城市道路交通智能照明系統的設計方法

束衛星

（中交公路規劃設計院有限公司）

城市道路照明系統，原先是由人工操作統一進行管理控制的，如果使用最新的物聯網技術，可以提升各區域的覆蓋范圍和力度，從而更加高效地對各個區域進行控制和掌握，以實現智慧型城市建設的目標。

2 系統構成

為了實現智能道路交通照明系統的正常運行，需要在各個部位進行信息采集及信息接收器，同時還要購置統一系統，以接收和處理不同來源的信息，統一交由總控制臺進行處理，并發布相應的指揮。在這一過程中，會使用到終端照明設備、服務器、集中器、控制器等4部分。在整個系統中，服務器是系統能正常運行和處理所有信息，并下達相應指令的最高層控制中心，也是作為與工作人員進行直接接觸和交互的接口，服務器通過因特網連接，可以與各終端進行直接命令下達，是整個系統運行的大腦。集中器在整個系統中所處的作用是終端樞紐，下達服務器的各項指令，通過特定的代碼傳輸給終端，它是以無線方式接入因特網，實現與服務器的數據通信以保證所有命令能及時地下達給各終端，同時將從各終端所接收到的信息統一代碼分配給服務器進行處理工作[1]。在這一過程中，能及時地反饋相應的數據信息，并及時處理，以保證系統能正常運行，不影響道路照明系統應有的功能.集中器可以連接多個控制器，實現區域化管理的目的。控制器是整個系統落實到實際工作中的執行單元，根據從集中器發來的具體指令，對終端照明設備進行直接控制，完成上級系統下達的命令，達成照明功能的實現，并在正常的使用過程中，及時采集周圍的信息和設備使用狀態，將信息上傳至系統，幫助系統人員掌握全局狀態，以及時更正未來的發展決策和設備更新計劃。

3 控制器設計

作為末端設備調節的執行機構，控制器在正常使用過程中主要通過電力線載波的方式和集中器進行信息交互，并接收相應的指令信息，并向具體的燈具設備發送信號實現對燈光亮度以及開關時間的控制。單片機作為控制器的主要單元，負責整個控制器的正常運作，主要負責對外通信信息運算、設備、燈光控制和ad轉換，通過分析來自集中器下達的相關命令，將其轉化為正常的電信號，傳輸至電源線，以電力線載波的方式，在控制器內部進行傳播，傳播至各個具體模塊，電力線、載波載有相應的信息數據，解析后發送至單片機，電力線載波模塊作為控制器，模塊以rs232的方式與單片機連接。單片機解析出燈光控制指令后，可以實時的通過pwm輸出對燈光的具體情況進行控制。同時還可以接收來自終端電燈設備所上傳的正常工作信息，如電流、亮度、使用時間、電壓、通過將上述數據的模式進行轉換，發送至其中統一交由控制人員進行分析處理，為了方便日后接入智能化城市模塊，在控制器的設計中會留有一部分，專攻后期拓展的IO接口[2]。

4 集中器設計

集中器是連接服務器和控制器之間的中轉設備，以GPRS無線方式與服務器相連,可以實時接收來自服務器所下達的各項指令，并通過內部系統將數據信息進行轉換，以方便分配至下方的控制器，進行具體的實踐操作。在實際使用過程中，其信息傳達的指令準確度要求較高，并且一個集中器會一對多的連接多個控制器，所以必須要求集中器能準確的將特定數據分配給特定的控制器，保證整個系統能正常運行。

在實際工作狀態下，集中器一般會負責整個街道或某個區域多個控制器的正常管理工作，所以一旦集中器出現問題，就會影響整個街道的正常道路路燈照明使用。ARM是集中器進行正常工作的核心，負責對各部件的功能進行協調，并解析由控制器所下達的各項指令，在集中器的正常運行過程中，負責資源的分配，以保證正常工作能順利進行[3]。

由于在某一時刻命令的下達只能針對某一具體設備，所以必須對各種信息進行及時的處理和分配，以防止錯誤的信息分配到錯誤的設備上，導致該區域的正常運行工作癱瘓。一般在集中器上都會預留并橫中線和IO接口，這是為了方便日后能接入更為先進的數據傳輸模塊，以提高服務器與集中器之間的信息傳遞速度。

5 服務器軟件設計

服務器軟件設計是基于mserver軟件進行深度開發,能有效的幫助監控中心實現，對具體系統內各項指令的監督和下達。同時實現對終端設備進行控制和科學化管理，在整個服務器軟件中包括無線通信服務軟件、數據庫、數據中心客戶端。集中器通過GPRS dto和英特爾網絡系統將不同的信息數據傳輸給mServer，所有的指令都按照一定的邏輯進行，如指令開始，系統會根據其標準檢測其是否超過限制，如果超過限制將返回主頁面重新開始，如沒有則繼續進行下一階段。任務是否超時如果拿到超時標準則返回上一界面重新運算，如沒有則進入下一階段。在整個流程中，自動識別和運行過程中能自動地按照原有標準進行數據進行操作。

6 目前已有的城市道路發展規劃

泉州田安大橋工程，路線全長2.6km，城市主干路，設計車速60km/h，道路寬度47m，橋梁寬度為36.5m。工程包括1座跨越晉江的主橋和2座大型互通立交，及北連接線工程。橋梁全長度2334.7m，工程總投資13.2億元，已于2012年建成通車。

福建平潭綜合實驗區環島路（安海澳至山門段）工程路線全長65.8km，城市主干路，設計車速60km/h，道路寬度60m，橋梁22座，隧道2座，工程總投資95億元，已于2012年建成通車。福建平潭綜合實驗區壇西大道工程路線全長20.5km，城市快速路，設計車速80km/h，道路寬度80m及120m，樞紐互通立交2座，工程總投資37億元，已于2012年建成通車[4]。

平潭綜合實驗區蘇平路（壇西大道至環島路君山段）工程路線全長4.877km，技術標準為一級公路兼城市主干路，雙向6車道，設計車速60km，路基寬度60m，工程總投資約6.5億元，已于2016年建成通車。

泉州南安教育中心路網工程路網包括12條道路，全長19.3km，1座橋梁，3條城市主干路長約8.1km，3條城市次干路長約4.2km，6條城市支路長約7km.，工程總投資4.3億元，已于2010年建成通車。珠海橫琴市政道路路網工程路網包括13條道路，全長23.9km。其中2條主干路長約2.29km，9條次干路長約20.59km，1條支路長約0.49km，一座隧道長約0.53km。 工程總投資約10.8億元，部分道路已經通車。

大連港大窯灣北岸路網工程項目道路包括北岸一路西段（原北一路）長3158m，寬42m；北岸二路（原北1-1路）長1795m，寬30m；北岸三路（原北岸中路）長3730m，寬30m；北岸四路（原北三路）長2823m，寬40m；灣里一路（原北四路）長1928m，寬30m；灣里五路（原北八路）長1122m，寬30m；其中北岸一路本次范圍為除排水管網外其他管網（不含北一路道路設計）,道路總長11.398km。勘察費用720000元，總投資6.4億元。正在施工中[5]。

從以上資料可以看出，隨著城市化的高速發展，為了配套城市居民的正常生產生活，城市規劃者在道路交通的規劃設計工作上投入了巨大的資源，如果由于照明系統這一細節的不完善，造成以上工程無法順利地完成，會對城市經濟發展和居民生活造成極大的困擾。

7 結語

綜上所述，目前最影響城市生活的問題主要集中于市政道路和道路照明問題，由于其覆蓋范圍太大，原有的系統無法有效兼容如此大的空間范圍，因此需要使用一種更加智能的照明設備管理系統，對整個區域的道路照明系統進行統一控制，并在突發情況下，有能力進行一定程度的預防，減少由于突發事件而造成的社會資源損失。

[1]李培霖.城市道路智能交通信息系統設計[D].天津：天津大學，2016.

[2]唐良.城市道路交通指路標志智能設計系統的研究與實現[D].合肥：中國科學技術大學，2008.

[3]宋瑩瑩，喻玲，周杰.城市道路交通照明系統的設計[J].黑龍江交通科技，2013（10）：181-182.

[4]高峰，吳青.基于視頻的城市道路智能照明控制系統設計[J].交通信息與安全，2009（6）：107-109+136.

[5]秦波，劉穎，亢紅波.城市道路交通智能照明系統設計[J].計算機測量與控制，2016（10）：169-170+174.