后扶貧時代一種智慧路燈燈桿設計

徐生龍，崔玉萍

隨著脫貧攻堅的結束，鄉村振興的開始，鄉村振興要求發展綠色經濟，使農村人居環境更加舒適。在古浪縣黃花灘移民區全部采用 LED 路燈照明，LED 路燈以定向發光、功率消耗低、驅動特性好、響應速度快、綠色環保等優勢逐漸得到廣泛的應用。此燈具可吸收太陽能并轉換為電能加以利用起來的太陽能LED 路燈已經開始得到應用，它可以在白天利用太陽能對蓄電池進行充電，在晚上則利用蓄電池中的電能點亮LED 光源，同時太陽能LED 路燈的應用還可以得到進一步的擴展，如太陽能LED 路燈一般安裝在高處，高處具有極佳的監控角度，具有廣闊的監視視野，適合擴展路燈的各項功能，如擴展無線手機信號（5G）微基站安裝等功能。

1 LED 路燈介紹

本項目以路燈燈桿為載體擴展各項功能，以達到在不同領域的應用。LED 為發光半導體組件，具有半導體元器件的電學特性和照明產品的光學特性且 LED 芯片被封裝在環氧樹脂里面，比燈泡和熒光燈管更加堅固，燈體內也沒有松動的部分，不易損壞。LED 被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節能、環保、壽命長、體積小等特點，廣泛應用于各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市鄉村夜景等領域。本項目所研究LED 景觀燈正式在通用照明領域的應用，利用發光二極管的直流驅動特性，建立基于物聯網智慧路燈控制系統，由LED燈具、太陽能電池板、蓄電池、控制器及輔材組成，利用太陽能光伏組件在白天利用太陽光發電，將發出的電通過控制器存儲在蓄電池里面，晚上再通過控制器智能控制，利用蓄電池的電驅動LED 發光，達到系統運行的目的，整套系統可以實現自動控制充放電、時間控制、亮度控制、防雨控制等，且整套系統為太陽能系統，不需要額外通電，在節能的同時，可以實現一盞燈獨立運行的功能。系統還設置了智慧照明系統所需的接口，可以實現PM2.5 動態監測、智能充電樁、停車計費等附加功能，真正實現大數據下的智慧照明。

2 創新點

1）本技術主要開發LED 照明技術的智能化應用，信號全覆蓋等附加功能，真正實現大數據下的智慧照明系統。2）采用全新的LED 智能驅動器，由鋁合金外殼，能將熱量快速平衡，達到熱平衡并迅速散發出去，保證了整套系統的安全穩定運行，驅動方式采用恒流驅動，恒流二極管能實現寬電壓范圍內的恒流輸出，并具有很高的動態阻抗，能實現LED 發光體的發光亮度均勻、穩定、無頻閃。

3 指標及應用

1）技術經濟指標：本項目產品的成功應用，將大大減少道路照明燈具的功率，可以省去因傳統景觀燈所需的變壓器、電纜敷設的材料費及人工費，具有較好的經濟效益。

2）應用推廣情況：本項技術在使用過程中不斷進行系統優化，目前技術已較為成熟且具有國內領先水平，已成功應用于各類LED 太陽能景觀照明產品，成功應用于武威市部分主次干道景觀照明工程及鄉村周邊照明工程，尤其是在電力設施輻射不到的新農村鄉村道路得到廣泛應用。

4 設計路燈燈桿擴展功能

首先要考慮的是如何利用低功率、高光效的照明產品來代替傳統的日光燈管，使其達到節能降耗的目的，其次為燈具的安全性，通過采用低壓直流驅動技術來解決這一問題，傳統燈具采用交流斷路器和時間控制開關來實現開關控制，不能實現單燈獨立控制、功率調節等功能，在施工過程中需要大量的人工和設備來為燈具敷設電纜、架設變壓器等，制造安裝成本相對較高。

針對以上存在的諸多問題，首先需設計一種多功能路燈燈桿，融合各種功能，方便拆卸，實現綠色環保、節能降耗、智能控制等。

5 路燈燈桿設計

多功能路燈燈桿設計如圖1、圖2、圖3 所示：

圖1 路燈燈桿

圖2 齒條部分

圖3 遮雨蓋部分

一種智能控制路燈燈桿設計，包括燈桿（1）、鎖緊螺栓（12）和T 型螺栓（19）。其特征在于：所述燈桿（1）的一側安裝有固定板（8），所述固定板（8）內設置有方形孔（16），所述方形孔（16）的內壁上設置有齒條（17），所述固定板（8）上設置有滑塊（9），所述滑塊（9）與齒條（17）嚙合在一起，所述滑塊（9）的一端連接有連接桿（10），所述連接桿（10）的一端安裝有LED 路燈（11），所述滑塊（9）的另一端連接有轉動主軸（2），所述轉動主軸（2）的一端安裝有小轉輪（3），所述燈桿（1）的另一側固定有大轉輪（5），所述大轉輪（5）與小轉輪（3）之間通過皮帶（4）傳動連接，所述燈桿（1）的頂端安裝有腳座（13），所述腳座（13）上安裝有遮雨蓋（15），所述遮雨蓋（15）的表面設置有太陽能電池板（18），且遮雨蓋（15）與太陽能電池板（18）通過T 型螺栓（19）緊固連接擴展無線手機信號（5G）微基站安裝、新能源 汽車智能充電栓、無線Wi-Fi，電子監控、城鄉環境感知、應急廣播等功能。擴展新能源汽車智能充電栓、宣傳指示、電子廣告屏、一鍵求助等功能與現有技術相比，本路燈燈桿的有益效果是：本路燈燈桿結構科學合理，改善了傳統路燈功能較為單一，維修和拆裝不方便的特點，使用方便；由于滑塊的一端通過連接桿與LED 路燈相連的，而滑塊與齒條嚙合在一起，大轉輪通過皮帶與小轉輪相連的，同時小轉輪通過轉動主軸與滑塊相連，手動轉動大轉輪可使LED 路燈在固定板上進行移動，從而方便對LED 路燈的拆卸和維修，提高了市政鄉村工程路燈的實用性；通過燈桿的頂端設置有遮雨蓋，遮雨蓋可以避免灰塵以及雨水對LED 路燈的侵蝕，延長LED 路燈的使用壽命，同時遮雨蓋的底端設有兩個反光板，反光板可以將LED 路燈照射的燈光反射出去，提高LED 路燈的照射效率；通過遮雨蓋的表面安裝有太陽能電池板，太陽能電池板可以將太陽能轉變成電能持續為LED 路燈提供充足的電能，使鄉村路燈的適用范圍更廣。

6 結語

基于物聯網的智慧路燈控制系統從智能調光、節能、快捷維護和方便人民等角度考慮，可以選擇此路燈燈桿，以現有的路燈設施為載體、無需再單獨鋪設線路，應用低壓電力載波通信技術（PLC）和GPRS/CDMA 技術等，既實現對路燈的遙控和管理，又提供諸多公共服務，為生態移民區人們打造安全、舒適、便捷的生活環境，使人們體驗豐富的生活樂趣。