淺談小城市智慧路燈建設(shè)以丹江口市路燈建設(shè)為例

楊雨欣

小城市（縣城）是我市城市的基本單元，近年來，隨著城市化的發(fā)展，城鎮(zhèn)人口的增長，政府日益重視基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。而路燈從最基本的照明功能逐步擴(kuò)展，與微電子技術(shù)、單片機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能控制，具備了智慧城市的特性。大力開展智慧路燈建設(shè)，可以提高管理效率、降低運(yùn)行成本，已得到地方政府的高度重視。筆者利用2018年暑期在丹江口市的社會(huì)實(shí)踐，調(diào)查了該城市的智慧路燈建設(shè)。

一、智慧路燈發(fā)展背景

1.國內(nèi)智慧路燈應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)繁榮，城市化進(jìn)程加快，城區(qū)居民們逐步要求提高生活水平及環(huán)境質(zhì)量。城市路燈已經(jīng)從最初的照明功能，擴(kuò)展到兼顧美化和環(huán)保要求的多種功能。城市道路照明和城市的夜景照明已經(jīng)成為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理中的一項(xiàng)重要工作。

城市道路照明是方便城市居民的必備條件，而城市的景觀照明是一項(xiàng)塑造城市形象、意義非凡的工作。近年來，一些小城市小縣城的領(lǐng)導(dǎo)人，都從亮化找到了突破口，格外重視道路照明和夜景照明工作，以此打造城市名片。

然而舊式的路燈系統(tǒng)存在功耗大，燈桿、基座等公共資源得不到充分應(yīng)用的問題，也存在一些現(xiàn)實(shí)情況——城市路燈的巡查任務(wù)增多、維護(hù)量增大，但維修人員不足；維護(hù)費(fèi)用增加，社會(huì)成本過高；電費(fèi)支出過多，財(cái)政承擔(dān)相對(duì)因難；光污染現(xiàn)象嚴(yán)重……這些問題的產(chǎn)生無疑給當(dāng)?shù)氐穆窡艄芾聿块T各方面的工作帶來很大的壓力，急需加以解決。

伴隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和單片機(jī)技術(shù)在各行各業(yè)中的應(yīng)用，近年來基于單片機(jī)的路燈智能控制系統(tǒng)對(duì)城市路燈系統(tǒng)進(jìn)行全面的升級(jí)，不僅降低了運(yùn)行成本，而且實(shí)現(xiàn)了智能控制。據(jù)報(bào)道，江蘇洪澤縣城區(qū)從2015年起對(duì)總計(jì)3000余盞路燈進(jìn)行了智能化改造，該智慧路燈系統(tǒng)在提供道路照明的基礎(chǔ)上，還能夠支持危樓危橋監(jiān)控預(yù)警、城市大數(shù)據(jù)建設(shè)，以及WIFI信號(hào)、電動(dòng)汽車充電樁、應(yīng)急信息及時(shí)發(fā)布等功能。

智能路燈控制系統(tǒng)的推廣，不僅可以改變城建系統(tǒng)路燈管理部門傳統(tǒng)的管理服務(wù)方式，提高服務(wù)效率，更能實(shí)現(xiàn)智慧城市的豐富應(yīng)用，極大地提高城市形象，方便市民生活。

2.國外智慧路燈應(yīng)用

新加坡依據(jù)“智慧國家2025”計(jì)劃，對(duì)公共照明進(jìn)行“智能化+LED”升級(jí)改造，將全國110，000套現(xiàn)有的高壓鈉燈改造成含智能控制系統(tǒng)的LED智能路燈，包括計(jì)劃安裝近60萬個(gè)各種智慧城市傳感設(shè)備。

芝加哥實(shí)施“路燈桿+傳感器”工程，通過“燈柱傳感器”，收集城市路面信息，如空氣質(zhì)量、光照強(qiáng)度、噪音水平、溫度、風(fēng)速，檢測環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行城市數(shù)據(jù)挖掘。

斯德哥爾摩的 “全球智慧城市”項(xiàng)目，在通往市中心的道路路燈桿上設(shè)置了18個(gè)路邊監(jiān)視器，利用射頻識(shí)別、激光掃描和自動(dòng)拍照等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)一切車輛的自動(dòng)識(shí)別。借助這些設(shè)備，該市在周一至周五，6時(shí)30分至18時(shí)30分之間對(duì)進(jìn)出市中心的車輛收取擁堵稅，從而使交通擁堵水平降低了25%，同時(shí)溫室氣體排放量減少了40%。

此外，綜合報(bào)道還有哥本哈根的“智能芯片路燈”、美國加州圣地亞哥市尋找停車位和偵測槍聲路燈、柏林“路燈+充電樁”設(shè)計(jì)等，都說明智慧路燈具有極大的應(yīng)用拓展空間。

二、丹江口市路燈建設(shè)現(xiàn)狀

1.城市道路現(xiàn)狀

丹江口市現(xiàn)有城市人口20萬人，建成區(qū)面積28平方公里，是頗具特色的縣級(jí)小城市。目前共有主、次道路及背街小巷82條，其中主干道23條、次干道20條、支路及背街小巷39條。道路總長91400米，總面積2567317平方米。

2.城市路燈現(xiàn)狀

目前丹江口市城區(qū)現(xiàn)有路燈14234盞，景觀燈14224盞，17條隧道照明燈2500盞，路燈專用變壓器115臺(tái)，路燈控制箱175臺(tái)。線路總長230.6千米，總功率3140千瓦。功能性照明已覆蓋到城區(qū)的主、次干道和背街小巷。

3.智慧路燈建設(shè)現(xiàn)狀

丹江口市從2013年起用逐步開展“智慧路燈”建設(shè)，到2018年底，城區(qū)已安裝使用144臺(tái)具有遙控、遙測、遙調(diào)等功能的路燈遠(yuǎn)程智能化設(shè)備，鄉(xiāng)鎮(zhèn)10條隧道安裝9臺(tái)遠(yuǎn)程智能監(jiān)控設(shè)備，能夠準(zhǔn)確地對(duì)城市照明設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，終端的開關(guān)燈實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)監(jiān)控和管理，并及時(shí)反饋設(shè)備故障狀態(tài)。同時(shí)，在路燈桿上安裝多媒體顯示屏、天氣環(huán)境監(jiān)測設(shè)備3臺(tái)，安裝WiFi熱點(diǎn)100余處，將多功能集合在一起，路燈桿逐步走向智慧型。

4.優(yōu)勢對(duì)比

智慧路燈具備以下功能：

（1）遙測路燈電流、電壓等電氣參數(shù)、遙控開關(guān)路燈、遙視重要路段現(xiàn)場運(yùn)行情況等。

（2）監(jiān)測LED路燈芯片焊盤溫度或燈具殼體溫度與故障診斷。

（3）日光感應(yīng)或人車感應(yīng)的調(diào)光。

（4）根據(jù)燈具監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握異常路燈所在地點(diǎn)及異常原因，有目的地去檢修。

（5）在同一道路的照明標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)隨時(shí)間、車流的變化成為一種可變值。

（6）在一些人車稀少區(qū)域下半夜可以時(shí)控半亮，但人車通過時(shí)達(dá)到前方一定距離全亮，后方在幾秒鐘后恢復(fù)原定亮度等。

經(jīng)實(shí)踐，丹江口市路燈智能控制系統(tǒng)與非智能控制系統(tǒng)對(duì)比優(yōu)勢明顯。具體如下：

項(xiàng)目 智能控制系統(tǒng) 非智能控制系統(tǒng)操作控制路燈控制還停留在手動(dòng)、光控、時(shí)控等傳統(tǒng)方式運(yùn)營維護(hù)通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)定路燈自行開關(guān)時(shí)間能夠?qū)崿F(xiàn)路燈故障自動(dòng)上報(bào)，可以隨時(shí)查詢路燈開關(guān)狀態(tài)故障發(fā)現(xiàn)主要來源于巡檢人員上報(bào)，缺乏主動(dòng)性、及時(shí)行和可靠性，不能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、全面地監(jiān)控整個(gè)路燈控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況節(jié)能可以按預(yù)先計(jì)劃、臨時(shí)計(jì)劃、節(jié)假日、周、經(jīng)緯度、不同氣候、不同環(huán)境的情況下，對(duì)路燈進(jìn)行分區(qū)、分線路管理受季節(jié)、天氣和人為因素影響很大，無法根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置亮燈時(shí)間和照明策略，導(dǎo)致不必要的電能浪費(fèi)信息化路燈經(jīng)常該亮?xí)r不亮，該滅時(shí)不滅，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和查詢不方便可以隨時(shí)查詢路燈開關(guān)狀態(tài)、路燈故障自動(dòng)上報(bào)，可以生成電能報(bào)表

通過改造，丹江口市路燈運(yùn)營管理成本大大降低，原需18人超負(fù)荷巡線的舊式管理，現(xiàn)已只需2人排班監(jiān)管。

三、丹江口市路燈智能化改造的技術(shù)支撐

丹江口市目前依靠V3上位機(jī)來實(shí)施智慧路燈建設(shè)。

1.功能模塊。V3上位機(jī)功能模塊包含監(jiān)控中心、任務(wù)中心、設(shè)備中心、系統(tǒng)警報(bào)、資產(chǎn)管理、日志記錄、數(shù)據(jù)分析、故障亮燈率、系統(tǒng)設(shè)置。具體顯示的模塊也與權(quán)限設(shè)置有關(guān)。

2.各模塊的主要功能

監(jiān)控中心：主要是對(duì)集中器和終端設(shè)備等進(jìn)行一些基本操作，比如開關(guān)燈/調(diào)光/查詢等。主要有地圖和列表兩種形式。

任務(wù)中心：該模塊可用來設(shè)置定時(shí)任務(wù)、經(jīng)緯度任務(wù)以及經(jīng)緯度表的下發(fā)等，并可對(duì)已設(shè)置的任務(wù)進(jìn)行查看和修改。

設(shè)備中心：用來部署集中器以及終端等設(shè)備，設(shè)置集中器各項(xiàng)參數(shù)等，可設(shè)置設(shè)備在地圖上的位置，有地圖和列表兩種形式。

系統(tǒng)警告：主要用來查看項(xiàng)目中設(shè)備上報(bào)的警報(bào)信息、上位機(jī)警報(bào)以及其他警報(bào)信息。

資產(chǎn)管理：主要用來查看項(xiàng)目中一些設(shè)備明細(xì)和設(shè)備的匯總信息，統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目中設(shè)備的數(shù)量。

日志記錄：用來記錄設(shè)備以及上位機(jī)的操作信息，以備需要時(shí)可查看。

數(shù)據(jù)分析：該模塊主要是各類系統(tǒng)報(bào)表的查詢，可支持報(bào)表導(dǎo)出。

故障亮燈率：可在該模塊中查詢統(tǒng)計(jì)各個(gè)集中器下終端的亮燈率情況。

系統(tǒng)設(shè)置：可在該模塊系統(tǒng)設(shè)置包括項(xiàng)目、用戶、角色、員工等信息。

四、智能路燈建設(shè)的困境和展望

1.地方政府的困境。資金是當(dāng)前推廣智慧路燈的困擾因素，特別是縣級(jí)小城市，更顯突出。由于地方財(cái)力有限，地方財(cái)政基本處于保工資、保吃飯的狀況。建設(shè)智慧路燈既不是國家的強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)要求，也不是群眾迫切需要的民生工程當(dāng)務(wù)之急，僅僅是從節(jié)約電費(fèi)、節(jié)約人力資源成本方面考慮，因此，積極性并不高。

2.商業(yè)運(yùn)營的困境。智慧路燈技術(shù)已經(jīng)基本成熟，關(guān)鍵是要解決誰買單的問題。據(jù)調(diào)查，2018年，丹江口市計(jì)劃采取“EMC”節(jié)能運(yùn)營模式，改造城區(qū)4800盞高壓鈉燈、金鹵燈光源，擴(kuò)大智慧路燈覆蓋。用減少的能源費(fèi)用來支付節(jié)能項(xiàng)目全部成本，這種運(yùn)營方式需要企業(yè)先期獨(dú)立投資，積極性也打了折扣。此外，PPP模式和EPC總承包運(yùn)營模式對(duì)小城市來說并沒有吸引力。

3.功能擴(kuò)展的困境。正如前文所述，智慧路燈功能多樣，然而，在小城市來說，投入使用的僅僅只有節(jié)能、節(jié)約管理成本等很小一部分功能。其他功能擴(kuò)展也還有很大潛力。

4.形勢展望：智慧路燈大有可為

路燈是服務(wù)于城市照明不可或缺的公共載體，也是展現(xiàn)一個(gè)城市形象的“名片”。智慧路燈解決了道路增加、路燈增長后的管理痛點(diǎn)，正在從大城市“飛入尋常百姓家”，實(shí)現(xiàn)在小城市的普及。同時(shí)，智慧路燈又是智慧城市建設(shè)的一個(gè)切入口，路燈將成為智慧城市互聯(lián)IoT設(shè)備的關(guān)鍵平臺(tái)。

近年來，智慧城市新政頻出，國家和省級(jí)層面相繼出臺(tái)了《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014——2020）》、《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》、《湖北省城市建設(shè)綠色發(fā)展三年行動(dòng)方案》等，對(duì)智慧城市提供了政策支持。智慧路燈是智慧城市建設(shè)中的重要組成部分，預(yù)計(jì)未來會(huì)得到更多政策支持，在小城市推行智慧路燈已是形勢所趨。

五、結(jié)語

智慧路燈是智慧城市建設(shè)的一部分，它以提升照明的舒適化、人性化與智能化為出發(fā)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的精細(xì)化、智能化數(shù)字監(jiān)控，提升控制水平。隨著國家政策引導(dǎo)的加強(qiáng)，“智慧路燈”建設(shè)將在小城市得到應(yīng)有的發(fā)展。