology and intelligent technology， urban road lighting systems are gradually developing towards the field of intelligent control. Therefore， this paper takes the status quo of road lighting and control system and the significance of intelligent lighting control system as the breakthrough point， and then analyzes the design and application points of intelligent control system for urban road lighting， and looks forward to the application development of intelligent control system for urban road lighting. This provides effective value suggestions for the improvement of the application value of the urban road lighting intelligent control system.

[Keywords]urban road lighting; intelligent control system; significance; application point; development

在現(xiàn)代城市建設(shè)過程中，城市亮化是非常重要的工作內(nèi)容，能夠營造出優(yōu)美舒適的城市環(huán)境，使城市形象得到有效提升。但同時，如果城市道路照明缺少智能控制系統(tǒng)的支持，也易使城市用電量大幅增加，使政府部門承擔(dān)一筆高額的財政費(fèi)用，進(jìn)而使城市日趨緊張的能源供需矛盾加劇[1]。對此，需在城市道路照明設(shè)計、建設(shè)過程中，重視智能控制系統(tǒng)的規(guī)范設(shè)計、科學(xué)應(yīng)用。由此可見，圍繞“城市道路照明的智能控制系統(tǒng)應(yīng)用”展開分析研究價值意義顯著。

1 道路照明與控制系統(tǒng)現(xiàn)狀及智能照明控制系統(tǒng)意義

1.1 道路照明與控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，帶動了城市建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，作為城市建設(shè)中非常重要的工程項目之一，政府部門在城市道路照明工程項目建設(shè)期間，雖然取得了較多的成果，但同時也呈現(xiàn)了一些較為明顯的問題，具體體現(xiàn)在：

（1）光源類型存在單一化的問題，且新光源的使用占比偏低。部分城市道路照明建設(shè)工程采取高壓鈉燈，這種類型的燈具存在耗電量高、顯色性較差、壽命較短等不足，因此需采取長壽命的半導(dǎo)體照明技術(shù)取而代之。

（2）控制方法與管理措施較為滯后，信息化監(jiān)控易受到人為破壞，而人工夜間巡查、市民舉報、定期檢修等傳統(tǒng)方式效率不高，易使道路照明建設(shè)的工作量極大增加。

（3）城市道路照明建設(shè)需投入一筆較大的養(yǎng)護(hù)資金，但部分城市在建設(shè)期間將資金投入到其他項目當(dāng)中，對城市道路照明養(yǎng)護(hù)的資金投入不足，使路燈維護(hù)時效性難以得到有效保證，顯然這不利于現(xiàn)代化城市建設(shè)事業(yè)的穩(wěn)步、可持續(xù)發(fā)展。

1.2 智能照明控制系統(tǒng)的意義

鑒于道路照明與控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀問題，需合理利用智能照明控制系統(tǒng)，如圖1所示，整體系統(tǒng)采取“3+2”分層分布式結(jié)構(gòu)，涉及的3層設(shè)備分別為路燈管理軟件、集中控制器、單燈控制器;涉及的2層網(wǎng)絡(luò)則分別為遠(yuǎn)程網(wǎng)、局域網(wǎng)[2-3]。合理科學(xué)應(yīng)用智能照明控制系統(tǒng)可起到多方面的價值意義，具體包括：

（1）使人力、物力資源得到有效節(jié)約，并使經(jīng)濟(jì)支出得到有效控制。

（2）在對照明環(huán)境信息進(jìn)行實時采集的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)路燈照明的“按需照明”目標(biāo)，避免不必要的照明浪費(fèi)，節(jié)約照明能源，進(jìn)一步節(jié)省照明開支。

（3）實現(xiàn)道路照明系統(tǒng)設(shè)備的可視化動態(tài)管理目標(biāo)，促進(jìn)道路照明系統(tǒng)管理水平的提升，使管理成本與維護(hù)費(fèi)用得到有效減少。

2 城市道路照明的智能控制系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 設(shè)計要點(diǎn)

城市道路照明的智能控制系統(tǒng)高效科學(xué)應(yīng)用的前提是做好系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的要點(diǎn)包括：

（1）照明系統(tǒng)設(shè)計。對于城市道路照明智能控制，其本質(zhì)即將相互獨(dú)立的路燈，選擇使用控制器，匯集到接入層當(dāng)中，和集中控制器保持連接關(guān)系。利用網(wǎng)絡(luò)匯入至主干網(wǎng)當(dāng)中進(jìn)一步使實時信息傳輸?shù)焦芾碇芯€[4]。而控制中心機(jī)房，則負(fù)責(zé)部署服務(wù)器，通過軟件系統(tǒng)的應(yīng)用，管理好相連接的路燈，管理的內(nèi)容涉及：①開啟關(guān)閉;②光、色調(diào)節(jié);③故障診斷;④能耗分析等。此外，還需規(guī)范管控移動終端。

（2）LED模具設(shè)計。對于LED模組，其規(guī)格一共有兩類，其中一類為和CSA標(biāo)準(zhǔn)相符的模組，能夠與標(biāo)準(zhǔn)市場提出的相關(guān)要求相符，其互換性較好;另外一種是和CQC標(biāo)準(zhǔn)相符的模組，也就是光引擎模組，效率頗高，能夠使不同特色場合的相關(guān)規(guī)范要求得到有效滿足。

（3）系統(tǒng)組成設(shè)計。對于城市道路照明智能控制系統(tǒng)，涉及四大部分，即：①感知層;②網(wǎng)絡(luò)層;③平臺層;④應(yīng)用層。在系統(tǒng)照明控制方面，主要由PLC實現(xiàn)。以此為基礎(chǔ)，根據(jù)燈桿所處部位，使不同的智能感知設(shè)備得到有效融合，比如安防設(shè)備、多媒體顯示設(shè)備、城市環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、DFID設(shè)備、應(yīng)急廣播設(shè)備等，進(jìn)一步使智能燈網(wǎng)的管理服務(wù)質(zhì)量水平得到全面提高。

（4）軟件開發(fā)設(shè)計。在智能控制系統(tǒng)當(dāng)中，控制平臺界面為軟件部門的核心，基于整體系統(tǒng)當(dāng)中，與其他個模塊保持協(xié)調(diào)一致，實現(xiàn)對平臺各功能模塊的管理及查詢，涉及：①充電樁模塊;②安防信息與信息顯示模塊;③發(fā)布系統(tǒng)模塊等。值得注意的是，智能控制系統(tǒng)的開放度很高，可使用API接口，和其他系統(tǒng)平臺之間實現(xiàn)有機(jī)融合，從而使系統(tǒng)的適用能力增強(qiáng)。

總之，在路燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，需以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，從而確保路燈照明智能化目標(biāo)得到有效實現(xiàn)。當(dāng)然，還需重視支持?jǐn)U展、開放的整體構(gòu)架的構(gòu)建，和其他系統(tǒng)與管理平臺實現(xiàn)互聯(lián)互通，以此使城市道路照明智能控制系統(tǒng)目標(biāo)得以充分實現(xiàn)。

2.2 應(yīng)用要點(diǎn)

從城市建設(shè)工程角度分析，通過城市道路照明的智能控制系統(tǒng)應(yīng)用，利用各類傳感設(shè)備，進(jìn)行以智能照明為基礎(chǔ)的一體化平臺的構(gòu)建，將以公共服務(wù)、電力、通信以及應(yīng)用發(fā)布等融合在內(nèi)的多功能集成于新產(chǎn)品當(dāng)中，能夠使智能照明以及智慧城市協(xié)同發(fā)展目標(biāo)得到有效實現(xiàn)。從城市道路照明的智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用要點(diǎn)層面分析。

（1）對于一些應(yīng)用路燈智能控制系統(tǒng)的重要場所，比如道路、停車場、大型商業(yè)區(qū)等，需利用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，使路燈具體狀態(tài)得到全方位監(jiān)控，包括PLC技術(shù)、NB-IOT技術(shù)、Lora技術(shù)、無線Wi–Fi技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)等，進(jìn)一步通過相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，結(jié)合監(jiān)控結(jié)果，對路燈亮度進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，使路燈開啟、關(guān)閉控制效果得到有效提升，并使資源節(jié)約目標(biāo)得到有效實現(xiàn)。

（2）在不同季節(jié)，需對路燈的色溫進(jìn)行合理科學(xué)調(diào)節(jié)，提升路燈照明的舒適度、柔和感。以氣溫偏低的冬季為例，需應(yīng)用暖色照明，將色溫控制在2 700 ～3 000 K。在氣溫比較高的夏季，則需應(yīng)用和日光相接近的色溫，將色溫控制在4 500～5 000 K之間。并且，可對集成在路燈智能控制系統(tǒng)的其他多媒體設(shè)備合理應(yīng)用，為社會大眾提供實時通訊、無線網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)設(shè)施服務(wù)，滿足社會大眾的基本服務(wù)需求。

（3）此外，如果使用智慧照明監(jiān)控系統(tǒng)，可結(jié)合每天日出日落時間以及光照強(qiáng)度，使路燈統(tǒng)一開關(guān)的目標(biāo)得到有效實現(xiàn)，進(jìn)一步使精確開關(guān)燈的目標(biāo)得到有效實現(xiàn)[7]。當(dāng)然，還可以合理應(yīng)用單燈調(diào)光控制技術(shù)，以人流、車流實際情況，使按需照明的目標(biāo)實現(xiàn)，使過度照明減少，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約減排的效果，使資源浪費(fèi)極大降低。

3 城市道路照明智能控制系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展展望

從現(xiàn)狀來看，在城市建設(shè)發(fā)展過程中，路燈分組控制的效果不佳，總線制雖然控制精度頗高，但由于安全要求相對復(fù)雜，且需要付出很高的維護(hù)成本，因此大規(guī)模應(yīng)用要求難以得到有效滿足。同時，將無線網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，由于在信號穩(wěn)定性方面存在較大的局限，因此需確?，F(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展至足夠高的水平，才能夠在城市道路照明工程當(dāng)中得到廣泛應(yīng)用。而將物聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)的單燈照明控制系統(tǒng)，安裝方便，且可以使信號傳輸?shù)目煽啃约胺€(wěn)定性得到有效保證，為目前城市道路照明建設(shè)非常適合的一種控制模式。

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為基礎(chǔ)，將控制中心作為核心模塊，將終端控制器作為重點(diǎn)模塊，并將通訊設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)作為紐帶橋梁，結(jié)合無線通信網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)控制系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)等，可使智能控制系統(tǒng)的程序化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化功能有效體現(xiàn)出來。在合理應(yīng)用智能控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)對路燈的高效管理，使景觀亮化、樓體亮化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而使城市的整體形象得到有效提升。

值得注意的是，將物聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)的單照明控制系統(tǒng)，無論是燈具色溫的調(diào)節(jié)，還是亮度的調(diào)節(jié)，均可基于整體路段精細(xì)到具體某一盞燈，然后精準(zhǔn)定位路燈，實現(xiàn)對路燈狀態(tài)的準(zhǔn)確檢測，使照明標(biāo)準(zhǔn)提高，使光源使用的穩(wěn)定得到有效保障。而從城市路燈照明控制未來發(fā)展方向?qū)用娣治?，需將時間、地點(diǎn)、具體應(yīng)用場所作為主要參考憑據(jù)，將滿足相關(guān)要求的照度提供出來，使按需照明的要求得到有效實現(xiàn)。

在路燈光照度、多色溫控制方面，則需重視傳感器的開發(fā)研究[8]。同時，在路燈控制系統(tǒng)研究過程中，還需考慮車流量監(jiān)測、雨水、超聲波、霧霾等新型傳感器的融合使用，利用各項傳感器所產(chǎn)生出來的信號，及時傳輸?shù)较到y(tǒng)終端，進(jìn)一步使各段落的燈具得到有效控制，比如在對燈具的色溫、光亮度進(jìn)行科學(xué)控制的基礎(chǔ)上，能夠使一體化的智慧控制平臺得到有效實現(xiàn)，以此使城市道路照明的智能控制系統(tǒng)應(yīng)用價值得到全面提升。

4 結(jié)束語

在城市道路建設(shè)工作開展期間，照明智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用至關(guān)重要。但是，傳統(tǒng)模式下城市路燈照明控制存在一些問題。因此，需重視智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，在了解智能照明控制系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，掌握智能控制系統(tǒng)的設(shè)計要點(diǎn)，包括照明系統(tǒng)設(shè)計、LED模具設(shè)計、系統(tǒng)組成設(shè)計、軟件開發(fā)設(shè)計等。并且，還需規(guī)范應(yīng)用智能控制系統(tǒng)，把控智能控制系統(tǒng)未來發(fā)展方向，以此使城市道路照明建設(shè)工作的質(zhì)量水平能夠得到全面提升，進(jìn)一步為我國城市道路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李京津.城市道路照明的智能控制系統(tǒng)應(yīng)用[J].集成電路應(yīng)用，2021，38（9）：108-109.

[2] 李增勇，蕭倩美，何秀娟.智慧LED路燈在城市道路照明中的應(yīng)用[J].機(jī)電工程技術(shù)，2021，50（7）：259-260，264.

[3] 鄭燕親.城市道路照明節(jié)能設(shè)計分析[J].河南科技，2021，40（17）：109-111.

[4] 高益鋒.智慧城市道路照明系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].電子世界，2020（14）：161-162.

[5] 吳貴東.探究城市道路照明智能控制系統(tǒng)的實踐應(yīng)用[J].低碳世界，2019，9（12）：196-197.

[6] 尹旭平，杜望.NB-IOT在道路照明智能控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].電氣傳動自動化，2018，40（5）：8-14.

[7] 朱必澤.智能控制系統(tǒng)在LED路燈中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2018（24）：97.

[8] 呂琪珺.淺析城市道路照明智能化關(guān)鍵技術(shù)[J].自動化應(yīng)用，2018（6）：140-142.