新形勢下城市照明工程的建設管理與思考

王繼紅

運城市重點工程建設中心，山西運城044000

0 背景

2019 年底，中央“不忘初心、牢記使命”主題教育領導小組發布《關于整治“景觀亮化工程”過度化等“政績工程”、“面子工程”問題的通知》（教組發[2019] 39 號）。作為城市建設管理部門人員，應當對照《通知》要求，統一思想認識，樹立城市建設發展新理念，并結合行業規范和具體實踐，自查自糾，系統梳理城市照明工程建設管理存在的問題，提出整改措施，形成治理方案，確保城市照明工程建設管理盡快進入常態化的防控軌道。為此提出以下幾點意見，謹供同行參考。

1 以功能性與裝飾性來辯證城市照明工程

城市照明包括城市功能照明和景觀照明，具體是指城市范圍內道路、街巷、住宅區、橋梁、隧道、廣場、公園、公共綠地和建筑物等功能照明與夜間景觀照明。城市照明對城市交通安全、社會治安、人民生活、美化環境等意義重大，屬于城市基礎設施范疇。改革開放以來，我國的城市照明發展很快，以功能性與裝飾性來區分，城市照明工程專業類別已從單一的城市道路照明工程發展過渡到城市道路照明和城市景觀亮化工程并存的兩大專業。但是在發展過程中，許多地方城建部門出現了“喧賓奪主”的問題，忽視道路照明的功能性而注重景觀的裝飾性，把道路照明工程當作景觀亮化工程來建設；在地方財力緊張的情況下，忽視道路照明工程建設和維護管理系統配套投入，而設立專項資金投入景觀亮化工程項目建設。

城市道路照明工程隨城市道路而建，是“面”的照明，要滿足市民交通出行安全的基本功能需求，有路必須有燈，而且必須保障常年亮燈；城市景觀亮化工程隨特殊場所的建筑而建，是“點”的照明，可滿足市民休閑觀賞的景觀需求，根據節日慶典時期變化，局部景觀燈可以啟閉。道路照明工程與景觀亮化工程二者可以同時體現“光文化”，改善城市夜間環境，提升城市品位，已經成為城市照明工程不可分割的重要組成部分。但是必須注意區分二者的主從關系，要始終強調功能性照明是第一位的，裝飾性照明是互補的，而且不允許裝飾性照明對功能性照明產生過度干擾。

2 以可靠性與安全性來評價城市照明工程

城市照明工程最終是要向市民提供一種市政設施，而作為“城市家具”之一的城市照明設施，首先必須保證其產品的可靠性與安全性。產品的可靠性是指產品在規定的條件下、規定的壽命期內，能夠完成其規定的功能；產品的安全性是指產品自身安全、產品對人的安全、對環境的安全以及環境對產品的安全。產品的可靠性是安全性的前提和基礎，對于不可靠的產品評價其安全性則是沒有實際意義的。

《城市道路照明設計標準》CJJ 45—2015[1]、《城市夜景照明設計規范》JGJ /T 163—2008[2]、《城市道路照明工程施工及驗收規程》CJJ 89—2012[3]、《城市照明管理規定》（建城市函[2010] 97 號）分別給出了城市道路照明工程和景觀亮化工程的可靠性與安全性評價指標。

從城市照明工程的可靠性來分析，城市道路照明工程的評價指標包括平均亮度或照度、均勻度、環境比、眩光限值、誘導性；[1]城市景觀亮化工程則體現亮度或照度、色溫、均勻度、對比度、立體感、眩光限值；[2]道路照明設施的養護評價指標包括亮燈率和設施完好率。

從城市照明工程的安全性來分析，主要是指照明供電設施系統安全，包括線路和設施絕緣、使用安全電壓、保證安全距離、合理采用安全接地防護系統等要求。不論城市道路照明工程還是景觀亮化工程都特別強調照明設施安全接地防護系統要求。具體應用時，應當按照現行國家標準《低壓配電設計規范》GB 50054選擇采用TT 系統或TN-S 接地系統，除了檢測接地電阻值滿足設計要求外（一般不應大于4[3]），還應當對剩余電流保護裝置的動作電流與實際測量取得的被保護線路或設備的泄漏電流值進行比較，選擇整定動作電流值。剩余電流保護裝置的選用、安裝、運行和管理應滿足現行國家標準《剩余電流動作保護裝置安裝和運行》GB 13955 的相關要求[1]。

結合城市照明工程的可靠性和安全性來分析，主要從城市照明設施的使用者或關聯接觸者角度來判別。城市道路照明工程最終是要給駕駛員或行人提供安全舒適的夜間出行環境；城市亮化工程在給市民提供觀賞性的夜間景觀環境的同時，也必須保證市民的人身安全需求。從駕駛員和行人的角度分析，就是要保證人的視覺功能和舒適度。視覺功能指標如路面物體的亮度、路面物體與背景的對比度、主路面與路側地段的環境比、眩光性等；視覺舒適度指標如路面平均亮度、均勻度、誘導性等。從人身安全防護角度分析，就是要防止電擊事故發生。這里安全防護包括直接防護和間接防護：直接防護指標如電氣設備的絕緣性、安全電壓等，間接防護指標如等電位連接值、接地電阻值、自動切斷故障電流整定值和動作時間等。

在實際應用這些評價指標時，要注意以下幾點。一是要按照照明設施使用場所及類別來具體分級。道路照明工程應區分機動道、非機動道、人行道；景觀亮化工程應區分廣場、公園、建筑物以及居住區、商業步行街。二是應當全面綜合應用各類評價指標。不能只顧常規的平均照度或亮度指標，忽視均勻度、眩光限值、環境比、誘導性等指標。三是注重對特殊地段進行評價。道路照明工程特殊地段包括道路交叉口、展寬段、連接段、公交站臺、豎向凸曲線段、高架與地面平行段、立交段等地段；景觀亮化工程特殊地段包括橋梁、水景邊、廣場出入口、車輛行人換乘處等地段。

3 以節能型與環保型來推進綠色照明工程

1993 年國家經貿委開始啟動中國綠色照明工程,并于1996 年正式列入國家計劃。2004 年國家建設部、發改委《關于加強城市照明管理促進節約用電工作的意見》指出：要以節約能源、保護環境、促進健康為宗旨，積極推廣綠色照明。[4]各地城市管理部門按照“十一五”到“十三五”城市綠色照明專項規劃要求，認真貫徹“創新、協調、綠色、開放、共享”發展理念，遵循“安全、舒適、節能、環保、經濟”綠色照明原則，以節能減排為核心，以綠色照明系統升級改造為重點，編制實施城市照明規劃、建立健全綠色照明標準體系、加快推進既有照明設施節能改造、積極應用LED 等高效節能綠色照明產品，迄今為止已取得了顯著成效。

推進綠色照明工程，應當正確認識綠色照明與節能環保的關系。一是正確認識照明設施節能的前提，首先必須滿足安全可靠的使用標準，絕不能以降低照度、均勻度和亮燈率等方式來達到節電效果而談節能。二是正確認識節能與環保的關系。照明設施節電就可以減少碳排放和二氧化硫空氣污染，故節能可以實現環保；但個別節能燈具含有汞成分，使用報廢后處理不當會污染環境。此外，節能的燈具在匹配功率過高、安裝仰角過大、使用場所過亮和控制開關不當時，不僅會浪費能源，還會加大眩光，造成光污染，影響視覺健康、交通安全、人居環境和生物生存多樣性。三是要正確認識節能環保與綠色關系。照明設施節能環保可以體現綠色，但是綠色照明不僅僅是指照明的節能和環保。綠色照明必須通過照明設施各個系統包括照明器具、供配電系統、控制系統的設計-制造-建設-維護管理全壽命周期的成本和效益來體現，成本包括產品初始投資和維護成本，效益包括經濟效益和環境效益。比較明顯的例子如太陽能路燈和風光互補路燈，既節能又環保，但因其蓄電瓶的短壽命、高投入，難以體現綠色照明的可持續性而限制了推廣使用。

推進綠色照明工程，必須把好四個階段關口。一是規劃設計關。科學合理地制定城市照明專項規劃，其規劃設計應主次分明、井然有序，能在宏觀上體現整個城市空間這個大尺度范圍的燈光秩序。不但要保障道路照明功能性，而且要體現夜景照明亮化景觀性。既應具有明顯的時代性，也應充分反映出城市文脈特征的地域環境性。從規劃設計階段開始注重節能生態環保，體現可持續發展的綠色照明特征。二是產品選型關。目前新型高壓鈉燈已替代普通高壓鈉燈，可節電13%以上；高效節能光源產品選型主要圍繞新型高壓鈉燈和LED 燈之間選擇，其中選擇LED 燈勢不可擋。“十三五”綠色照明規劃要求至2020 年底，景觀照明采用LED 燈不低于90%，道路照明采用LED 燈不低于50%。目前一般的LED 燈即可實現白熾燈的10%、熒光燈的50%能耗。隨著國產LED 燈技術日趨成熟，解決了影響燈具自身壽命的發熱和光衰等問題，相關照明評價標準相繼出臺，LED 燈將以高效節能綠色標識占領更多的市場份額。另外，選擇防護等級高的燈具可保持燈具維護系數；選擇高效節能電子鎮流器替代電感鎮流器等光源驅動產品，可節電20%-30%；氣體放電鈉燈并聯電容器，可降低無功損耗，提高功率因數85%；選擇S13 型專用照明變壓器，替代S7 型照明變壓器空載損耗可降低50%-60%、負載損耗可降低20%-30%[5]。三是系統控制關。道路照明燈具控制系統可實現單燈控制和分組控制，具體分為光控和時控兩類，已從人工控制、時鐘控制、光電控制發展到微電腦控制；還可以通過合理布線，最大限度地降低三相不平衡電壓及諧波，采用“半夜燈”控制，即后半夜隔一滅燈的照明控制。為避免電網電壓波動對照明燈具產生不利影響，采用調壓穩壓節電控制器，可節電20%。針對照明專用變壓器白天空載運行、后半夜低負荷運行的工作特點，可以對照明變壓器的高壓斷路器進行自動投切控制，白天自動切斷，夜晚自動投入運行，節能成效顯著。四是設施維護關。定期清掃和維護燈具等照明設施對燈具節能具有現實意義，一年或半年定期徹底清掃可保持燈具維護系數在0.65以上，否則將降低至0.3-0.4 以下。[1]通過定期清掃維護可提高光源光通率，在滿足照明數量和質量的前提下，選擇光率較小的光源以達到節能目的。

4 以智能化與智慧化來發展城市照明工程

目前的城市道路照明和景觀照明，已從傳統的人工或電氣自動化的回路控制方式，發展過渡到智能化的系統控制階段。照明系統主要采用遠程集中控制方式，由控制中心、集中控制器和終端控制器組成。從通信方式來說，控制中心到集中控制器采用GPRS/CDMA 無線通訊網絡實現遠程通訊；從集中控制器到終端控制器采用短程通訊方式如電力線載波(PLC)、Zigbee 等實現對單燈或分組控制。從功能來說，具有遙測、遙信、遙控“三遙”功能以及在“三遙”基礎上增加了遙視、遙調功能，達到“五遙”功能[6]。隨著新一代LED 技術、NB-IOT 通信技術和GIS 城市地理信息技術的迅猛發展，通過照明終端載體上的亮度傳感器和紅外線感應器，可以感知路面亮度、人流和車輛狀況，自動調節單燈亮度甚至啟閉燈具，真正實現按需照明和故障報警的智慧化照明。

同時，隨著人工智能、物聯網技術發展和應用，具有無線WIFI 覆蓋、充電樁、數據監控、環保監測、燈桿屏、地下管網監控、城市洪澇災害預警、區域噪聲監測、市民應急報警等功能的“LED 智慧路燈系統”已開始推廣。城市照明設施即將迎來物聯網環境下呈現多功能的智慧照明新時代。

城市照明控制系統的不斷更新和技術升級，使許多照明線路和終端設備存在使用年限較長、設施功能面臨老化退化等問題，在安全防護、系統監測、應用擴展等方面已無法滿足精細化管理需要，為此需要城市建設部門逐步開展照明設施的升級改造。針對照明設施的功能、技術和質量不同步問題，傳統照明控制方式需要進行系統化、聯動化、簡約化的升級改造。智能照明控制方式提升改造，前期設計階段就要考慮系統運行階段的兼容性、安全性和穩定性，重點解決產品選型、監控系統模塊協議接口標椎規范統一問題；施工改造期間嚴把線路標識、配電箱接線工藝規范質量關。智慧照明系統優化改造目前還是一種創新方式，通過對城市基礎設施科學規劃以及對公共服務優化管理，整合共享互聯網+物聯網大數據、大系統，與智慧城市其它子系統深度融合，可實現安全、高效的智慧城市精細化運行管理發展目標。

5 以經濟性與便捷性來考量城市照明工程

城市照明工程從需求角度來考量，可以概括為以人為本、經濟適用、綠色環保、美化環境幾個方面：以人為本可以體現在為市民提供安全、舒適的夜間出行環境和娛樂休閑觀賞環境，為設施管理人員提供運行可靠、維護便捷的照明設施；經濟適用則是要求照明設施的建設投資與維護管理成本在服務質量、安全性能都能保證的前提下，全壽命周期內性價比能夠達到最大化；綠色環保與美化環境則要求能夠協同體現設施、環境、人之間的和諧共處。

先進的技術、成熟的工藝、可靠的產品、智能化的監控系統為照明設施滿足經濟性和便捷性提供了強大的支撐。但是任何事物都具有矛盾的兩面性，因此需要城市建設管理人員在照明設施的方案設計、工藝比選、產品選型時進行多角度論證。比如，對照明線路布置、變壓器位置和容量選擇、燈具規格和型號選擇、照度標準確定、監控系統優化，既要結合當前實際考慮工程建設方案和投資，又要考慮后期維護便捷和成本，更要避免重復建設投資，建設階段就要為后期設施的擴容更新和系統的升級改造預留發展空間。照明燈桿的布置，除了按常規的道路等級、路面寬度選擇燈桿位置、間距、高度、臂長之外，還要結合燈桿附近的綠化苗木長勢合理確定，或給綠化設計和維護管理單位提出建議，防止出現“葉遮光”通病。此外，在照明燈桿一側設計電纜接線手孔井并提出設施IP 防護等級，既可確保施工安裝接線方便，又為今后更換電纜提供便捷條件。又比如，LED 燈可以提高光效、節能環保、滿足新型智能監控系統需求，但是目前產品良莠不齊、標準不統一、初投資高、互換性差，而且易發熱、光衰快、壽命短，從全壽命周期來核定技術經濟指標，還不能完全替代高壓鈉燈，為此需要設計人員慎重選擇、綜合考量。

6 結語

總之，新形勢下要提升城市照明工程的建設和維護管理水平，必須從照明設施的功能性和景觀的裝飾性兩方面進行辯證思考。要同時兼顧照明設施的可靠性、安全性，力求達到經濟適用、維護便捷，從節能和環保兩方面堅持不懈地推進綠色照明工程。堅信在不久的將來，智能照明監控系統和智慧照明設施必將點亮智慧城市。