智慧路燈建設的實踐與思考

劉義平，張明明，張 暢，荊松濤

(天津市路燈管理處，天津 300151)

智慧路燈建設的實踐與思考

劉義平，張明明，張 暢，荊松濤

(天津市路燈管理處，天津 300151)

城市道路路燈設施點位多、數量大、覆蓋范圍廣，本文提出了基于物聯網技術建設智慧路燈，以提高城市照明管理的智能化、信息化水平，節約能源和降低維護成本。分析了智慧路燈設施的屬性和優勢，提出了智慧路燈建設構想，闡述了智慧路燈的智慧化、增值化、載體化等主要功能，并列舉了國內智慧路燈建設實踐案例。最后，思考了智慧路燈建設過程中存在的挑戰和困難并提出了相關建議。

智慧路燈；智慧路燈建設；物聯網技術；主要功能

引言

城市道路照明是城市公共設施的重要組成部分，對完善城市功能、改善城市環境、提高人民生活水平發揮了重要的作用。而隨著道路路燈的數量越來越多，加大了能源的需求和消耗，同時對城市照明管理提出了更高的要求[1]。如何提升公共照明管理水平，保障城市道路亮燈率，節約照明設施運維成本，降低照明能耗；如何從原來的單一、封閉的控制方式向多元、開放的方式轉變，使得對于城市照明設備的管理和監控更加有效、便捷；如何發揮路燈資源特有的屬性優勢，挖掘新的盈利增長點等問題成為了路燈管理部門關心和思考的重點。近年來，隨著物聯網技術的發展及逐步成熟，基于物聯網技術的智慧路燈建設逐漸進入了路燈管理部門和社會大眾的視野并成為研究熱點，為降低城市照明管理成本、實現照明管理升級、節能減排以及融合城市公共服務系統提供了方向和著力點。

1 智慧路燈建設

1.1基于物聯網技術的智慧路燈建設

國際電信聯盟(ITU)發布的互聯網報告對物聯網做了如下定義：通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，將任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡，其核心和基礎仍然是“互聯網技術”。隨著智慧城市建設步伐的推進，物聯網設備作為智慧城市建設的關鍵設施增長迅猛，而城市中人口密集、空間資源稀缺，挖掘現有有效載體，構建共享共通平臺的需求十分迫切。

城市道路路燈設施點位多、數量大、覆蓋范圍廣、分布均勻，在電力管網資源和搭建網絡傳輸通道上優勢明顯。但目前路燈設施管理智能化、信息化程度較低，傳統的人工管理方式效率較低、運維成本較大、精細化管理不足，亟需應用物聯網等新一代信息技術尋求突破。

1.2智慧路燈屬性及優勢分析

當路燈與物聯網“相遇”，兩者互為補充，實現了物聯網設備有載體，路燈管理更為科學、高效、精益、智能。作為分布在城市中最廣泛、最均勻的物聯網，智慧路燈可作為智慧城市建設的最佳切入點和服務端口，優勢明顯，如表1所示。

1.3智慧路燈建設構想

物聯網的基本架構為感知層、控制層、網絡層和綜合應用層。應用傳感器技術、網絡技術、自動控制技術以及軟件技術，搭建基于物聯網架構的智慧路燈平臺。架構中每個路燈節點均是智能的，即每個路燈終端可以獨立運行，能自我實現數據信息的處理，調整和運行。基于上述功能，實現了人、物之間以及物與物之間交涉和聯系[2]。通過智慧路燈平臺，對路燈系統的資源進行綜合評估和實時調整，實現路燈設施管理的智能化。在此基礎上，進一步完善智慧路燈平臺體系，與其他物聯信息平臺對接融合，進而升級為整個智慧城市的物聯信息基礎設施平臺，為各種智慧應用提供載體、供電、網絡和平臺服務支撐，如圖1所示。

表1 智慧路燈屬性及優勢

圖1 路燈物聯到城市物聯平臺示意圖Fig.1 Street lighting to Urban IOT platform model

1.4智慧路燈主要功能

1)路燈管理智慧化?；谕晟频恼彰鲾祿旒爸腔燮脚_，實現快速準確的對城市路燈設施進行智能監測及控制，實時掌握路燈的運行狀態，使路燈運維人員能夠點對點針對性的養護，提高路燈運行質量和效率。實現對路燈設施運行狀態、路燈網絡結構、設施故障率、能耗、道路亮度及照度等指標進行分析和評估，為管理部門提供智能決策支持。

2)路燈功能增值化。路燈設施作為最密集的城市基礎設施，主要為服務百姓安全出行提供基本照明保障。智慧路燈的建設為路燈設施拓展了功能，立足于照明服務的前提，可集成無信通信微基站、電子廣告、環境信息收集、充電樁等功能，實現路燈功能的增值，為挖掘新的盈利增長點和發揮載體作用提供了基礎。

3)路燈資源載體化。城市公共基礎設施建設過程中存在的信息孤島、重復建設等突出問題。在智慧城市建設過程中，智慧路燈設施可充分發揮其屬性優勢，作為特有的有效載體，充分融合城市公共服務系統，有效解決重復建設等問題，并發揮其在智慧城市物聯中的作用，助力智慧城市建設。如智慧路燈設施可用于智能交通及位置服務、城市安全與公共設施管理、環境監測與災害預警、移動通信等[3]。

2 智慧路燈建設實踐應用案例

1)國網浙江電力推出“互聯網+路燈管理”云服務平臺。該平臺云端集中部署，以地理信息系統空間數據為基礎，具備接入2 400萬套路燈管理信息的超大容量，對路燈實現點對點精益控制，通過策略或人工遠程監控其運行狀態，實現路燈信息的集約化和可視化管理，可按需求定制功能。路燈管理人員通過云服務平臺，可以清楚掌握每盞路燈的地理位置，并對其改造情況、節能量、設備異常信息進行查看。并進行精細化控制，能效管理及分析。

2)天津市路燈管理部門開展的智慧路燈建設及相關合作。天津市路燈管理部門與天津公眾停車管理服務有限公司開展戰略合作，利用燈桿點位優勢接入中繼器和集中器點位1 816個，通過燈桿自建的組網進行信息的傳遞，助力“天津公眾”建立智慧停車云平臺，實現道路停車泊位實時信息的采集，如圖2所示；與天津鐵塔公司開展通信微基站智慧燈桿試點建設，實現路燈資源與通信資源共享，搭建智慧點，有效的降低基礎設施建設成本，如圖3所示。

圖2 網關接入示意及實物圖Fig.2 Schematic and real diagram of connection of gateway

圖3 通信微基站智慧燈桿Fig.3 Micro-communication base-station based on the wisdom lighting pole

3)蘇州市智慧照明實踐。基于智慧照明理念，蘇州市城市照明管理處結合照明管理工作中存在的實際問題，對照明監控系統進行全方位的升級改造，一方面利用監控系統的故障發現和處置能力，融合RFID、視頻監控、GPS監控等多種物聯網監控手段，引入工作流技術，建立照明故障處理的多角度全方位聯動體系；另一方面利用GIS 技術對空間數據的管理能力，將所有的照明設施和相關業務數據統一納入空間數據庫管理[4]。

3 智慧路燈建設的挑戰及建議

1)標準框架體系方面。標準化是支撐智慧路燈建設的重要手段，標準化可以有效規范智慧路燈的規劃、設計、建設、運行及設備制造[5]。而智慧路燈相關技術和市場尚處在不斷發展變化中，還涉及跨領域和跨部門制度支撐問題，目前標準化工作難度較大，框架體系尚未建立。建議加強多學科多領域的交叉融合，照明、市政、交通、公共安全等各管理領域協同，加快智慧路燈標準框架體系建設。

2)數據管理方面。隨著智慧路燈建設的逐步深入，信息量、數據量將急劇增大，龐大數據的管理、信息提取、分析等問題將給路燈管理部門帶來很大挑戰。同時，現有網絡架構和數據管理平臺也難以應對龐大的網絡系統負擔。建議加強智慧路燈管理頂層設計，加強數據分層管理，做好數據優先級分析、存儲及計算，完善數據安全管理。

3)智慧路燈認知方面。首先，政府對智慧路燈建設理解以及對公共資源整合重要性認識不足。

其次，路燈管理單位認為新增產品加大養護維修難度，對于新產品、新方式存在排斥。最后，城市照明是公共服務行業，推廣應用不易被感知[6]。建議強化政府職能引導，加強宣傳，依靠公眾對智慧路燈的理解和支持，促進智慧路燈建設。

4 結語

基于物聯網的智慧路燈充分發揮了路燈和物聯網的優勢并互為補充，具有“有電”、“有桿”、“有網”、分布均勻且覆蓋范圍廣的特點，在提高城市路燈管理精益化、信息化、智能化水平的同時，可作為構建智慧城市的最佳切入點和服務端口。國內關于智慧路燈建設的應用案例說明了智慧路燈建設在融合城市公共服務運行系統，實現公共基礎設施共建共享，有效減少資源消耗和浪費上是完全可行的，相信隨著我國科學技術的進一步發展，創新能力的進一步加強，政府公共管理部門的高效協同，智慧路燈建設大有可為。

[1] 孔繁宇，崔健博，鄒同元，等.基于地上地下數據的智慧照明信息系統總體設計[J].照明工程學報，2015,26(5)：14-18.

[2] 吳建建.路燈物聯網的系統實現[D].北京：北京郵電大學，2015.

[3] 吳貴才，黃躍輝，楊彤.智慧城市建設的全新視角——基于路燈的城市物聯網基礎平臺研究[J].城市發展研究，2013,11(20)：4-7.

[4] 葉峰，張治華.智慧照明及其在蘇州市的應用實踐[J].照明工程學報，2013,24(4)：44-47.

[5] 莊曉波，李文鵬，楊樾.智慧路燈標準體系框架研究[J].照明工程學報，2016，27(4)：12-20.

[6] 荊松濤，姜山，劉義平，等.關于智慧城市建設過程中智慧照明的思考[J].智能建筑與智慧城市，2017，(6)：52-53.

ConstructionandConsiderationofIntelligentStreetLighting

LIU Yiping, ZHANG Mingming, ZHANG Chang, JING Songtao
(TianjinPowerStreetLightManagementDepartment,Tianjin300151,China)

To improve the management intelligence and information management level and achieve the ultimate goal of energy and maintenance cost saving, this paper puts forward the construction of intelligent street lighting based on Internet of Things technology. Also, it analyzes the attributes and advantages of intelligent street lighting facilities, puts forward the idea, expounds the main functions of intelligent street lighting, such as wisdom, value-added and carrier, and enumerates the practice of domestic intelligent street lighting construction. Finally, we have considered the challenges and difficulties in the construction of intelligent street lighting and put forward relevant suggestions.

intelligent street lamp；intelligent street lighting construction；Internet of Things technology；main function

TM923

A

10.3969j.issn.1004-440X.2017.05.022