城市道路照明的智能控制系統應用研究

陳光耀，王昌江

[摘? ? 要]近年來，在社會經濟穩步發展的背景下，我國各大城市建設事業呈現了快速的發展態勢。道路照明是城市建設的標配，隨著信息技術、智能技術的日益成熟，城市道路照明系統也逐步朝向智能控制領域發展。因此，以道路照明與控制系統現狀問題及智能照明控制系統意義為切入點，分析城市道路照明的智能控制系統設計及應用要點，并對城市道路照明的智能控制系統應用發展進行展望，以提高城市道路照明智能控制系統應用價值。

[關鍵詞]城市道路照明;智能控制系統;意義;應用要點;發展

[中圖分類號]TP273.5 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）02–000–03

Study on the Application of Intelligent Control System of Urban Road Lighting

Chen Guang-yao，Wang Chang-jiang

[Abstract]In recent years， under the background of steady social and economic development， the construction of major cities in my country has shown a rapid development trend. Among them， road lighting is the standard of urban construction. With the increasing maturity of information technology and intelligent technology， urban road lighting systems are gradually developing towards the field of intelligent control. Therefore， this paper takes the status quo of road lighting and control system and the significance of intelligent lighting control system as the breakthrough point， and then analyzes the design and application points of intelligent control system for urban road lighting， and looks forward to the application development of intelligent control system for urban road lighting. This provides effective value suggestions for the improvement of the application value of the urban road lighting intelligent control system.

[Keywords]urban road lighting; intelligent control system; significance; application point; development

在現代城市建設過程中，城市亮化是非常重要的工作內容，能夠營造出優美舒適的城市環境，使城市形象得到有效提升。但同時，如果城市道路照明缺少智能控制系統的支持，也易使城市用電量大幅增加，使政府部門承擔一筆高額的財政費用，進而使城市日趨緊張的能源供需矛盾加劇[1]。對此，需在城市道路照明設計、建設過程中，重視智能控制系統的規范設計、科學應用。由此可見，圍繞“城市道路照明的智能控制系統應用”展開分析研究價值意義顯著。

1 道路照明與控制系統現狀及智能照明控制系統意義

1.1 道路照明與控制系統現狀

社會經濟的發展，帶動了城市建設事業的發展，作為城市建設中非常重要的工程項目之一，政府部門在城市道路照明工程項目建設期間，雖然取得了較多的成果，但同時也呈現了一些較為明顯的問題，具體體現在：

（1）光源類型存在單一化的問題，且新光源的使用占比偏低。部分城市道路照明建設工程采取高壓鈉燈，這種類型的燈具存在耗電量高、顯色性較差、壽命較短等不足，因此需采取長壽命的半導體照明技術取而代之。

（2）控制方法與管理措施較為滯后，信息化監控易受到人為破壞，而人工夜間巡查、市民舉報、定期檢修等傳統方式效率不高，易使道路照明建設的工作量極大增加。

（3）城市道路照明建設需投入一筆較大的養護資金，但部分城市在建設期間將資金投入到其他項目當中，對城市道路照明養護的資金投入不足，使路燈維護時效性難以得到有效保證，顯然這不利于現代化城市建設事業的穩步、可持續發展。

1.2 智能照明控制系統的意義

鑒于道路照明與控制系統的現狀問題，需合理利用智能照明控制系統，如圖1所示，整體系統采取“3+2”分層分布式結構，涉及的3層設備分別為路燈管理軟件、集中控制器、單燈控制器;涉及的2層網絡則分別為遠程網、局域網[2-3]。合理科學應用智能照明控制系統可起到多方面的價值意義，具體包括：

（1）使人力、物力資源得到有效節約，并使經濟支出得到有效控制。

（2）在對照明環境信息進行實時采集的基礎上，實現路燈照明的“按需照明”目標，避免不必要的照明浪費，節約照明能源，進一步節省照明開支。

（3）實現道路照明系統設備的可視化動態管理目標，促進道路照明系統管理水平的提升，使管理成本與維護費用得到有效減少。

2 城市道路照明的智能控制系統的設計及應用要點

2.1 設計要點

城市道路照明的智能控制系統高效科學應用的前提是做好系統優化設計，系統優化設計的要點包括：

（1）照明系統設計。對于城市道路照明智能控制，其本質即將相互獨立的路燈，選擇使用控制器，匯集到接入層當中，和集中控制器保持連接關系。利用網絡匯入至主干網當中進一步使實時信息傳輸到管理中線[4]。而控制中心機房，則負責部署服務器，通過軟件系統的應用，管理好相連接的路燈，管理的內容涉及：①開啟關閉;②光、色調節;③故障診斷;④能耗分析等。此外，還需規范管控移動終端。

（2）LED模具設計。對于LED模組，其規格一共有兩類，其中一類為和CSA標準相符的模組，能夠與標準市場提出的相關要求相符，其互換性較好;另外一種是和CQC標準相符的模組，也就是光引擎模組，效率頗高，能夠使不同特色場合的相關規范要求得到有效滿足。

（3）系統組成設計。對于城市道路照明智能控制系統，涉及四大部分，即：①感知層;②網絡層;③平臺層;④應用層。在系統照明控制方面，主要由PLC實現。以此為基礎，根據燈桿所處部位，使不同的智能感知設備得到有效融合，比如安防設備、多媒體顯示設備、城市環境監測設備、DFID設備、應急廣播設備等，進一步使智能燈網的管理服務質量水平得到全面提高。

（4）軟件開發設計。在智能控制系統當中，控制平臺界面為軟件部門的核心，基于整體系統當中，與其他個模塊保持協調一致，實現對平臺各功能模塊的管理及查詢，涉及：①充電樁模塊;②安防信息與信息顯示模塊;③發布系統模塊等。值得注意的是，智能控制系統的開放度很高，可使用API接口，和其他系統平臺之間實現有機融合，從而使系統的適用能力增強。

總之，在路燈智能控制系統設計過程中，需以物聯網技術為基礎，從而確保路燈照明智能化目標得到有效實現。當然，還需重視支持擴展、開放的整體構架的構建，和其他系統與管理平臺實現互聯互通，以此使城市道路照明智能控制系統目標得以充分實現。

2.2 應用要點

從城市建設工程角度分析，通過城市道路照明的智能控制系統應用，利用各類傳感設備，進行以智能照明為基礎的一體化平臺的構建，將以公共服務、電力、通信以及應用發布等融合在內的多功能集成于新產品當中，能夠使智能照明以及智慧城市協同發展目標得到有效實現。從城市道路照明的智能化控制系統應用要點層面分析。

（1）對于一些應用路燈智能控制系統的重要場所，比如道路、停車場、大型商業區等，需利用現代化科學技術，使路燈具體狀態得到全方位監控，包括PLC技術、NB-IOT技術、Lora技術、無線Wi–Fi技術和藍牙技術等，進一步通過相關技術的應用，結合監控結果，對路燈亮度進行合理調節，使路燈開啟、關閉控制效果得到有效提升，并使資源節約目標得到有效實現。

（2）在不同季節，需對路燈的色溫進行合理科學調節，提升路燈照明的舒適度、柔和感。以氣溫偏低的冬季為例，需應用暖色照明，將色溫控制在2 700 ～3 000 K。在氣溫比較高的夏季，則需應用和日光相接近的色溫，將色溫控制在4 500～5 000 K之間。并且，可對集成在路燈智能控制系統的其他多媒體設備合理應用，為社會大眾提供實時通訊、無線網絡等相關設施服務，滿足社會大眾的基本服務需求。

（3）此外，如果使用智慧照明監控系統，可結合每天日出日落時間以及光照強度，使路燈統一開關的目標得到有效實現，進一步使精確開關燈的目標得到有效實現[7]。當然，還可以合理應用單燈調光控制技術，以人流、車流實際情況，使按需照明的目標實現，使過度照明減少，進而達到節約減排的效果，使資源浪費極大降低。

3 城市道路照明智能控制系統應用的發展展望

從現狀來看，在城市建設發展過程中，路燈分組控制的效果不佳，總線制雖然控制精度頗高，但由于安全要求相對復雜，且需要付出很高的維護成本，因此大規模應用要求難以得到有效滿足。同時，將無線網絡作為基礎的系統，由于在信號穩定性方面存在較大的局限，因此需確保現代通信技術發展至足夠高的水平，才能夠在城市道路照明工程當中得到廣泛應用。而將物聯網作為基礎的單燈照明控制系統，安裝方便，且可以使信號傳輸的可靠性及穩定性得到有效保證，為目前城市道路照明建設非常適合的一種控制模式。

將物聯網技術作為基礎，將控制中心作為核心模塊，將終端控制器作為重點模塊，并將通訊設備與網絡作為紐帶橋梁，結合無線通信網絡、計算機控制系統、地理信息系統技術等，可使智能控制系統的程序化、模塊化、網絡化、智能化功能有效體現出來。在合理應用智能控制系統的基礎上，可實現對路燈的高效管理，使景觀亮化、樓體亮化系統穩定運行，進而使城市的整體形象得到有效提升。

值得注意的是，將物聯網作為基礎的單照明控制系統，無論是燈具色溫的調節，還是亮度的調節，均可基于整體路段精細到具體某一盞燈，然后精準定位路燈，實現對路燈狀態的準確檢測，使照明標準提高，使光源使用的穩定得到有效保障。而從城市路燈照明控制未來發展方向層面分析，需將時間、地點、具體應用場所作為主要參考憑據，將滿足相關要求的照度提供出來，使按需照明的要求得到有效實現。

在路燈光照度、多色溫控制方面，則需重視傳感器的開發研究[8]。同時，在路燈控制系統研究過程中，還需考慮車流量監測、雨水、超聲波、霧霾等新型傳感器的融合使用，利用各項傳感器所產生出來的信號，及時傳輸到系統終端，進一步使各段落的燈具得到有效控制，比如在對燈具的色溫、光亮度進行科學控制的基礎上，能夠使一體化的智慧控制平臺得到有效實現，以此使城市道路照明的智能控制系統應用價值得到全面提升。

4 結束語

在城市道路建設工作開展期間，照明智能控制系統的應用至關重要。但是，傳統模式下城市路燈照明控制存在一些問題。因此，需重視智能控制系統的應用，在了解智能照明控制系統構成的基礎上，掌握智能控制系統的設計要點，包括照明系統設計、LED模具設計、系統組成設計、軟件開發設計等。并且，還需規范應用智能控制系統，把控智能控制系統未來發展方向，以此使城市道路照明建設工作的質量水平能夠得到全面提升，進一步為我國城市道路建設事業的發展奠定堅實的基礎。

參考文獻

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[2] 李增勇，蕭倩美，何秀娟.智慧LED路燈在城市道路照明中的應用[J].機電工程技術，2021，50（7）：259-260，264.

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[8] 呂琪珺.淺析城市道路照明智能化關鍵技術[J].自動化應用，2018（6）：140-142.