智慧路燈設計簡析

魏燕

摘要：結合具體的工程實例，介紹智慧路燈在智慧城市建設中的重要性及建設的必要性，并從系統架構、燈桿系統、電氣系統、監控平臺等幾個方面簡析了智慧路燈項目設計的思路。

關鍵詞：智慧路燈;智慧城市;必要性;系統架構;燈桿系統;電氣系統;監控平臺系統

中圖分類號：TU113.666 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0155-02

城市照明的發展經歷了傳統路燈、LED路燈、智能LED路燈到今天的智慧路燈，智慧路燈集有電、有桿、有網絡的優勢成為城市物聯網部署的重要載體。

積極探索智慧路燈的綜合利用不僅有利于減少城市桿體的重復建設，同時解決了城市傳感部署的一大難題，積極推動市政建設集約化、基礎設施智能化、公共服務便捷化和城市管理精細化的發展，不斷提升城市綜合管理水平。

1 發展智慧路燈的必要性

智慧路燈可有效解決城市公共基礎設施建設過程中存在的信息孤島、重復建設等突出問題，滿足智慧城市市政建設集約化、基礎設施智能化、城市管理精細化、生活環境宜居化的建設目標要求，對于促進智慧城市建設方案的實施落地有著重要的現實意義。

2 智慧路燈系統設計

本文以筆者參與設計的某智慧路燈工程為例，談談設計的幾點體會。

2.1 工程概況

XF路是城市路網骨架主干道，道路整體呈南北走向，全長3.6km，道路紅線寬度60m，設計速度60km/h，標準橫斷面雙向六車道。

本次設計全段照明設施為智慧路燈，將XF路打造為綠色、智慧道路工程。

2.2 系統架構設計

智慧路燈系統架構從低到高依次由終端設備層、網絡通信層、平臺應用層三層組成，其分層架構。

終端設備層是智慧路燈系統的底層硬件設備，由智慧燈桿、箱變、供配電線纜等組成，負責智慧燈桿系統照明智能化控制、數據采集、信息發布、無線網絡覆蓋、供配電等功能的底層實現。

網絡通信層是智慧路燈系統的信息傳輸硬件設備，由網絡交換機、路由器、通信光/電纜、光傳輸設備等組成，負責為終端設備層與平臺應用層提供可靠、高效的信息傳輸通道，具體的通信方式根據不同終端的傳輸需求確定。

平臺應用層是智慧路燈系統的“大腦”，由智慧照明、智慧交通、智慧市政、智慧安監、智慧環保、智慧生活等智慧業務應用系統和應用服務器組成，負責智慧路燈系統的數據存儲、數據處理分析、控制管理、信息展示與推送等，是決定路燈是否智慧的關鍵。

2.3 智慧燈桿系統設計

智慧路燈系統在按需照明和高效運維的功能基礎上，可根據實際需求，安裝各類智慧應用系統，并在燈桿上集成照明智能化監控裝置、WIFI熱點、微基站、傳感器、電子顯示屏、安防監控設備、充電樁等模塊化設備，有效地節約城市路面和空中資源。

LED光源、燈桿、通信模塊和控制模塊應作為智慧路燈的基本配置項，以實現路燈的智能照明控制和節能;其它模塊功能應結合道路實際現狀靈活配置。

根據智慧路燈選型及布置原則，XF路全段在人員密集且路邊規劃有停車位的區域配置帶全功能的智慧路燈;在路邊規劃有停車位的非人員密集區域配置帶充電樁、視頻監控及顯示屏的高配置智慧路燈，同時預留傳感器、微基站及廣播接口;在其他路口及機動車道綠化帶區域內設置僅帶單燈控制模塊及通信接口的智慧路燈，同時預留其他配置接口。

2.4 電氣系統設計

2.4.1 照明系統

燈具選型及布置，路燈燈具選用外形美觀、防護等級高、效率高的截光型燈具，其光源腔的防護等級不低于IP65，電氣腔的防護等級不低于IP44。

路燈控制，箱變內設置集中控制器，路燈設置有單燈控制器。運營中心的智能控制后臺采用設置好的控制策略通過通信網絡系統實現智慧路燈的單燈智能控制。

2.4.2 供配電系統

負荷等級及供電方式，負荷等級：路燈、充電樁、紅綠燈等均為三級負荷。供電方式：由箱式變電站供電。

2.4.3 接地系統

路燈采用TT接地系統，熱鍍鋅扁鋼接地極與每個燈具外殼、金屬燈桿、燈桿法蘭螺栓等設備為一接觸良好的電氣整體。

2.5 平臺應用層設計

2.5.1 平臺系統結構

智慧路燈綜合管理平臺設備主要包括數據服務器、存儲服務器、工作站、打印機、視頻服務器、核心層交換機等設備。

智慧路燈綜合管理平臺核心交換機與照明管理處已有系統核心交換機和其它智能部門管理平臺核心交換機連接，并通過協議轉換軟件實現兩個系統數據互聯互通，同時為公安、交通、市政、城管等部門開放相應的平臺接口。

2.5.2 平臺應用系統

智慧路燈綜合管理平臺應用系統采用B/S構架，提供標準的API接口，包含智慧照明應用系統、智慧安監應用系統、智慧交通應用系統、智慧環保應用系統、智慧市政應用系統和智慧生活應用系統等多個子系統，各系統可以獨立工作，也可以根據需要完成子系統間的聯動。

平臺是以設備管理為設計基礎，以“多系統聯動”、“智能分析”和“預案執行”為核心的綜合性、多業務應用的智能集成管理平臺。

2.5.3 智慧照明應用系統

智慧照明應用系統包括照明策略設置、故障報警、設備監測等子應用，具備以下主要功能：（1）系統后臺根據車流量、天氣條件、時間段等因素制定控制及調光控制策略。（2）實時獲取燈桿照明運行數據，對數據分類存儲，形成路燈照明設施運維數據庫，對用電能量監測數據進行分析，給出優化節能方案和節能建議。（3）結合歷史大數據，對異常數據進行分析，判斷出故障類型、故障類別、故障原因，提高故障分析的準確性，并給出維修建議。（4）通過集成的GIS功能，系統可直觀的查詢系統內所有路燈的工作狀態，并對故障燈具進行的精確定位。（5）對照明設施實現單燈級控制（選測、開燈、關燈、調光）。

2.5.4 智慧安監應用系統

智慧安監應用包括視頻監控、報警求助、網絡廣播等子應用。該能夠實時查看任意監控設備采集的視頻畫面，可通過平臺對監控設備進行完整的縮放、移動、錄屏等操作，基于特定監控設備還可實現人臉識別、違章停車抓拍、違規鳴號監測、交通事故檢測等功能。

2.5.5 智慧交通應用系統

智慧交通應用包括停車監測、車流量檢測、充電模塊管理等子應用，具備以下主要功能：（1）通過與信息發布系統聯動，動態展示停車位占用信息，可為市民提供停車導引服務。（2）車流量監測模塊可全時段實時監測道路交通流量。通過后臺大數據系統分析，生成本路段各時間區間交通流量趨勢圖，給出道路擁堵系數參考，為市民合理安排交通出行路徑選擇提供數據支撐。（3）用戶可通過APP查找充電樁的位置及使用情況，并可掃碼或可刷卡開啟充電功能。在充電過程中，能夠實時顯示充電方式、時間、電量及費用信息。

3 結語

智慧路燈作為城市物聯網發展的重要單元，其重要性是毋庸置疑的，隨著智慧城市建設的不斷發展，未來依靠智慧路燈收集到更多的大數據信息，實現物聯互通，數據共享等更多應用，同時還需解決目前面臨的運維和管理模式上遇到的問題。