國內外智慧路燈發展探析

何曉玲 陳澤娜 賴文娜 曾嘉洪 文 雅

（廣東白云學院，廣東廣州 510080）

隨著城市化水平的不斷提高，路燈的需求量和規模不斷增加，作為城市分布最為廣泛的道路基礎設施之一，路燈工程的建設影響城市的發展速度和質量。路燈的創新性發展，是其自身順應城市化發展的必然要求，也是推動城市化建設的需要。推動路燈創新，并與科技相結合，以高效節能、智慧化管理，推動智慧城市發展。相關人員設置了降凈路燈，降凈路燈結合廣東省部分工業區的環境設置，結合當地灰塵多、附近表面缺乏水資源導致塵土飛揚等情況，設置了一款新功能的智能路燈。降凈路燈集吸塵與灑水功能，灑水主要將空中的飛塵吸附并使其沉落到地面，吸塵主要針對地表附近的塵土，對其進行清除，兩種功能錯開進行、完美結合，形成一種新型的智能路燈，更好地實現空氣凈化。

1 研究綜述

1.1 研究背景

（1）城市化水平不斷提高，智慧城市不斷發展。

（2）國內外智慧路燈發展的浪潮。

（3）國內對環境保護及節約資源的重視程度不斷提升。

1.2 研究意義

日益增長的城市公共照明規模與傳統的公共照明管理方式產生了劇烈矛盾，傳統的城市道路照明系統存在管理方式粗放、能源消耗較大、運營維修效率低下、照明控制不靈活、管理難度和成本較高等問題。使公共照明設施進行智能化管理、提高運營管理水平、減少能源消耗，降低其運營成本是路燈產業及城市演進過程中必須解決的問題，也是智慧路燈的目的與意義。對國內外智慧路燈進行探析，有利于總結過去，在學習的過程中不斷創新發展[1]。

2 國內外智慧路燈的發展探析

2.1 當前國內智慧路燈的現狀

智慧路燈桿在2015年首次推出，2016年正式使用，目前均處于初期階段。根據數據統計顯示，2018年我國的智慧燈桿建設規模達到6 500根，整體市場規模較小、創新力度不足。在智慧城市建設的不斷推進及5G商業化浪潮的推動下，智慧燈桿可作為5G微基站的天然搭配，未來將會實現突破式增長[2]。

（1）遠程控制系統。

目前的遙感遙測發展形勢良好，目前可利用現有的遙感遙測技術對路燈進行遠程控制，遠程控制路燈的時間、亮度等，可通過太空的遙感衛星對重要路段的現場運行情況進行遙視，實現自動化管理。

（2）監測與故障診斷。

對LED路燈芯片焊盤、燈具殼體的溫度等參數進行監測與故障診斷。

（3）節能功能。

可結合周邊實際情況的亮度和人車感應進行燈光調控。

（4）維修功能。

利用自動反饋損壞路燈的地標，有目的性進行維修，減少巡查的人力、物力、財力，降低維修成本。

（5）亮度調節。

根據各個路段的照明要求設置亮度可變值，在不同的時間段根據車流量、人流量進行亮度調節。

由于凌晨時的行人與車輛的往來數量較少，車輛在行駛時會開啟車燈，為了優化資源管理，可在這個時間段內將路燈的亮度調減到70%，保證在黑夜中行人與車輛可清晰看清道路的情況，也能更好地進行節能。智慧城市與智慧路燈普遍適用于社會的各角落，不能只是空中樓閣或局限小規模測試場景，最新5G帶來智慧聯網與城市改造的效益較為明顯。智慧燈桿的改造需要解決基礎建設的時代交替問題，同時也需要搭配5G技術與成熟的商用運營環境，使新型的智慧路燈獲得成效[3]。

2.2 國外智慧路燈的現狀及功能

國外路燈最早起源于1417年，起初的目的是使倫敦漆黑的夜晚更明亮，倫敦市相關部門下令，要求在室外懸掛燈具照明，是路燈的初始形態。

紐約創業公司EnGoPLANET設計并在拉斯維加斯一廣場安裝了4盞智能路燈，在地面配備8塊動能發電板。電力主要由太陽能板提供，但當早上天氣較陰暗、晚上電池電力不足時，動能發電板可利用行人的腳步為電池充電。此系統不僅是一個路燈供電系統，廣場的閉路電視、手機充電站等也使用了同一電力系統。除此之外，其還有檢測空氣質量、溫度、濕度等功能。

國外還有許多國家進行了路燈的創新，如斯德哥爾摩的市政廳。斯德哥爾摩通過在工作日期間的固定時間內，對進出市中心的車輛采用收取擁堵稅的措施，降低交通擁堵的水平，還可以有效控制溫室氣體的排放問題。

智能交通的監視器、射頻識別、激光掃描和自動拍照等技術較為關鍵，可監控通往市中心道路上的車輛，可對其進行實時控制。2015年巴黎設計了一款路燈，其除了路燈基本的照亮功能外，可為過路行人提供可休息的座椅。鋁制的拱頂使燈光直接向下發散，確保了燈光的光度，可供路人休息。拱頂另一側是太陽能電池板，可以儲存連續照明3 h的電能，避免停電等的特殊情況。路燈上方設置了一個充電連接口，可以為行人的手機充電，此路燈適合安裝在山路間，為爬山人員提供座位，可以防止爬山人員手機沒電失去聯系。為了更智能化管理路燈，哥本哈根在路燈上安裝了智能芯片，城市管理人員可通過遠程遙控調節路燈亮度，為新能源汽車進行充電，燈泡達到使用壽命需要進行更換時，系統會自動進行提示。

2.3 國內外智慧路燈的對比

國內外路燈的發展均歷經了從人工管理到智能化管理的過程，路燈作為城市不可或缺的一項基礎設施，其市場需求量一直穩固增長。智慧路燈作為一項新興產業，近年來發展的現狀可觀，主要體現在智慧路燈的增長數量、智慧路燈的建設質量方面，智慧路燈的規模和城市覆蓋率在未來將保持高速增長。國外智慧路燈的建設起步較早，國外的智慧路燈有許多優秀的案例，積累了一些關于智慧路燈的建設經驗，我國應借鑒國外的創新之處，不斷更新智慧路燈承載的功能和服務。相比于國外智慧路燈的建設，國內的智能路燈的建設起步較晚，目前正處于起步發展階段。在相關部門的鼓勵下，我國智慧路燈領域隨著智慧城市和物聯網的發展，進度速度較快，國內智慧路燈的市場規模不斷擴大。國內部分城市已開始在城市基礎建設中試點智慧路燈，也有部分城市對普通路燈進行智能化改造。智慧路燈作為城市不可或缺、需求數量大且分布密集的基礎設施，是智慧城市的重要切入口，我國自2002年便將環境保護提上日程，截至目前環境保護依舊是我國的一個重要課題，降凈路燈的設置符合國家未來的發展方向。

3 降凈路燈的設想

3.1 降凈路燈的意義

降凈路燈具有照明道路、指引方向、充當路標、灑水降塵等功能，公路上灰塵較多，且灰塵中含有大量細菌，易影響人們的健康。為了減少空氣中飛揚的灰塵，會有灑水車經過將灰塵潤濕，減少空氣污染。灑水車在作業過程中，需要耗費大量時間成本、經濟成本，汽車尾氣排放影響環境。在路燈上安裝灑水器與吸塵器，可以減少空氣中灰塵的數量，避免污染環境，凈化空氣的質量。

3.2 降凈路燈的優勢

粉塵、煙和霧均為顆粒物，是懸浮在空氣中的微小固體顆粒。降凈路燈能夠水霧降塵，為行人提供舒適的空氣環境，可以通過吸塵器的吸塵口減少空氣中的有害物質的含量，減少對人們健康的影響[4]。隨著社會經濟的發展、科技水平的提升，越來越多的科學技術可以運用到道路建設過程中。5G在2019年開始試驗，截至目前5G技術仍在不斷完善，強化網絡兼容、協調合理規劃、滿足業務需求。將5G技術運用到降凈路燈，燈桿作為5G微基站，方便路燈的監控與管理，可促進商業5G的發展。降凈路燈可提供GIS定位服務，每盞路燈皆可在地圖上顯示位置，可對每一桿路燈進行監測，出現毀壞、電纜被盜、短路等現象時，可及時進行修理，提升了路燈的修理速度。

路燈是城鄉道路建設過程中投入量較大的建設設備之一，可在路燈上安裝車輛監控，明確車輛的行駛路線，有案件需要追蹤處理時，可加快追查速度。使用光學的方法或利用靜電感應，實現粉塵監測，粉塵濃度達到一定的值時，降凈路燈會收到吸塵的信息，開始實施吸塵。通過物聯網技術控制路燈相應的功能開關，也可通過人工進行監測，可將降凈路燈與現有的技術相結合，使降凈路燈更智能化。

3.3 優化降凈路燈的創新點

降凈路燈的創新點主要在降凈路燈上設置吸塵和灑水裝置，采用更節能的裝置進行安裝，排除斷電等不良情況，減少空氣中的灰塵，凈化空氣、美化環境，保障人體健康。

3.4 降凈路燈的應用潛力

由于城市工業區的違法排泄，使部分地區出現了霧霾等天氣狀況，危害人們的健康。降凈路燈的建設，可以降低環境污染對人們的影響，路燈可從空氣中直接吸取有害物質，在一定的時間段內進行灑水降塵，有效提高了空氣指標[5]。

在建筑工地區附近，施工會導致揚塵污染，揚塵顆粒包含的細菌和病毒數量較多，在空氣中的流動速度較快，對附近環境、附近居民和過往行人的危害較大。降凈路燈的建設，灑水噴霧可使空氣中的污染顆粒物以較快速度沉降，吸塵可減少空氣中的污染顆粒物，有效提高空氣質量，維護生態環境，保障人體的生命健康。

4 結語

智慧路燈是智慧城市的最佳入口和服務端口，打造智慧城市可以從智慧路燈作為切入口。城市照明、能源消耗和維修成本在城市照明建設中均較為關鍵，智慧路燈的發展應將經濟效益和環境效益相統一，在逐步提高路燈照明效益和其他使用效益的同時，不斷減少能源損耗、降低維修成本。智能路燈應朝高效、節能、綠色、健康方向發展。降凈路燈滿足一燈多用，且具備按需提供照明、高效節能環保等特點，其市場發展潛力大，社會效益突出，對促進智慧城市構建具有重要的意義。