城市路燈建設(shè)與管理現(xiàn)狀及對(duì)策(1)

張宗磊

摘要：為了應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)，降低能源消耗，提高公共設(shè)施利用效率，建設(shè)新型智慧城市成為城市發(fā)展的重要方向。路燈是一個(gè)城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，也是城鎮(zhèn)居民生活中不可缺少的一部分。智慧城市建設(shè)速度不斷加快，涉及的內(nèi)容也很多，其中智能路燈的建設(shè)及其管理體系的建立與應(yīng)用尤為重要。目前，大部分城市的路燈都是人工管理，路燈發(fā)生故障時(shí)不能及時(shí)準(zhǔn)確定位檢修，需要人工逐個(gè)排查，造成資源上的浪費(fèi)。利用物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)的智能路燈系統(tǒng)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。因此，本文對(duì)城市路燈建設(shè)與管理現(xiàn)狀及對(duì)策進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：城市路燈建設(shè);管理現(xiàn)狀;對(duì)策

引言

隨著夜間照明系統(tǒng)及各種景觀設(shè)施不斷地發(fā)展，以往的人工排查設(shè)施及維護(hù)對(duì)相關(guān)部門是一筆耗時(shí)耗力的工作，缺乏有效的及時(shí)的預(yù)報(bào)故障排查機(jī)制，給相關(guān)部門造成了極大的經(jīng)濟(jì)支出。目前，隨著智慧路燈控制的不斷發(fā)展和更高效的智能端控制，既降低了成本也促進(jìn)了節(jié)能減排。本文旨在設(shè)計(jì)一種新型的智能路燈管理系統(tǒng)。與目前市場(chǎng)上的傳統(tǒng)路燈系統(tǒng)相比，該智慧路燈管理系統(tǒng)更符合現(xiàn)在城市需求，能源轉(zhuǎn)化率更高，也更符合我國(guó)基本綠色減排的基本國(guó)情。

1城市路燈建設(shè)與管理現(xiàn)狀

目前，部分城市在開(kāi)展基礎(chǔ)性設(shè)施建設(shè)規(guī)劃的過(guò)程中，均缺乏對(duì)路燈設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)工作的重視程度，導(dǎo)致路燈設(shè)施工作常被擱置滯后，沒(méi)有被囊括至城市整體規(guī)劃或具備詳細(xì)條例的規(guī)劃設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。在此種情況下，路燈設(shè)施工作不具備統(tǒng)一的布局方案，城市同片區(qū)不同路段的路燈設(shè)施布局比較混亂，甚至部分地段經(jīng)常存在缺燈少燈、重復(fù)建設(shè)等問(wèn)題。在開(kāi)展城市規(guī)劃工作的過(guò)程中，相關(guān)地方政府未對(duì)城市路燈設(shè)施的外觀做出明確要求，導(dǎo)致不同路段的路燈外形存在巨大差異，這種差異性會(huì)給居民帶來(lái)雜亂無(wú)章的感覺(jué)。城市配備路燈的造型顏色均不相同、擺放位置存在各種各樣的差異性，將會(huì)嚴(yán)重?fù)p害城市的整體形象，導(dǎo)致城市局部區(qū)域的美觀度顯著降低，給居民帶來(lái)城市中設(shè)施搭配不和諧的負(fù)面感受。

2基于物聯(lián)網(wǎng)的城市路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)由路燈節(jié)點(diǎn)模塊和網(wǎng)關(guān)模塊組成，路燈節(jié)點(diǎn)主要由以STC89C520單片機(jī)、以及各種傳感器構(gòu)成;網(wǎng)關(guān)模塊是由ESP8266模塊構(gòu)成。各個(gè)模塊相互鏈接、互相作用，傳感器收集數(shù)據(jù)，將其數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)接收到返回的數(shù)據(jù)后，對(duì)整體的設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行處理和相應(yīng)操作。

2.2軟件設(shè)計(jì)

在感知層中，溫濕度傳感器檢測(cè)路燈附近溫濕度并通過(guò)在單片機(jī)中處理打包后發(fā)送到串口通過(guò)網(wǎng)關(guān)模塊透?jìng)鞴δ馨l(fā)送給云端服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)云端和終端的通信。在網(wǎng)絡(luò)層，用ESP8266模塊作為終端和服務(wù)器的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，把數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)上傳到云端服務(wù)器。在平臺(tái)層中，是WEB和服務(wù)器之間的通信（共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)），平臺(tái)層服務(wù)器基于TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)和終端網(wǎng)關(guān)的通信。在應(yīng)用層中，用戶可通過(guò)訪問(wèn)相應(yīng)網(wǎng)址更改路燈工作狀態(tài)和工作模式，可以再LCD顯示屏顯示設(shè)置的開(kāi)關(guān)燈時(shí)間。

3路燈控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)通電后，先使系統(tǒng)初始化，然后讀取電鐵存儲(chǔ)器的特定地址。預(yù)先將設(shè)定好的數(shù)據(jù)采集時(shí)間、光照閾值等參數(shù)寫(xiě)入電鐵儲(chǔ)存器中，如果沒(méi)有預(yù)先設(shè)定，則將系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)寫(xiě)入電鐵存儲(chǔ)器的相應(yīng)地址中。如果系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)置了預(yù)定參數(shù)并處于工作模式中，系統(tǒng)收到采集時(shí)間的時(shí)鐘信號(hào)，MCU向傳感器發(fā)送采集指令，并將傳感器返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析和儲(chǔ)存，之后系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)工作模式，等待下一次時(shí)鐘喚醒。提前設(shè)定的采集總次數(shù)完成采集以后，系統(tǒng)會(huì)計(jì)算這些數(shù)據(jù)中的最大最小值以及平均值，這些數(shù)據(jù)中的代表值是光照均值，將其與提前設(shè)定的光照閾值對(duì)比分析。當(dāng)光照均值沒(méi)有達(dá)到閾值，則判定光照不足，然后通過(guò)路燈控制模塊打開(kāi)路燈或者調(diào)整路燈的光照亮度，當(dāng)光照均值大于光照閾值，則判定光照充足，然后關(guān)閉路燈或者調(diào)整路燈光照亮度。

4基于路燈的智慧城市信息化建設(shè)的相關(guān)應(yīng)用

4.1智能照明系統(tǒng)

路燈的使用非常普遍，但傳統(tǒng)的城市路燈耗電量很大，不但容易受季節(jié)和人為因素的影響，在維修操作過(guò)程中也存在一定的困難。因此，有必要建立基于智慧路燈的智能照明系統(tǒng)，對(duì)路燈進(jìn)行智能控制。城市照明系統(tǒng)具有智能化，不僅指城市路燈照明，還包括汽車照明，需要路燈照明與汽車照明相互配合。車輛在行駛過(guò)程中，在特定的天氣條件下，如霧霾、暴雨等，此時(shí)路燈不能完全實(shí)現(xiàn)照明功能，需要汽車燈光具有智能照明系統(tǒng)，可以根據(jù)道路情況智能改變，以提高車輛行駛的安全性。智能照明系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)做到以下幾點(diǎn)。首先，市政管理局作為“總經(jīng)理”，全面負(fù)責(zé)各區(qū)域路燈的建設(shè)，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)路燈的施工和管理進(jìn)行綜合考量、具體分析。其次，在運(yùn)行智能照明時(shí)，應(yīng)采用不同的通信手段和技術(shù)，如網(wǎng)絡(luò)載體，盡可能地節(jié)約能源，全面有效地提高公共照明的管理水平，同時(shí)注重可見(jiàn)光與紅外的融合，以保證路燈整體的照明性能。最后，應(yīng)用智慧路燈做好視頻監(jiān)控工作。通過(guò)智慧路燈的應(yīng)用，可以對(duì)視頻監(jiān)控中的格式進(jìn)行相關(guān)處理，從而保證路燈連續(xù)以及調(diào)光的需要，確保路燈節(jié)能效能和數(shù)據(jù)識(shí)別的準(zhǔn)確性，并將其傳輸?shù)街腔鄢鞘形锫?lián)網(wǎng)傳感網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，以取得更好的效果。

4.2智慧安防系統(tǒng)

智慧安防系統(tǒng)是城市信息化建設(shè)的重要內(nèi)容。該系統(tǒng)利用紅外感應(yīng)、高清攝像機(jī)對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上傳這些數(shù)據(jù)，通過(guò)全城的安全認(rèn)證，保證城市交通建設(shè)安全，穩(wěn)定整體城市社會(huì)安全秩序。在城市里，路燈鋪滿了各條街道、各個(gè)角落，充分利用它們，可以形成天然的影像監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。路燈照明安裝有安全模塊，它使用特有的光纖，集成街燈智能防盜模塊，內(nèi)建高清攝像機(jī)，利用GIS定位功能和RFID無(wú)線頻率識(shí)別功能，主管部門可以獲取路燈附近的數(shù)據(jù)并調(diào)整信息，防范突發(fā)事件。

4.3移動(dòng)通信與熱點(diǎn)覆蓋

智慧城市信息化建設(shè)實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)通信和熱點(diǎn)覆蓋，這樣可以減少基站整體設(shè)計(jì)的盲點(diǎn)，提升信息傳遞效率。另外，熱點(diǎn)內(nèi)容的覆蓋可以有效提升城市化建設(shè)效率，從而保證人們?nèi)粘Ｍㄔ挼臅惩āＴ诼窡羯显O(shè)置無(wú)線信號(hào)燈，可以為人們的出行帶來(lái)便利，同時(shí)有效減少了路燈建設(shè)成本。

5城市路燈建設(shè)與管理對(duì)策

5.1科學(xué)合理地完成前期布局工作

實(shí)際安裝過(guò)程中，路燈設(shè)施的間距以及高度是布局設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，路燈的高度應(yīng)與道路的寬度以及道路的實(shí)際用途相互融合，路燈間距的確定會(huì)受到路燈的實(shí)際照明功率以及機(jī)動(dòng)車道寬度等外界因素的影響。在現(xiàn)代城市建設(shè)的過(guò)程中，路燈設(shè)施的縱向間距大多為30～50m，路燈的間距不能過(guò)大。選擇符合實(shí)際需求的路燈間距，能夠極大限度地保障道路上的照度和照度均勻度，有效地避免斑馬效應(yīng)出現(xiàn)。在實(shí)際施工活動(dòng)中，相關(guān)施工人員需要充分貼合路燈的設(shè)計(jì)需要以及地方實(shí)際情況，科學(xué)合理地開(kāi)展布局工作，充分發(fā)揮城市路燈的應(yīng)有功能。

5.2加強(qiáng)建設(shè)管理工作

近幾年，我國(guó)對(duì)城市建設(shè)的投入力度越發(fā)提升，路燈在施工建設(shè)與管理上的完善程度飛速增加，但是在部分城市路段，還存留有未安裝路燈的情況。還有部分道路兩旁的路燈以及綠化帶處于相輔相成的態(tài)勢(shì)，給人帶來(lái)視覺(jué)觀感非常良好，但夜晚來(lái)臨后，道路兩旁的樹(shù)葉過(guò)于繁茂，導(dǎo)致路燈投射出的光亮被擋住，給來(lái)往的車輛和行人帶來(lái)巨大的不便，尤其在部分人流量較少的區(qū)域，燈光灰暗，經(jīng)常給過(guò)往的行人帶來(lái)不安全感。上述情況的發(fā)生原因?yàn)槁窡艚ㄔO(shè)與管理的投入不足，在實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，并未投入充足時(shí)間和精力，沒(méi)有完整具體的規(guī)劃，也沒(méi)有考慮多種外界因素可能會(huì)對(duì)路燈的正常工作造成的影響。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智能路燈在智慧城市中發(fā)揮著不可代替的作用，可節(jié)省大量資源，降低碳排放，具有良好的社會(huì)效益，在成本上，可節(jié)省人員維護(hù)支出，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]閆培平.智慧城市路燈遠(yuǎn)程管控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)[D].西安理工大學(xué)，2019.

[2]張坤.基于LoRa通信的城市路燈智能控制系統(tǒng)的研究[D].山東大學(xué)，2018.

[3]王飛文.基于物聯(lián)網(wǎng)的城市路燈智慧照明控制系統(tǒng)研究[D].南昌航空大學(xué)，2018.

[4]樓朝杰.城市智慧照明監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2017.

[5]范聽(tīng)聽(tīng).城市路燈設(shè)計(jì)的地域性研究[D].陜西科技大學(xué)，2017.