城市道路照明智能控制系统实践应用

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【摘要】针对城市道路照明，在简述照明控制现状的基础上，对城市路灯智能控制系统的设计、应用与未来发展进行深入分析，旨在为系统实际应用和充分发挥应有作用效果提供可靠参考借鉴。

【关键词】城市路灯；照明控制；智能控制

城市中的路灯是城市照明系统主要组成部分，路灯照明控制不仅对照明功能的实现有直接影响，还决定了照明的节能。因此，有必要在引入物联网技术的基础上，建立路灯照明智能控制系统，并将其合理应用于实践，以发挥理想效果。

1城市路灯照明控制现状

光是大部分生物生存基本需求，在地球上经过漫长发展，人类对光的利用从火开始，期间经历了蜡烛、油灯、白炽灯等多种类型，表现出人类对光的利用正趋于多样化。在过去的照明控制中，主要是对光的强度与分布实施控制，以实现节能和舒适等基本目标。对于照明控制的方法，截至目前共经历以下四个阶段：第一阶段为分组控制（回路控制），这是现在应用最多的方法，采用线束的方式，使多个灯具处于同一回路，或处于不同的回路来控制，比如通过石英钟实现半夜灯的隔盏亮；第二阶段为区域控制，它的特点是按需供给，适用于大型公共区域，如停车场、教师与宾馆，在分组控制回路中采用不同的传感开关，当使用率相对较低时，对某些回路进行调节，从而实现节能的目标；第三阶段为集中控制，目前我国部分地区的隧道与路灯控制都实现了集中控制，其最大的特点在于引入了数字通讯系统，比如PLC电力载波；第四阶段为智能控制，如时下比较主流的智能家居和楼宇等，都属于智能控制，其主要特点在于以物联网技术为基础[1]，比如NB-IOT、Lora、ZigBee、Wi-Fi、蓝牙等。路灯控制在控制领域属于全新事物，控制系统功能方面的需求正处不断挖掘状态，现在主要集中在节能和便捷两个方面。现阶段已达成以下共识：①对于路灯控制，借助单灯、全体及分组等措施实现路灯远程开启与关闭和调光的有效控制；②对于情景控制，对路灯的实际工作情景进行自定义设置，并制定有效的控制策略，以达到无人值守目标；③在数据采集方面，对所有路灯实际工作状态数据进行实时采集，然后上传到服务器当中；④在路灯管理方面，对所有和路灯有关的反馈数据进行集中统计与分析，然后根据分析结果形成维护报警及相应的数据报告，供维护人员随时使用；⑤借助GIS系统，对路灯与其附属设备进行定时定位，以保证可操作性。除此之外，在和大量的客户相接触以后，很多客户都会提出更高的要求，比如对配电箱的控制。基于此，现在很多省市都能对配电箱实施三遥控制，具备一定示范作用。

2城市道路照明智能控制系统

2.1系统设计

2.1.1照明系统城市道路照明智能控制实际上就是把相互独立的路灯采用控制器，汇集至接入层，与集中控制器相连；然后通过网络汇入到主干网中，将实时信息传输至管理中线。控制中心机房对服务器进行部署，采用软件系统对所有相接的路灯进行管理，包括开启关闭、调光调色、故障诊断和能耗分析，同时对移动终端施以灵活的管理控制。2.1.2LED模组LED模组共有两种规格，其中，第一种是与CSA标准相符合的模组，可达到标准市场提出的要求，具有良好的互换性；第二种是与CQC标准相符合的模组，即光引擎模组，具有很高的效率，可满足不同特殊场合提出的要求[2]。2.1.3系统架构设计城市道路照明的智能控制系统主要由四部分组成，即感知层、网络层、平台层、应用层。系统的照明控制以PLC为主；在此基础上按照灯杆的位置，对不同的智能感知设备予以融合，包括安防设备、多媒体显示设备、城市环境监测设备、RFID设备、应急广播设备。以此为智能灯网的形成提供良好管理服务。2.1.4软件开发对于智能控制系统，其软件部分即为控制平台界面，在整个系统中保持统一，可对平台上的每个功能模块进行管理与查询，包括充电桩、安防信息与信息的显示及系统；具有很高的开放度，均可采用API接口与其它系统平台之间实现融合，表现出极好的适应能力。以物联网技术为基础的路灯智能控制系统，能使路灯照明真正实现智能化。此外，建立一个支持扩展且开放的整体构架，和其它系统和管理平台之间进行互通互联，能进一步推动智慧城市建设与发展[3]。

2.2系统应用

一直以来，我国都高度关注各类资源的节约与自然生态环境保护，提出了很多和资源节约及环保有关的政策。如今，LED技术快速发展，不同的控制技术都越来越成熟，以其为基础的智能控制正在多个地区日益铺开。除此之外，各类传感设备具有的功能越来越成熟，且价格不断降低，可为互动感知层等的构建提供便利。构建以智能照明为目标的一体化平台，把包含公共服务、电力、通信与应用等在内的多种功能都集成于新产品当中，从而为智能照明与智慧城市构建及发展奠定良好基础[4]。在大型商业区、道路及停车场等部分引入路灯的智能控制系统，借助PLC、NB-IOT、Lora、ZigBee、Wi-Fi、蓝牙等技术对所有路灯的实际状态进行监控，并根据监控结果调整亮度，以此达到人来时灯亮和人走时灯灭的良好控制效果，实现资源节约。另外，在不同的季节调节路灯的色温，使灯光照射更为舒适。例如，在气温较低的冬季，应使用温暖色温，按照2700-3000K的范围严格控制；而在气温较高的夏季，应使用与日光相接近的色温，按照4500-5000K的范围严格控制。利用集成于路灯智能控制系统的其它多媒体设备，能及时且准确地为广大群众提供包含实时通讯、无线网络等在内的多种服务设施[5]。另外采用了智慧照明监控系统，可以根据每天的日出日落时间、光照强度来实现对路灯的统一开关，真正实现精确开关灯。通过单灯调光控制技术，根据人流、车流来实现按需照明减少过度照明，从而实现节能减排，减少资源浪费。

2.3系统发展

通过以上分析可知，分组控制已无法满足现阶段城市建设与发展要求；总线制尽管有很高的控制精度，但因安全过于复杂，需要很高的维护成本，所以无法满足大规模应用要求；以无线网络为基础的系统，因信号稳定性有很大局限性，所以需要通信技术发展到一定程度以后才能真正用于工程实际；以物联网为基础的单灯照明控制，不仅安装十分简单，而且能保证信号传输可靠性，所以是现阶段城市建设最适宜的控制方式。本系统是一个以物联网技术为基础，以控制中心为核心，以终端控制器为重点，以通讯设备和网络为纽带，综合无线通信网络、计算机控制系统、物联网技术、地理信息系统技术，以先进的计算机技术为保障的程序化、模块化、网络化、智能化的智能控制系统。通过此系统，可有效管理路灯、景观亮化、楼体亮化系统的运行，为城市美丽的夜景又增添一道风景。并且采用以物联网为基础的单灯照明控制系统，灯具色温与亮度等的调节可以从整个路段精细至具体某一盏灯，并对路灯进行精确定位和状态检测，以此在实现照明标准、保证光源正常使用等目标基础上，以时间地点和具体的应用场合为依据，提供满足要求的照度，达到按需照明的要求，这是未来很长一段时间城市路灯照明控制主要发展方向[6]。路灯光照度与多色温控制需要以做好传感器研究开发作为基础，在这种情况下，除了光照度和温湿度等普通传感器，车流量监测、雾霾、雨水和超声波等新型传感器也会进入到以物联网为基础的路灯控制系统，上述传感器产生的信号，都能传输至系统的终端，进而对不同段落中的所有灯具进行控制，包括色温和光亮度，以此形成完整的智慧控制平台。

3结束语

综上所述，采用路灯智能控制系统可以对于城市路灯照明予以有效监管，还能帮助市民及时获取相关信息，为用户在这一项目基础上进行其它服务开发和集成提供支持。另外，利用模块化应用集与API接口，使公共服务平台具有良好的开放性，使网络具有良好的可扩展性，进而为大面积部署和应用领域不断扩展奠定良好基础，提供可靠技术支持，最终实现智慧城市建设根本目标。对于灯具的智能控制，它是照明技术和信息技术充分融合的新型系统，也是现阶段技术集成新领域，表示着照明正不断向三化方向发展，使照明及其控制的产业范围得以显著拓宽，有着良好的发展前景。

参考文献

[1]金香芸.探讨城市路灯照明智控制系统的实践应用[J].建材与装饰，2019（31）：214-215.

[2]周科，周爱农.山地城市路灯智能控制模式应用研讨[J].建筑电气，2019，38（8）：97-99.

[3]梁宁.浅析我国城市路灯照明智能控制系统的应用[J].中国新通信，2019，21（15）：81.

[4]孙之明.新型智能路灯控制系统设计研究[J].中国设备工程，2019（10）：144-145.

[5]赵璇，黄立玲.城市路灯照明智能控制系统的应用[J].电子技术与软件工程，2019（6）：104.

[6]张田.城市路灯节能在路灯管理中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2019（7）：53.

作者：吴贵东 单位：河池市路灯管理处