智慧城市背景下的智慧路燈合理性設計

秦洪海

（石家莊市城市照明管護中心，河北石家莊 050021）

1 我國智慧城市及智慧路燈發展概述

智慧城市是一種先進的通信技術，對城市功能服務體系數據信息進行收集整合，利用信息的傳輸控制服務終端為城市居民提供相應的服務。在城市的各個角落，都能夠看到城市照明設施。目前智慧城市處于概念階段，但城市智慧化發展一直在推進中，在智慧路燈的設計和應用中已經取得一定的成果。

1.1 智慧路燈系統

我國在信息技術領域發展態勢迅猛，但智慧路燈設計領域發展時間較短，路燈控制系統方面依然存在問題。在管理方面缺乏經營謀劃，智慧路燈后期運行維護困難，路燈在發生故障時，相應的故障報修機制和數據收集延遲，導致路燈維修不及時，實際應用效果不佳[1]。高精密的電子設備在自然環境侵蝕下發生故障概率提高，如果相關技術無法突破，智慧路燈的應用會消耗巨大的人力物力，違背智慧路燈設計應用的理念。

1.2 智慧路燈數據分析

智慧路燈實現智能管理和智能運行的關鍵在于數據系統。在智慧路燈運行過程中，控制系統能夠根據周圍的環境變化和照明需求調節照明設施的工作狀態，實現人性化的城市照明，根本在于數據的收集、傳輸、分析、決策。檢測設備收集相關數據，通過通信系統傳輸到控制中心，經智能數據分析系統進行數據處理整合，判斷照明設備工作模式，將結果反饋到照明設備，控制照明設備提供照明服務。但在當前智慧路燈設計中，通信協議設計、控制軟件設計、數據處理程序設計以及路燈控制管理系統設計都存在技術問題，導致其實際應用價值不高，阻礙智慧路燈的普及應用。

1.3 智慧路燈互聯

智慧路燈是智慧城市建設的組成部分，智慧路燈運行管理需要擁有完善的管理體系，與智慧城市控制管理中心對接，在同一管理模式下實現自身功能價值。智慧城市建設過程中涉及智慧交通、智慧安防、智慧建筑等眾多領域和不同功能的設施，大量的信息處理工作和管理任務，智慧城市建設需要解決一些技術難題[2]。造前智慧路燈系統需要獨立設計開發，二者系統兼容存在一定的風險，對智慧路燈設計造成一定影響。

2 智慧路燈設計的必要性分析

2.1 城市智能化發展的必然趨勢

智慧路燈作為城市最基本的公共設施，與人們日常生活息息相關，智慧路燈的設計是實現城市智能化管理的基礎。當前城市發展節奏加快，在城市基礎設施管理方面投入的資源過大，對城市的發展造成嚴重的負擔。就城市照明系統而言，照明系統的日常運行需要設備的更換維修，投入大量的維護資金。通過智慧路燈設計應用，智慧控制系統的監測體能夠系完全取代人工路燈檢測維護工作，在路燈工作狀態異常時能夠自動報警，精準對接調動維護管理部門進行維修，降低維護成本。

2.2 降低城市能耗的有效途徑

隨著能源問題的日益嚴峻，我國可持續發展城市建設過程中，節能與環保是未來的主流趨勢，城市照明設備雖然經常被人忽略，但消耗的能源數量巨大。城市人流量分布不均衡，城市照明系統通常需要徹夜工作，傍晚的工業園區人員流動少，依然有照明設備運行，造成大量的能源浪費[3]。智慧路燈的設計應用，能夠通過智能控制中心的調節控制，對路燈的照明進行科學調配，提高能源利用效率。

2.3 提高城市照明質量

城市照明質量是影響城市生活質量的主要因素之一，在城市生活中，路燈作為公共照明設施隨處可見，但路燈能否正常工作是周圍居民最關心的問題之一，老城區樹木茂盛的街道適時開閉燈尤為重要，由于公共照明設備故障導致的人員傷害事件也時有發生。

城市照明質量在局部區域欠佳，例如路燈照明時段與照明需求不符，在夏冬季晝夜時間明顯不同，但同一個城市內傳統路燈監控一般統一開閉燈，時間相對固定，導致照明出現真空期。此外，部分照明設備長期使用后，設備老化照明強度降低，無法提供理想的照明服務，智慧照明將徹底解決城市居民生活的困擾。

2.4 打造城市照明景觀

智慧路燈的設計應用對于打造城市文化形象具有積極意義。隨著人們對城市景觀和環境的重視，城市照明設施已經成為城市夜景的重要組成部分，是彰顯城市文化內涵的重要平臺。

基于智慧城市的智慧路燈能夠提高城市照明景觀的科技含量，通過城市照明設施的控制，為人們提供更美麗的城市夜景。

3 智慧城市背景下智慧路燈設計

3.1 智慧路燈系統框架搭建及設計規劃

當前城市智慧路燈的發展和應用主要基于LED照明設備實現，城市傳統照明普遍更換為LED照明是實現智慧路燈系統的前提。智慧路燈系統框架的搭建與設計需要以智慧城市發展設計作為依據，以便城市智慧路燈能夠與智慧城市實現無縫對接。在智慧路燈框架中，主要包括照明終端（照明設備）、通信體系、中心服務器（包含數據處理以及網管）、照明監控終端等。

照明終端主要功能是提供照明服務，即城市智慧路燈采用的燈具設備；通信體系包括智慧路燈數據采集傳輸及控制中心指令下達傳輸；中心服務器是控制智慧路燈系統的核心。通過數據分析處理，實現對城市照明體系的統一管理與控制，與智慧城市控制系統進行對接，形成完整的城市智慧網絡體系。照明監控終端是保障城市智慧路燈系統正常運行的重要部分，通過其數據監控采集，對路燈工作狀態進行實時反饋，為服務中心指令下達提供數據支持。

3.2 智慧路燈數據系統設計

智慧路燈數據系統是支持路燈智能化運行的關鍵，數據系統是存儲路燈運行數據信息和控制中心指令的區域。在智慧路燈工作狀態下，通過監控終端采集的數據信息，經由數據中心處理整合，傳輸給服務中心。智能控制系統經過數據分析，對該處路燈下達相應的工作指令，控制路燈按照相應的工作模塊進行工作，實現路燈開啟、關閉和其他功能操作。在數據系統設計中，需要考慮數據的傳輸穩定性和指令下達的準確性，避免由于數據錯誤造成路燈工作異常，影響城市正常照明。通常智慧路燈數據采集系統以電壓電流為主，輔以紅外傳感器、溫度濕度傳感器、聲音傳感器等，通過對周圍環境信息要素的全面采集，科學制定照明方案。智慧路燈數據系統與城市安防系統實現互聯，通過城市監控體系確保智慧路燈正常運轉，選擇合理的照明方案進行工作。

3.3 智慧路燈邏輯功能設計

智慧路燈的邏輯功能是路燈能夠根據指令正常運行的核心技術。邏輯系統包含眾多內容以設備管理子系統、遠程監控管理子系統、照明策略管理子系統、數據分析管理子系統為主。

邏輯功能是系統運轉的關鍵，通過邏輯編程使其按照相應的模式進行運轉，發揮相應的功能，最終實現智慧路燈的安全運行。在邏輯功能機構設計中，需要考慮不同子系統之間的匹配。不同子系統并非獨立運轉，是通過數據的傳輸和信息的交互共同控制路燈的工作狀態，如果邏輯功能出現錯誤，路燈無法按照既定的模式工作，甚至導致智慧路燈控制體系癱瘓。除此之外，智慧路燈系統需要與智慧城市控制中心聯通，智慧路燈邏輯功能與智慧城市完美對接，避免城市照明體系獨立運行、與智慧城市系統脫節。

3.4 智慧路燈系統質量檢測

智慧路燈系統質量檢測是智慧路燈能夠正常穩定運行的重要保障。智慧路燈設計完成后，需要通過系統質量檢測判斷智慧路燈系統能否正常穩定工作。在系統檢測中，需要確定路燈應用環境的可行性，路燈是否能在相應的工作環境中穩定運行，主要針對路燈電子設備和系統穩定性進行測定。

通過傳統城市照明路燈的應用可知，城市照明設備故障發生概率較高，主要是由于照明設施設備長時間工作、受到惡劣自然環境影響等，所以智慧路燈設備應具備良好的環境抵抗能力與工作性能。針對智慧路燈數據傳輸系統進行檢測，確保智慧路燈數據傳輸體系具備高效穩定的傳輸能力。對智慧路燈的控制操作軟件進行測試，評價控制系統的可靠性與智能化程度，確定智慧路燈設計的完成效果。

4 結語

綜上所述，智慧路燈是城市智慧化發展的重要環節，是對人們生活影響顯著的基礎設施。在智慧路燈設計過程中，影響路燈應用和設計效果的主要因素集中在路燈設備的適用性、控制系統的智能性和數據系統的可靠性。通過對設計環節相關技術的突破，智慧路燈設計完成度將進一步提升，使城市照明體系更智能、健全，為城市居民提供更優質的照明服務。