多功能智慧路燈設(shè)計(jì)研究

張宗磊

摘要：多功能智慧燈桿功能包含了多個(gè)范疇，各種功能需要配套對(duì)應(yīng)的模塊和硬件設(shè)備，導(dǎo)致多功能智慧燈桿各個(gè)系統(tǒng)模塊之間錯(cuò)綜復(fù)雜，燈桿內(nèi)部需要較大空間，線路布局龐雜。多功能智慧燈桿中的功能并非一成不變，伴隨社會(huì)與科技的發(fā)展，其功能必然會(huì)有相應(yīng)的增減和升級(jí)。因此，文章以多功能模塊化智慧路燈為研究對(duì)象，探討其設(shè)計(jì)思路。本文對(duì)多功能智慧路燈設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：多功能;智慧路燈;設(shè)計(jì)研究

引言

隨著城市化水平的不斷提高，路燈的需求量和規(guī)模不斷增加，作為城市分布最為廣泛的道路基礎(chǔ)設(shè)施之一，路燈工程的建設(shè)影響城市的發(fā)展速度和質(zhì)量。路燈的創(chuàng)新性發(fā)展，是其自身順應(yīng)城市化發(fā)展的必然要求，也是推動(dòng)城市化建設(shè)的需要。推動(dòng)路燈創(chuàng)新，并與科技相結(jié)合，以高效節(jié)能、智慧化管理，推動(dòng)智慧城市發(fā)展。相關(guān)人員設(shè)置了降凈路燈，降凈路燈結(jié)合廣東省部分工業(yè)區(qū)的環(huán)境設(shè)置，結(jié)合當(dāng)?shù)鼗覊m多、附近表面缺乏水資源導(dǎo)致塵土飛揚(yáng)等情況，設(shè)置了一款新功能的智能路燈。

1多功能路燈標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

在國(guó)際一級(jí)，大多數(shù)多功能燈具仍處于智能道路照明系統(tǒng)的水平。美國(guó)、德國(guó)和荷蘭等國(guó)已經(jīng)建立了智能照明控制系統(tǒng)，美國(guó)也部署了包括照明、基站和聲音傳感器在內(nèi)的多功能燈具。就標(biāo)準(zhǔn)而言，地面多功能燈具的標(biāo)準(zhǔn)很少，只有那些涉及智能道路照明控制的標(biāo)準(zhǔn)，例如Taq技術(shù)的技術(shù)規(guī)格。目前，中國(guó)的多功能燈具標(biāo)準(zhǔn)主要以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、群體標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)為代表，公司、協(xié)會(huì)、工會(huì)等專業(yè)組織發(fā)揮了重要作用。多功能桿T/CALI0802-2019的技術(shù)規(guī)范著重于多功能燈具的產(chǎn)品要求，不包含施工專用內(nèi)容和工作尺寸。這套標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合了本階段的產(chǎn)品應(yīng)用。根據(jù)多功能燈的不同功能模塊分為八個(gè)部分：一般要求和試驗(yàn)、管理服務(wù)平臺(tái)要求和試驗(yàn)、照明電纜一般要求和試驗(yàn)方法。T/CSA057-2019《多功能燈具功能模塊現(xiàn)場(chǎng)裝配規(guī)范和調(diào)節(jié)要求》，根據(jù)安裝場(chǎng)景選擇功能模塊，調(diào)整裝配和施工調(diào)節(jié)等步驟。江蘇省城市照明智能路燈桿施工指南明確提出了強(qiáng)、弱電筒倉(cāng)。該條規(guī)定：“智能光源桿地下的預(yù)留管道不得小于6，強(qiáng)、弱光源線凈間距不得小于0.5m，建議使用不同顏色的管道區(qū)分不同的特性單位，以及連接的彎頭之間

2多功能智慧路燈的設(shè)計(jì)原則

2.1模塊化原則

考慮到多功能智慧路燈在智慧城市的大范圍推廣鋪設(shè)，不同的地區(qū)根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景對(duì)所需的功能也不一樣，各種功能設(shè)備需運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)，能使用菜單化選擇，根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行智慧路燈的智能化設(shè)計(jì)和規(guī)劃布局。

2.2適用性原則

多功能智慧路燈的底層：供電設(shè)備、網(wǎng)關(guān)、路由器、充電樁、多媒體交互、一鍵求助以及檢修門等，安裝高度約為2.5m。中層：道路名牌、小型標(biāo)志標(biāo)牌、人行信號(hào)燈、攝像頭、公共廣播、LED顯示屏等設(shè)施，安裝高度范圍于2.5m到5.5m;機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈、交通視頻監(jiān)控、交通標(biāo)志指示牌、無(wú)線局域網(wǎng)等，安裝高度范圍在5.5m～8m;氣象監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能照明、物聯(lián)網(wǎng)基站等設(shè)施一般在安裝在8m以上。頂層：智慧路燈頂部設(shè)置微基站等移動(dòng)通信設(shè)備。

3降凈路燈的設(shè)想

3.1降凈路燈的優(yōu)勢(shì)

粉塵、煙和霧均為顆粒物，是懸浮在空氣中的微小固體顆粒。降凈路燈能夠水霧降塵，為行人提供舒適的空氣環(huán)境，可以通過(guò)吸塵器的吸塵口減少空氣中的有害物質(zhì)的含量，減少對(duì)人們健康的影響[4]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技水平的提升，越來(lái)越多的科學(xué)技術(shù)可以運(yùn)用到道路建設(shè)過(guò)程中。5G在2019年開(kāi)始試驗(yàn)，截至目前5G技術(shù)仍在不斷完善，強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)兼容、協(xié)調(diào)合理規(guī)劃、滿足業(yè)務(wù)需求。將5G技術(shù)運(yùn)用到降凈路燈，燈桿作為5G微基站，方便路燈的監(jiān)控與管理，可促進(jìn)商業(yè)5G的發(fā)展。降凈路燈可提供GIS定位服務(wù)，每盞路燈皆可在地圖上顯示位置，可對(duì)每一桿路燈進(jìn)行監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)毀壞、電纜被盜、短路等現(xiàn)象時(shí)，可及時(shí)進(jìn)行修理，提升了路燈的修理速度。路燈是城鄉(xiāng)道路建設(shè)過(guò)程中投入量較大的建設(shè)設(shè)備之一，可在路燈上安裝車輛監(jiān)控，明確車輛的行駛路線，有案件需要追蹤處理時(shí)，可加快追查速度。使用光學(xué)的方法或利用靜電感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)粉塵監(jiān)測(cè)，粉塵濃度達(dá)到一定的值時(shí)，降凈路燈會(huì)收到吸塵的信息，開(kāi)始實(shí)施吸塵。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)控制路燈相應(yīng)的功能開(kāi)關(guān)，也可通過(guò)人工進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可將降凈路燈與現(xiàn)有的技術(shù)相結(jié)合，使降凈路燈更智能化。

3.2降凈路燈的應(yīng)用潛力

由于城市工業(yè)區(qū)的違法排泄，使部分地區(qū)出現(xiàn)了霧霾等天氣狀況，危害人們的健康。降凈路燈的建設(shè)，可以降低環(huán)境污染對(duì)人們的影響，路燈可從空氣中直接吸取有害物質(zhì)，在一定的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行灑水降塵，有效提高了空氣指標(biāo)。在建筑工地區(qū)附近，施工會(huì)導(dǎo)致?lián)P塵污染，揚(yáng)塵顆粒包含的細(xì)菌和病毒數(shù)量較多，在空氣中的流動(dòng)速度較快，對(duì)附近環(huán)境、附近居民和過(guò)往行人的危害較大。

4多功能智慧路燈的控制系統(tǒng)與設(shè)計(jì)

4.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

對(duì)于目前燈絲功能的局限性，裝置以燈絲為支撐，基于云技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的智能工業(yè)控制系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了結(jié)合綠色智能灌溉、l智能脫鹽等功能的智能燈絲城市系統(tǒng)燈桿主要由頂部垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)、嵌在燈管表面的太陽(yáng)能電池板、干濕組合式靜電清洗裝置、自適應(yīng)生態(tài)灌溉裝置和智能控制系統(tǒng)組成。

4.2智能生態(tài)灌溉模塊

智能生態(tài)灌溉模塊實(shí)現(xiàn)了控制平臺(tái)調(diào)控分析下綠色植物的高效科學(xué)灌溉，系統(tǒng)主要由電磁閥、可調(diào)霧化噴油器和過(guò)壓器組成。燈桿底部的自動(dòng)生態(tài)灌溉系統(tǒng)允許通過(guò)土壤濕度傳感器、無(wú)線探測(cè)網(wǎng)絡(luò)和電子控制臺(tái)自動(dòng)收集、傳輸、計(jì)算和控制管道中的循環(huán)水量。

4.3濕式光束凈化模塊

濕式凈化裝置主要由年號(hào)霧化噴油器、電磁閥、水準(zhǔn)儀和過(guò)壓器組成。年號(hào)霧化噴嘴采用不銹鋼制成，耐蝕性強(qiáng)，可以調(diào)整噴嘴尺寸以改變水流。磁鐵在管道中過(guò)壓自來(lái)水后，灰塵以水霧的形式噴射到環(huán)境中。裝置中的電磁閥開(kāi)關(guān)由系統(tǒng)自動(dòng)控制。當(dāng)系統(tǒng)收到空氣質(zhì)量狀況為嚴(yán)重或嚴(yán)重污染（空氣質(zhì)量指數(shù)大于200）的信息時(shí)，空氣凈化系統(tǒng)使用濕式凈化裝置和干式凈化裝置凈化環(huán)境中的污染物;當(dāng)空氣質(zhì)量指數(shù)小于或等于190時(shí)，將禁用濕式凈化裝置。此外，當(dāng)系統(tǒng)收到室外環(huán)境下雨或風(fēng)速高（風(fēng)速超過(guò)5.5米/秒）的信息時(shí)，濕式凈化模塊將自動(dòng)禁用。

5多功能智慧路燈的設(shè)計(jì)思路

5.1設(shè)計(jì)定位

1）模塊化設(shè)計(jì)方便裝卸，能實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景配置，方便更換燈頭和增減掛載設(shè)備。2）集成程度高集成多種信息設(shè)備、技術(shù)創(chuàng)新復(fù)合應(yīng)用。3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)規(guī)整強(qiáng)弱電設(shè)備分倉(cāng)安裝走線，布局緊湊合理。4）道路交通信號(hào)輔助給行人和車輛提供交通警示，保障出行安全。5）外觀符合地方特色根據(jù)地方文化添加圖案，突出特色。

5.2尺寸設(shè)計(jì)

根據(jù)整桿各部件的布局和內(nèi)部硬件的大小，整機(jī)尺寸設(shè)計(jì)，桿體總高12m，下段是正八棱桿體，壁厚5mm，中上段由4根方桿組成，頂部有法蘭盤，尺寸為400mm×400mm，用于安裝固定基站，燈桿底部法蘭盤尺寸為600mm×600mm，厚度為18mm，安裝孔距為φ424mm。

5.3材料工藝

材料采用低碳鋼Q235Q型，通過(guò)大型折彎?rùn)C(jī)一次折彎成型。桿體內(nèi)外壁通過(guò)熱鍍鋅防腐工藝處理，桿體表面使用室外用聚酯塑粉噴塑上色。

結(jié)束語(yǔ)

隨著智能路燈、多功能路燈系統(tǒng)技術(shù)與應(yīng)用的不斷發(fā)展，以及多功能路燈相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)等的發(fā)布與實(shí)施，我們相信智能路燈、多功能路燈將在智慧城市建設(shè)中發(fā)揮更多更有價(jià)值的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]顏重光.模塊化發(fā)展的智慧燈桿技術(shù)[J].光源與照明，2019（04）：37-41.

[2]孫媛.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧路燈增值服務(wù)分析[J].中國(guó)新通信，2018，20（21）：30.

[3]梁熹，多功能智慧路燈.四川省，四川華體照明科技股份有限公司，2017-12-01.

[4]劉棟.基于6LoWPAN的智慧路燈管控關(guān)鍵技術(shù)研究[D].湘潭大學(xué)，2017.

[5]左云鵬.基于ZigBee的小區(qū)新型無(wú)線路燈多功能監(jiān)控系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].廣西師范大學(xué)，2017.