杭州路燈根據(jù)環(huán)境明暗自動啟閉的控制系統(tǒng)

殳 嘯，徐 芬

(1.杭州市亮燈監(jiān)管中心，浙江 杭州 310006；2.杭州瑞琦信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310012)

引言

杭州亮燈監(jiān)控系統(tǒng)已實施多年，路燈的遠程控制、節(jié)能調(diào)節(jié)和線纜防盜的信息化平臺建設也已基本完成[1]。截止目前，已經(jīng)實現(xiàn)路燈遠程監(jiān)控點超過1 000個。近年來，隨著杭州城市智慧化建設的發(fā)展，對路燈控制提出了新的要求，不僅要做到更加精準、更加科學，也要更加人性化、智能化，以滿足市民日益增長的安全出行需要[2-3]。路燈根據(jù)環(huán)境明暗自動啟閉系統(tǒng)，主要是通過光感照度計配合遠程監(jiān)控終端相結(jié)合的路燈控制方式[4-6]，一方面，在極端氣候或者緊急狀況下實現(xiàn)城市照明提早開燈或延后開燈，為市民出行提供安全可靠的光環(huán)境，實現(xiàn)杭州市路燈管理的精細化，提升杭州市城市照明應急處理效率；另一方面，也是響應國家綠色照明、杭州市營造“西湖藍”的同時，避免過度照明的需要。

1 路燈根據(jù)明暗自動啟閉的原理

路燈根據(jù)環(huán)境明暗啟閉系統(tǒng)由單燈設備、遠程監(jiān)控終端、通信設備組成(圖1)。在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對遠程監(jiān)控終端接入照度計，根據(jù)實際光照強度對路燈進行按需開/關(guān)控制。根據(jù)現(xiàn)場光照度，能夠按需照明，可以實現(xiàn)真正的路燈管理的“五遙”(遙測、遙控、遙訊、遙調(diào)、遙視)。

基于光感照度采集傳感器，對現(xiàn)場光照度進行智能化調(diào)整，按需照明的理念，可根據(jù)道路行人、車輛流量的需求實行提早開/關(guān)燈動作。現(xiàn)場光感采集器對實際氣候條件下采集光照信號，并反饋到遠程終端RTU中，對路燈進行提早開/關(guān)動作控制，真正實現(xiàn)道路按需照明，確保滿足照明需求的同時兼顧節(jié)能需求。例如：在陰天、雨天等極端氣候下，外界光照度不夠的情況下，提前開啟道路照明；在夏季氣候光照過度的情況下，提早關(guān)閉道路照明。

2 路燈控制系統(tǒng)的試點與應用

2.1 試點方案

在對現(xiàn)有遠程監(jiān)控終端進行改造，增加光感照度計，實現(xiàn)對環(huán)境照度的實時測量，并設定對應的路燈啟閉閾值。

1)開燈閾值，當照度值低于路面照度平均值20 lx時，系統(tǒng)進行提示報警，并連續(xù)采樣3 min，并記錄照度值連續(xù)低于路面照度平均值20 lx的時刻與當日經(jīng)緯度開燈時刻的差值。本次試點閾值設置為30 min，即差值低于閾值(30 min)，則系統(tǒng)自動在極端氣候或者應急情況下提早進行開燈，高于閾值，則根據(jù)路燈管理所實際需求進行人工干預。

2)關(guān)燈閾值，當照度值低于路面照度平均值25 lx時，系統(tǒng)進行提示報警，并連續(xù)采樣5～10 min，并記錄照度值連續(xù)低于路面照度平均值25 lx，則根據(jù)路燈管理所需求，延后關(guān)燈。

目前，已在西城廣場、西湖文化廣場設立了兩處試點，并已投入了測試。鑒于現(xiàn)有杭州市道路照明采用“一把閘刀”的集中式控制，試點采用在廣闊區(qū)域內(nèi)安裝光照度計，對遠程監(jiān)控終端進行照明控制。根據(jù)環(huán)境實際光照度照明數(shù)據(jù)的實時反饋，對低于設定的照度閾值的報警提示，結(jié)合杭州市現(xiàn)有統(tǒng)一架設的視頻監(jiān)控，確認實際天氣情況，進行統(tǒng)一提前開燈或者延后關(guān)燈，極大縮短了人工確認及開/關(guān)燈時間。

2.2 應用情況

以西城廣場試點數(shù)據(jù)為例，對2015年11月10—17日光感照度計數(shù)據(jù)進行分析，經(jīng)實際測試，該期間正常開/關(guān)燈5次，極端天氣提早開燈、延后關(guān)燈2次，本次數(shù)據(jù)以14日和16日實測為分析對象。

1)多云天氣情況下數(shù)據(jù)分析。在2015年11月14日9：48至2015年11月14日17:30進行現(xiàn)場測試，得到的光照度數(shù)據(jù)信息，在17:10時刻，光照度值為19.66 lx，根據(jù)當日經(jīng)緯度計算，正常開燈時間為17:10，屬正常開燈時間(圖2)。在15日5:59至15日8:23期間，正常關(guān)燈時間為6:10，環(huán)境光照度值高于25 lx，不需要延后關(guān)燈，屬正常關(guān)燈(圖3)。

圖2 正常開燈環(huán)境光照度實測曲線Fig.2 Curve: the ambient lighting value of normal turn on the street lighting

圖3 正常關(guān)燈環(huán)境光照度實測曲線Fig.3 Curve: the ambient lighting value of normal turn off the street lighting

2)陰轉(zhuǎn)雨天氣情況下數(shù)據(jù)分析。在2015年11月16日5：58至2015年11月16日16:52進行現(xiàn)場測試，得到的光照度數(shù)據(jù)信息(圖4)，在16:34時刻，光照度值為19.92 lx，并持續(xù)到16:37，光照度為18.55 lx。根據(jù)當日經(jīng)緯度計算，開燈時間為17：09，由于路面平均照度持續(xù)3 min低于20 lx，且距開燈時間大于半個小時，此時系統(tǒng)并未達到自動開啟路燈標準，經(jīng)路燈管理所要求，本日陰雨氣候，需要人工提早開燈，并于16:37進行開燈，提早32 min，開燈后光照度達到正常路面照度30 lx。

在2015年11月17日5:50至2015年11月17日12:44數(shù)據(jù)可知(圖5)，正常關(guān)燈時間為6:12，在實際測試中，6:12的光照度為10.19 lx，低于25 lx，則系統(tǒng)進行延后關(guān)燈策略，直到6:20光照度高于25 lx，系統(tǒng)關(guān)燈。

圖4 開燈前環(huán)境光照度實測曲線Fig.4 Curve: the rainy ambient lighting value before turn on the street lighting

圖5 關(guān)燈后環(huán)境光照度實測曲線Fig.5 Curve: the rainy ambient lighting value after turn off the street lighting

3 結(jié)束語

綜上所述，光感照度計配合遠程監(jiān)控終端相結(jié)合的路燈控制方式，一方面，在極端氣候或者緊急狀況下實現(xiàn)城市照明提早開燈/延后開燈，解決市民出行便利，人性化管理的同時實現(xiàn)按需照明，真正體現(xiàn)杭州市路燈管理所的精細化管理，極大提升了杭州市城市照明應急處理效率；另一方面，根據(jù)光感照度計實時照度監(jiān)測，在外界環(huán)境照度高于城市照明標準的平均照度后，提早關(guān)燈，響應國家綠色照明、杭州市營造“西湖藍”的同時避免過度照明的浪費，真正體現(xiàn)智慧照明。

運用光感與單燈技術(shù)相結(jié)合的方式，在系統(tǒng)中合理設置低于20 lx/25 lx的時間閾值，并根據(jù)實際需求靈活設置閾值，系統(tǒng)自動進行提早開燈/延后關(guān)燈，縮短了人工開關(guān)燈時間，有利于城市照明合理控制。

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