后扶貧時(shí)代一種智慧路燈燈桿設(shè)計(jì)

徐生龍，崔玉萍

隨著脫貧攻堅(jiān)的結(jié)束，鄉(xiāng)村振興的開(kāi)始，鄉(xiāng)村振興要求發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，使農(nóng)村人居環(huán)境更加舒適。在古浪縣黃花灘移民區(qū)全部采用 LED 路燈照明，LED 路燈以定向發(fā)光、功率消耗低、驅(qū)動(dòng)特性好、響應(yīng)速度快、綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)逐漸得到廣泛的應(yīng)用。此燈具可吸收太陽(yáng)能并轉(zhuǎn)換為電能加以利用起來(lái)的太陽(yáng)能LED 路燈已經(jīng)開(kāi)始得到應(yīng)用，它可以在白天利用太陽(yáng)能對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，在晚上則利用蓄電池中的電能點(diǎn)亮LED 光源，同時(shí)太陽(yáng)能LED 路燈的應(yīng)用還可以得到進(jìn)一步的擴(kuò)展，如太陽(yáng)能LED 路燈一般安裝在高處，高處具有極佳的監(jiān)控角度，具有廣闊的監(jiān)視視野，適合擴(kuò)展路燈的各項(xiàng)功能，如擴(kuò)展無(wú)線手機(jī)信號(hào)（5G）微基站安裝等功能。

1 LED 路燈介紹

本項(xiàng)目以路燈燈桿為載體擴(kuò)展各項(xiàng)功能，以達(dá)到在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。LED 為發(fā)光半導(dǎo)體組件，具有半導(dǎo)體元器件的電學(xué)特性和照明產(chǎn)品的光學(xué)特性且 LED 芯片被封裝在環(huán)氧樹(shù)脂里面，比燈泡和熒光燈管更加堅(jiān)固，燈體內(nèi)也沒(méi)有松動(dòng)的部分，不易損壞。LED 被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市鄉(xiāng)村夜景等領(lǐng)域。本項(xiàng)目所研究LED 景觀燈正式在通用照明領(lǐng)域的應(yīng)用，利用發(fā)光二極管的直流驅(qū)動(dòng)特性，建立基于物聯(lián)網(wǎng)智慧路燈控制系統(tǒng)，由LED燈具、太陽(yáng)能電池板、蓄電池、控制器及輔材組成，利用太陽(yáng)能光伏組件在白天利用太陽(yáng)光發(fā)電，將發(fā)出的電通過(guò)控制器存儲(chǔ)在蓄電池里面，晚上再通過(guò)控制器智能控制，利用蓄電池的電驅(qū)動(dòng)LED 發(fā)光，達(dá)到系統(tǒng)運(yùn)行的目的，整套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制充放電、時(shí)間控制、亮度控制、防雨控制等，且整套系統(tǒng)為太陽(yáng)能系統(tǒng)，不需要額外通電，在節(jié)能的同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)一盞燈獨(dú)立運(yùn)行的功能。系統(tǒng)還設(shè)置了智慧照明系統(tǒng)所需的接口，可以實(shí)現(xiàn)PM2.5 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、智能充電樁、停車計(jì)費(fèi)等附加功能，真正實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)下的智慧照明。

2 創(chuàng)新點(diǎn)

1）本技術(shù)主要開(kāi)發(fā)LED 照明技術(shù)的智能化應(yīng)用，信號(hào)全覆蓋等附加功能，真正實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)下的智慧照明系統(tǒng)。2）采用全新的LED 智能驅(qū)動(dòng)器，由鋁合金外殼，能將熱量快速平衡，達(dá)到熱平衡并迅速散發(fā)出去，保證了整套系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)方式采用恒流驅(qū)動(dòng)，恒流二極管能實(shí)現(xiàn)寬電壓范圍內(nèi)的恒流輸出，并具有很高的動(dòng)態(tài)阻抗，能實(shí)現(xiàn)LED 發(fā)光體的發(fā)光亮度均勻、穩(wěn)定、無(wú)頻閃。

3 指標(biāo)及應(yīng)用

1）技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：本項(xiàng)目產(chǎn)品的成功應(yīng)用，將大大減少道路照明燈具的功率，可以省去因傳統(tǒng)景觀燈所需的變壓器、電纜敷設(shè)的材料費(fèi)及人工費(fèi)，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2）應(yīng)用推廣情況：本項(xiàng)技術(shù)在使用過(guò)程中不斷進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，目前技術(shù)已較為成熟且具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，已成功應(yīng)用于各類LED 太陽(yáng)能景觀照明產(chǎn)品，成功應(yīng)用于武威市部分主次干道景觀照明工程及鄉(xiāng)村周邊照明工程，尤其是在電力設(shè)施輻射不到的新農(nóng)村鄉(xiāng)村道路得到廣泛應(yīng)用。

4 設(shè)計(jì)路燈燈桿擴(kuò)展功能

首先要考慮的是如何利用低功率、高光效的照明產(chǎn)品來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的日光燈管，使其達(dá)到節(jié)能降耗的目的，其次為燈具的安全性，通過(guò)采用低壓直流驅(qū)動(dòng)技術(shù)來(lái)解決這一問(wèn)題，傳統(tǒng)燈具采用交流斷路器和時(shí)間控制開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制，不能實(shí)現(xiàn)單燈獨(dú)立控制、功率調(diào)節(jié)等功能，在施工過(guò)程中需要大量的人工和設(shè)備來(lái)為燈具敷設(shè)電纜、架設(shè)變壓器等，制造安裝成本相對(duì)較高。

針對(duì)以上存在的諸多問(wèn)題，首先需設(shè)計(jì)一種多功能路燈燈桿，融合各種功能，方便拆卸，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能降耗、智能控制等。

5 路燈燈桿設(shè)計(jì)

多功能路燈燈桿設(shè)計(jì)如圖1、圖2、圖3 所示：

圖1 路燈燈桿

圖2 齒條部分

圖3 遮雨蓋部分

一種智能控制路燈燈桿設(shè)計(jì)，包括燈桿（1）、鎖緊螺栓（12）和T 型螺栓（19）。其特征在于：所述燈桿（1）的一側(cè)安裝有固定板（8），所述固定板（8）內(nèi)設(shè)置有方形孔（16），所述方形孔（16）的內(nèi)壁上設(shè)置有齒條（17），所述固定板（8）上設(shè)置有滑塊（9），所述滑塊（9）與齒條（17）嚙合在一起，所述滑塊（9）的一端連接有連接桿（10），所述連接桿（10）的一端安裝有LED 路燈（11），所述滑塊（9）的另一端連接有轉(zhuǎn)動(dòng)主軸（2），所述轉(zhuǎn)動(dòng)主軸（2）的一端安裝有小轉(zhuǎn)輪（3），所述燈桿（1）的另一側(cè)固定有大轉(zhuǎn)輪（5），所述大轉(zhuǎn)輪（5）與小轉(zhuǎn)輪（3）之間通過(guò)皮帶（4）傳動(dòng)連接，所述燈桿（1）的頂端安裝有腳座（13），所述腳座（13）上安裝有遮雨蓋（15），所述遮雨蓋（15）的表面設(shè)置有太陽(yáng)能電池板（18），且遮雨蓋（15）與太陽(yáng)能電池板（18）通過(guò)T 型螺栓（19）緊固連接擴(kuò)展無(wú)線手機(jī)信號(hào)（5G）微基站安裝、新能源 汽車智能充電栓、無(wú)線Wi-Fi，電子監(jiān)控、城鄉(xiāng)環(huán)境感知、應(yīng)急廣播等功能。擴(kuò)展新能源汽車智能充電栓、宣傳指示、電子廣告屏、一鍵求助等功能與現(xiàn)有技術(shù)相比，本路燈燈桿的有益效果是：本路燈燈桿結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，改善了傳統(tǒng)路燈功能較為單一，維修和拆裝不方便的特點(diǎn)，使用方便；由于滑塊的一端通過(guò)連接桿與LED 路燈相連的，而滑塊與齒條嚙合在一起，大轉(zhuǎn)輪通過(guò)皮帶與小轉(zhuǎn)輪相連的，同時(shí)小轉(zhuǎn)輪通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)主軸與滑塊相連，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)大轉(zhuǎn)輪可使LED 路燈在固定板上進(jìn)行移動(dòng)，從而方便對(duì)LED 路燈的拆卸和維修，提高了市政鄉(xiāng)村工程路燈的實(shí)用性；通過(guò)燈桿的頂端設(shè)置有遮雨蓋，遮雨蓋可以避免灰塵以及雨水對(duì)LED 路燈的侵蝕，延長(zhǎng)LED 路燈的使用壽命，同時(shí)遮雨蓋的底端設(shè)有兩個(gè)反光板，反光板可以將LED 路燈照射的燈光反射出去，提高LED 路燈的照射效率；通過(guò)遮雨蓋的表面安裝有太陽(yáng)能電池板，太陽(yáng)能電池板可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成電能持續(xù)為L(zhǎng)ED 路燈提供充足的電能，使鄉(xiāng)村路燈的適用范圍更廣。

6 結(jié)語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧路燈控制系統(tǒng)從智能調(diào)光、節(jié)能、快捷維護(hù)和方便人民等角度考慮，可以選擇此路燈燈桿，以現(xiàn)有的路燈設(shè)施為載體、無(wú)需再單獨(dú)鋪設(shè)線路，應(yīng)用低壓電力載波通信技術(shù)（PLC）和GPRS/CDMA 技術(shù)等，既實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的遙控和管理，又提供諸多公共服務(wù)，為生態(tài)移民區(qū)人們打造安全、舒適、便捷的生活環(huán)境，使人們體驗(yàn)豐富的生活樂(lè)趣。