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摘要：国家城市基础建设的快速发展是国家整体经济建设迅速发展的重要体现形式。随着国家经济和高科技技术的高速发展，各大城市已明确有关智慧城市的计划方针，智慧城市的建设也正在有条不紊的推进中。随着智慧城市的推进，人们的目光也正逐步关注到智慧照明的领域，智慧照明系统在智慧城市的智能化、智慧化的建设中也有着举足轻重的重要，是建设智慧城市的重要组成部分。
关键词：智慧照明;系统设计;物联网
引言
高科技技术的快速发展使我国各行业有了新的发展机遇和发展空间，改善我国民生[1]。城市照明系统是城市公共基础建设的重要组成，与人们的生活息息相关。城市照明，居民出行，城市交通的有序性等都依赖着城市照明系统[2]。目前我国城市照明系统维护设备成本过高，浪费资源，甚至给维修人员造成风险等问题。在智慧照明系统中，我们利用物联网传输和感知技术，监控和远程管理配电系统和信号传输系统，可实现自动调节路灯亮度，出现故障时紧急报警，防止灯具线缆被盗，远程抄表[3]，从而减少资源浪费，降低维护成本，避免风险。能更加高效的管理城市的照明系統。
1智能照明技术概述
智能照明系统的建设目标主要包括智能控制效果好、改善照明环境、节能环保等。其中在智能控制方面，依托智能调控、传感器技术等，使其能够在照明系统工作期间进行实时监控，依据现场传感技术，得到一年不同时令、一天不同时段的自然光照条件下的环境参数，对照明灯具进行智能化控制（如调频调压调电流、分时段控制等）[4]，确保照明系统可根据环境条件的变化进行照明亮度及时间的智能化自控，避免过度照明，为多样化的城市场景及人群营造人性化、舒适健康化的照明环境。在节能环保方面，通过智能照明的分时段点亮熄灭控制及调光技术，合理控制照明时间及照明亮度，有效控制电能损耗，合理避免城市照明系统工作期间的光污染，达到显著的节能环保效果。
2智慧照明系统设计
2.1智能监控管理
（1）远程开关，智慧照明系统会采用安装光照度智能开关，在后台通过时空和光控的结合方案，根据需求，合理的分时段调光，智能自动控制开关灯。
（2）调光控制，智慧路灯均配置单灯控制器，路段设置一处集中控制器[5]，智慧照明系统将根据路灯的控制要求不同，实现单一灯具控制、单一回路控制、单一道路控制、单一片区控制，控制范围可根据实时需求动态调整。智慧照明系统可对外预留控制接口，联动消防、公安、医疗救护等部门，可根据需求动态调整道路照明，助力智慧城市发展。为实现节能城市发展目标，城市管理者通常在后半夜降低路灯功率，在特定情况下车流量短时间较大时，可依据车流量传感器监测到的实时路况数据临时调高路面照度，实现节能与道路安全的统一。结合长期运营数据，可制定符合特定路段的动态控制策略，实现控制功能的全面化和控制逻辑的多样化。
（3）GIS地图，基于GIS城市地图，灯具、路灯箱变、控制器、交换机等设备可以附着于地理信息系统，通过扩展信息显示和命令执行窗口，实现可视化操作。GIS地图可实现地图缩放、设备状态显示、设备操作、配电系统状态显示、故障提示、资产管理、数据调取与保存等统一操作。GIS地图支持实时更新、可自定义路段范围、划分片区、职责到人，实现平台、设备与人的统一。
（4）故障报警，设备故障时，系统自动将故障信息上报至后台管理中心，工作人员可根据后台报警信息作出故障判断，根据故障类别制定解决方案，及时处理故障信息。网络传输主链路故障时，网络服务器可自动判断故障类别，并自动启用备用链路，待故障恢复时，自动切换至主链路。报警系统可自动判断线路负荷过载、灯具故障、单灯控制器故障、漏电、线缆被盗等故障，并联动GIS系统跟踪故障信息，提示检修方案。当线路电流出现异常波动时，可根据当前运行策略判断是否有盗电情况，减少路灯运营部门损失。
（5）资产管理，通过资产管理软件库，路灯设备可实现可视化管理，可实时显示设备在线率，历史检修维护记录，电能使用统计等。当路灯设备出现故障时，需要及时维修和更换，缺少备品备件会影响维护效率，过多的备品备件会增加道路照明运营成本，资产管理平台通过历史数据分析和预测，可动态调整备品备件需求计划，并调整采购计划，可实现城市基础设施服务水平与运营成本的协调[6]。
2.2通信系统的需求
现阶段，城市照明控制系统信号传输设备大多以有线网络方式通信。我国目前仍处于快速城市化进程中，城市基础设施不断完善的过程伴随着道路的反复开挖，挖断光缆情况时有发生，严重威胁到有线传输系统的可靠性[7]。有线传输涉及设备较多，单一设备的损坏也可能造成信号传输的中断，进一步提升信号系统可靠性才能保证智慧照明系统可靠有效运行。因此在路段与后台管理中心之间采用有线通信方式为主链路，无线5G网络为备用链路，通过通信管理服务器切换运行、统一管理。无线通信特别适用于跨地区通信，也满足智慧照明通信数据量不大的应用场景，在城市群一体化发展过程中起到关键作用。因此在跨地区平台之间通信采用无线传输方式，可有效降低资金投入，并且减少维护成本。
2.3安全可靠的智慧照明体系
安全化与可靠性是道路照明的建设目的，即为夜间通行的人们提供安全的照明环境，也是智慧照明能够正常运行智慧城市信息收集传递的基础保障。因此，安全化的智慧照明体系是指基于多功能集成设施的安全运行，一方面通过智慧照明，保证光环境质量，提升城市安全度;另一方面是多功能集成设施在信息收集与传递上的安全性能。安全化是智慧城市网络安全长效化建设目标的具体落实，智慧照明为智慧城市的城市安全建设和智慧产业的安全运行奠定基础。
2.4以可插拔的照明控制器取代内置式控制器
传统的单灯控制器大多安装于灯具内部[8]。这种内置式的控制器多置于灯具内部的电源腔内，这种安装方式接线复杂且维修不便，而且金属制成的灯具会对无线信号造成很大的衰减与屏蔽。所以，这种安装往往需要舍弃无线传输的优势而采用基于电力线的传输。此外，也可以将控制器内置于灯杆检修孔位置的电气腔内，这种安装方式又会由于高度过低而受到地面树荫的遮挡或遭到人为的破坏。因此，内置式单灯控制器的通信性能常常受到一定的影响。如果采用可插拔的接插头外壳单灯控制器，安装维修方便;而且塑料外壳的内置天线具有良好的无线信号穿透效果，可以避免延长馈线的信号衰减问题，从而更充分地发挥单灯控制器的通信性能。
2.5智慧道路、城市景观、商圈
对城市中的全部道路进行了智能路灯的替换，原本使用的高压钠灯被淘汰，城市道路照明质量大幅提高，并且市政部门采用了智能控制技术，对城市的道路路灯进行全自动控制管理，路灯可以在控制系统的操作之下，跟随周边环境变化情况自动启动、关闭及进行照明亮度的调节，达到节约照明的目的。智能路灯控制系统还可对路灯照明使用的电能供给输送情况进行实时调查分析，如果监测期间发现送电出现起伏不定的情况，会及时开启备用电源，促使路灯在城市运行及人们通过有需要时及时提供优质的照明环境。
结语
随着中国基础建设的逐渐完善，城市化规模不断扩大，城市智慧化需求日益增加，智慧照明作为智慧城市的重要组成部分，可以为城市居民提供更安全和舒适的出行环境。物联网、大数据等技术的发展和应用，进一步推动了智慧照明全面建设，有效推动城市节能减排实施，提升智慧化水平，提升城市综合服务水平。
参考文献
[1] 刘甲学. 中外智慧城市建设模式比较研究[D].哈尔滨：黑龙江大学，2016.
[2]肖鹏. 智慧路灯在城市道路照明中的应用[J]. 电工技术，2018（22）：121-125.
[3] 李宁华， 基于物联网技术的单灯控制系统应用[J]. 科技展望，2015（17）：130-130.
作者简介：魏正泽，（1989.9—），男，汉族，湖北武汉人，硕士研究生学历，电气工程师，主要从事市政电气设计研究。
中交第一公路勘察设计研究院有限公司 广东 深圳 518049
关键词：智慧照明;系统设计;物联网
引言
高科技技术的快速发展使我国各行业有了新的发展机遇和发展空间，改善我国民生[1]。城市照明系统是城市公共基础建设的重要组成，与人们的生活息息相关。城市照明，居民出行，城市交通的有序性等都依赖着城市照明系统[2]。目前我国城市照明系统维护设备成本过高，浪费资源，甚至给维修人员造成风险等问题。在智慧照明系统中，我们利用物联网传输和感知技术，监控和远程管理配电系统和信号传输系统，可实现自动调节路灯亮度，出现故障时紧急报警，防止灯具线缆被盗，远程抄表[3]，从而减少资源浪费，降低维护成本，避免风险。能更加高效的管理城市的照明系統。
1智能照明技术概述
智能照明系统的建设目标主要包括智能控制效果好、改善照明环境、节能环保等。其中在智能控制方面，依托智能调控、传感器技术等，使其能够在照明系统工作期间进行实时监控，依据现场传感技术，得到一年不同时令、一天不同时段的自然光照条件下的环境参数，对照明灯具进行智能化控制（如调频调压调电流、分时段控制等）[4]，确保照明系统可根据环境条件的变化进行照明亮度及时间的智能化自控，避免过度照明，为多样化的城市场景及人群营造人性化、舒适健康化的照明环境。在节能环保方面，通过智能照明的分时段点亮熄灭控制及调光技术，合理控制照明时间及照明亮度，有效控制电能损耗，合理避免城市照明系统工作期间的光污染，达到显著的节能环保效果。
2智慧照明系统设计
2.1智能监控管理
（1）远程开关，智慧照明系统会采用安装光照度智能开关，在后台通过时空和光控的结合方案，根据需求，合理的分时段调光，智能自动控制开关灯。
（2）调光控制，智慧路灯均配置单灯控制器，路段设置一处集中控制器[5]，智慧照明系统将根据路灯的控制要求不同，实现单一灯具控制、单一回路控制、单一道路控制、单一片区控制，控制范围可根据实时需求动态调整。智慧照明系统可对外预留控制接口，联动消防、公安、医疗救护等部门，可根据需求动态调整道路照明，助力智慧城市发展。为实现节能城市发展目标，城市管理者通常在后半夜降低路灯功率，在特定情况下车流量短时间较大时，可依据车流量传感器监测到的实时路况数据临时调高路面照度，实现节能与道路安全的统一。结合长期运营数据，可制定符合特定路段的动态控制策略，实现控制功能的全面化和控制逻辑的多样化。
（3）GIS地图，基于GIS城市地图，灯具、路灯箱变、控制器、交换机等设备可以附着于地理信息系统，通过扩展信息显示和命令执行窗口，实现可视化操作。GIS地图可实现地图缩放、设备状态显示、设备操作、配电系统状态显示、故障提示、资产管理、数据调取与保存等统一操作。GIS地图支持实时更新、可自定义路段范围、划分片区、职责到人，实现平台、设备与人的统一。
（4）故障报警，设备故障时，系统自动将故障信息上报至后台管理中心，工作人员可根据后台报警信息作出故障判断，根据故障类别制定解决方案，及时处理故障信息。网络传输主链路故障时，网络服务器可自动判断故障类别，并自动启用备用链路，待故障恢复时，自动切换至主链路。报警系统可自动判断线路负荷过载、灯具故障、单灯控制器故障、漏电、线缆被盗等故障，并联动GIS系统跟踪故障信息，提示检修方案。当线路电流出现异常波动时，可根据当前运行策略判断是否有盗电情况，减少路灯运营部门损失。
（5）资产管理，通过资产管理软件库，路灯设备可实现可视化管理，可实时显示设备在线率，历史检修维护记录，电能使用统计等。当路灯设备出现故障时，需要及时维修和更换，缺少备品备件会影响维护效率，过多的备品备件会增加道路照明运营成本，资产管理平台通过历史数据分析和预测，可动态调整备品备件需求计划，并调整采购计划，可实现城市基础设施服务水平与运营成本的协调[6]。
2.2通信系统的需求
现阶段，城市照明控制系统信号传输设备大多以有线网络方式通信。我国目前仍处于快速城市化进程中，城市基础设施不断完善的过程伴随着道路的反复开挖，挖断光缆情况时有发生，严重威胁到有线传输系统的可靠性[7]。有线传输涉及设备较多，单一设备的损坏也可能造成信号传输的中断，进一步提升信号系统可靠性才能保证智慧照明系统可靠有效运行。因此在路段与后台管理中心之间采用有线通信方式为主链路，无线5G网络为备用链路，通过通信管理服务器切换运行、统一管理。无线通信特别适用于跨地区通信，也满足智慧照明通信数据量不大的应用场景，在城市群一体化发展过程中起到关键作用。因此在跨地区平台之间通信采用无线传输方式，可有效降低资金投入，并且减少维护成本。
2.3安全可靠的智慧照明体系
安全化与可靠性是道路照明的建设目的，即为夜间通行的人们提供安全的照明环境，也是智慧照明能够正常运行智慧城市信息收集传递的基础保障。因此，安全化的智慧照明体系是指基于多功能集成设施的安全运行，一方面通过智慧照明，保证光环境质量，提升城市安全度;另一方面是多功能集成设施在信息收集与传递上的安全性能。安全化是智慧城市网络安全长效化建设目标的具体落实，智慧照明为智慧城市的城市安全建设和智慧产业的安全运行奠定基础。
2.4以可插拔的照明控制器取代内置式控制器
传统的单灯控制器大多安装于灯具内部[8]。这种内置式的控制器多置于灯具内部的电源腔内，这种安装方式接线复杂且维修不便，而且金属制成的灯具会对无线信号造成很大的衰减与屏蔽。所以，这种安装往往需要舍弃无线传输的优势而采用基于电力线的传输。此外，也可以将控制器内置于灯杆检修孔位置的电气腔内，这种安装方式又会由于高度过低而受到地面树荫的遮挡或遭到人为的破坏。因此，内置式单灯控制器的通信性能常常受到一定的影响。如果采用可插拔的接插头外壳单灯控制器，安装维修方便;而且塑料外壳的内置天线具有良好的无线信号穿透效果，可以避免延长馈线的信号衰减问题，从而更充分地发挥单灯控制器的通信性能。
2.5智慧道路、城市景观、商圈
对城市中的全部道路进行了智能路灯的替换，原本使用的高压钠灯被淘汰，城市道路照明质量大幅提高，并且市政部门采用了智能控制技术，对城市的道路路灯进行全自动控制管理，路灯可以在控制系统的操作之下，跟随周边环境变化情况自动启动、关闭及进行照明亮度的调节，达到节约照明的目的。智能路灯控制系统还可对路灯照明使用的电能供给输送情况进行实时调查分析，如果监测期间发现送电出现起伏不定的情况，会及时开启备用电源，促使路灯在城市运行及人们通过有需要时及时提供优质的照明环境。
结语
随着中国基础建设的逐渐完善，城市化规模不断扩大，城市智慧化需求日益增加，智慧照明作为智慧城市的重要组成部分，可以为城市居民提供更安全和舒适的出行环境。物联网、大数据等技术的发展和应用，进一步推动了智慧照明全面建设，有效推动城市节能减排实施，提升智慧化水平，提升城市综合服务水平。
参考文献
[1] 刘甲学. 中外智慧城市建设模式比较研究[D].哈尔滨：黑龙江大学，2016.
[2]肖鹏. 智慧路灯在城市道路照明中的应用[J]. 电工技术，2018（22）：121-125.
[3] 李宁华， 基于物联网技术的单灯控制系统应用[J]. 科技展望，2015（17）：130-130.
作者简介：魏正泽，（1989.9—），男，汉族，湖北武汉人，硕士研究生学历，电气工程师，主要从事市政电气设计研究。
中交第一公路勘察设计研究院有限公司 广东 深圳 518049