智慧城市背景下的智慧路灯设计

智慧城市背景下的智慧路灯设计

摘要：科学技术不断发展最终将满足我们对未来智慧城市的所有要求，智慧路灯是未来城市生活重要设备。智慧路灯设计不仅仅解决城市夜间照明问题，路灯系统也是构建人与城市的桥梁。本文从系统架构、电气系统、灯杆系统进行了说明，并指出了智慧路灯设计的难点，同时提出了相应的建议。

关键词：智慧路灯；系统架构；系统应用

在拥挤的城市中，路灯照明给夜晚的生活增添了光彩，也满足了人们夜间出行的生活需求，是城市繁荣景象的重要体现。如何进一步发挥出路灯的作用，首先需要将智慧路灯和智慧城市的理念进行结合，探讨智慧路灯未来发展的方向。由于智慧城市的发展，很多信息科技已应用于城市路灯系统中，在互联互通的基础上，将智慧路灯的智能化服务有效的体现出来。

一、智慧路灯系统设计

笔者以自己参与的实际工程为例，根据智慧路灯系统的谈谈以自己的看法。

（一）系统架构设计

从整个系统的架构来看，主要分为三个层面，分别是平台应用层、网络通信层以及终端设备层。各个分层架构的特点如下所示：

终端设备层主要包含了大量的底层硬件设备，由智慧灯杆、箱变、供配电线缆等组成，通过这些底层的硬件设备提供照明，并实现数据采集以及信息发布等功能，同时还可覆盖无限网络、供配电等功能。

网络通信层是智慧路灯传输系统的信息传输硬件设备，由网络交换机、路由器组成，光缆通信设施、光传输设备等，网络通信层为平台应用层以及设备层，可以提供可靠、高校的信息传输渠道，根据不同传输通道，需要确定了具体的通信方式。。

应用平台则是路灯系统的控制端，平台应用包含了许多应用服务器和业务应

用系统，比如智能照明、智能交通、智慧生活等，同时平台的应用层面，包含了

数据处理、控制管理、信息推送等，这也是智慧路灯发展的关键。

（二）智慧灯杆系统设计

智慧路灯系统一方面需要保持高效的运营，另一方面需要根据实际的需求安

装各种类型的智慧应用系统，提供不同的智慧服务。

比如说在灯杆上安装能照明的监控装置、传感器、充电桩等智能化的模块设备，可以有效地节约资源。智慧路灯基本配置包含了通信模块、控制模块、灯杆

和LED光源，通过多种方式实现路灯的智能照明功能，并且根据道路具体的情况

进行灵活地配置。

根据智慧路灯及布置原则：不同场景下需要选择不同的路灯挂载设施，以实

现智慧路灯提供的服务功能的区别。比如在机动车绿化带区域可以设置具有通信

端口的智慧路灯，还可以设置其他的配置结构。在人员密集区域以及带有停车位

的区域，安装带有视频监控、充电桩的智慧路灯，还可以设置传感器以及广播端口。

（三）电气系统设计

路灯系统：灯具对于照明的效果有直接的影响，灯具不仅外形比较美观，并

且电气腔的防护等级不低于P44，防护等级不低于IP54。路灯控制主要是通过中

央控制器、光控、时控、手控等实现，智慧路灯设置了单灯控制器，根据设计好

的控制策略可以实现单灯控制。

供配电系统：供电方式采用箱式变电站供电，路灯、充电桩、红绿灯等均为

三级负荷。

接地系统：智慧路灯使用了TT接地系统，接地材料选择热镀锌扁钢接地极，将接地极和金属灯杆、外壳等级等进行焊接，保证智慧路灯系统接触良好。

（四）平台应用层设计

平台系统结构（底层结构）：智能路灯平台主要包括数据服务器、存储服务器、工作站、打印机、视频服务器，主交换机等，智慧路灯综合控制平台主交换

机和照明控制平台有系统主交换机，并且与智能平台进行连接，并通过软件转换

协议，使这两个数据系统相互连接，同时平台还可以为城市地球的公共安全、交通、市政等其他相关平台接口。

智慧照明应用系统（中层结构）：智慧照明应用系统包括照明策略设置、故

障报警、设备监测等子应用，具备以下主要功能。城市智慧照明系统包括照明策

略设置、故障报警、设备监控等应用，在实际的应用过程中需要实现以下功能：

一是实时获取灯具照明数据，分类数据，存储，形成智慧路灯运营的数据库，建

立电能监测数据，并提出节能优化建议。二是后台系统根据移动速度、天气条件、时间等制定调光策略。三是利用GIS内置功能，对系统中所有路灯的工作状态进

行搜索，并对故障灯进行精确定位，根据需求对相关的智慧路灯实行单灯控制。

四是结合大历史数据分析异常数据，确定故障类型、故障原因，提高故障分析的

准确性，并对其维修提出建议。

智慧监控应用系统（上层结构）：智能路灯的监控功能包括视频监控、网络

广播以及报警求助等功能，在平台上可以随时查看电子监控设备采集的监控画面，并且能够利用监控设备实现录屏、移动以及缩放等工作。还可执行人脸识别、违

章停车记录、报警监控等功能。

智慧交通系统（顶层结构）：一是交通控制模块对道路的车流量实时监控，

对后台收集的数据进行分析，绘制不同区间的交通趋势图，计算出交通拥堵系数，为市民的日常出行提供了数据支撑。二是配合资讯流通系统，动态显示泊车位的

使用情况，为市民提供停车指导服务。三是用户可以通过应用程序找到充电桩的

位置和使用情况，以及使用扫描功能使用充电接口为电动汽车充电。在充电过程中，可以实时显示模式、时间、电量和费用信息。

二、智慧路灯设计难点

由于智慧路灯系统涉及了多个系统，相对常规的照明设计，其特点主要体现

在以下几个方面：一是系统需求和资料收集，在确定路灯智慧系统的功能后，透

过各分系统有关的主管部分，收集文件规划、设计、审核等相关信息，子系统越多，数据资料收集的难度越大，但是这是智慧路灯系统设计的基础，必须要充分了解。二是智慧路灯设计需要各个部门互相协调沟通，每个子系统都有自己的任务以及职责，例如，天网系统一般使用PE管，而路灯管线大多数使用塑料管，再比如监控设备等都是由公安机关在后期安装。三是，确定智慧路灯的点位。智慧路灯系统需要集成子系统的功能，每个子系统设计都是由各个每个主管部门设计并委托施工单位施工，各子系统在实际工作中可能点位差异较，应梳理出限制灯配置中最重要的因素点位，对各系统中点位的位置进行初步调整，再与相关主管部门重新联系，最终确定灯具智慧点，这将是一个非常困难的过程。

三、关于智慧路灯建设的思考和建议

智慧路灯要依据城市的实际情况开展。目前，智慧路灯实现了10多项智能功能，选择功能要符合实际需要，不应追求大而全，功能集成越多技术越复杂，维护成本高。

智慧灯杆的建造应充分考虑后续使用过程中的职责分配，降低维护成本，各个部分需要适当的沟通，注意设计细节，最大限度地利用标准产品，降低维护难度和成本。智能灯杆需要灵活组合，采用模块化设计，而不是将所有系统完全集成到一个灯杆中，强制合并会导致效率低下。

结语

在已逐步实现的智慧城市生活中，通信技术、云计算技术等广泛应用，进一步提升了城市的智能化。智慧路灯就是其中一种，智慧路灯符合智慧城市绿色低碳经济发展的情况；体现城市的地域特色以及人文关怀，协助市政府引导公民的文明行为。

参考文献

[1]罗茶根,洪芸芸,张志海. LED智慧路灯在智慧城市中的应用[J].中国交通信息化, 2015, 000(012):135-137.