智慧路灯设计简析
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摘要：结合具体的工程实例，介绍智慧路灯在智慧城市建设中的重要性及建设的必要性，并从系统架构、灯杆系统、电气系统、监控平台等几个方面简析了智慧路灯项目设计的思路。
关键词：智慧路灯;智慧城市;必要性;系统架构;灯杆系统;电气系统;监控平台系统
中图分类号：TU113.666 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）05-0155-02
城市照明的发展经历了传统路灯、LED路灯、智能LED路灯到今天的智慧路灯，智慧路灯集有电、有杆、有网络的优势成为城市物联网部署的重要载体。
积极探索智慧路灯的综合利用不仅有利于减少城市杆体的重复建设，同时解决了城市传感部署的一大难题，积极推动市政建设集约化、基础设施智能化、公共服务便捷化和城市管理精细化的发展，不断提升城市综合管理水平。
1 发展智慧路灯的必要性
智慧路灯可有效解决城市公共基础设施建设过程中存在的信息孤岛、重复建设等突出问题，满足智慧城市市政建设集约化、基础设施智能化、城市管理精细化、生活环境宜居化的建设目标要求，对于促进智慧城市建设方案的实施落地有着重要的现实意义。
2 智慧路灯系统设计
本文以笔者参与设计的某智慧路灯工程为例，谈谈设计的几点体会。
2.1 工程概况
XF路是城市路网骨架主干道，道路整体呈南北走向，全长3.6km，道路红线宽度60m，设计速度60km/h，标准横断面双向六车道。
本次设计全段照明设施为智慧路灯，将XF路打造为绿色、智慧道路工程。
2.2 系统架构设计
智慧路灯系统架构从低到高依次由终端设备层、网络通信层、平台应用层三层组成，其分层架构。
终端设备层是智慧路灯系统的底层硬件设备，由智慧灯杆、箱变、供配电线缆等组成，负责智慧灯杆系统照明智能化控制、数据采集、信息发布、无线网络覆盖、供配电等功能的底层实现。
网络通信层是智慧路灯系统的信息传输硬件设备，由网络交换机、路由器、通信光/电缆、光传输设备等组成，负责为终端设备层与平台应用层提供可靠、高效的信息传输通道，具体的通信方式根据不同终端的传输需求确定。
平台应用层是智慧路灯系统的“大脑”，由智慧照明、智慧交通、智慧市政、智慧安监、智慧环保、智慧生活等智慧业务应用系统和应用服务器组成，负责智慧路灯系统的数据存储、数据处理分析、控制管理、信息展示与推送等，是决定路灯是否智慧的关键。
2.3 智慧灯杆系统设计
智慧路灯系统在按需照明和高效运维的功能基础上，可根据实际需求，安装各类智慧应用系统，并在灯杆上集成照明智能化监控装置、WIFI热点、微基站、传感器、电子显示屏、安防监控设备、充电桩等模块化设备，有效地节约城市路面和空中资源。
LED光源、灯杆、通信模块和控制模块应作为智慧路灯的基本配置项，以实现路灯的智能照明控制和节能;其它模块功能应结合道路实际现状灵活配置。
根据智慧路灯选型及布置原则，XF路全段在人员密集且路边规划有停车位的区域配置带全功能的智慧路灯;在路边规划有停车位的非人员密集区域配置带充电桩、视频监控及显示屏的高配置智慧路灯，同时预留传感器、微基站及广播接口;在其他路口及机动车道绿化带区域内设置仅带单灯控制模块及通信接口的智慧路灯，同时预留其他配置接口。
2.4 电气系统设计
2.4.1 照明系统
灯具选型及布置，路灯灯具选用外形美观、防护等级高、效率高的截光型灯具，其光源腔的防护等级不低于IP65，电气腔的防护等级不低于IP44。
路灯控制，箱变内设置集中控制器，路灯设置有单灯控制器。运营中心的智能控制后台采用设置好的控制策略通过通信网络系统实现智慧路灯的单灯智能控制。
2.4.2 供配电系统
负荷等级及供电方式，负荷等级：路灯、充电桩、红绿灯等均為三级负荷。供电方式：由箱式变电站供电。
2.4.3 接地系统
路灯采用TT接地系统，热镀锌扁钢接地极与每个灯具外壳、金属灯杆、灯杆法兰螺栓等设备为一接触良好的电气整体。
2.5 平台应用层设计
2.5.1 平台系统结构
智慧路灯综合管理平台设备主要包括数据服务器、存储服务器、工作站、打印机、视频服务器、核心层交换机等设备。
智慧路灯综合管理平台核心交换机与照明管理处已有系统核心交换机和其它智能部门管理平台核心交换机连接，并通过协议转换软件实现两个系统数据互联互通，同时为公安、交通、市政、城管等部门开放相应的平台接口。
2.5.2 平台应用系统
智慧路灯综合管理平台应用系统采用B/S构架，提供标准的API接口，包含智慧照明应用系统、智慧安监应用系统、智慧交通应用系统、智慧环保应用系统、智慧市政应用系统和智慧生活应用系统等多个子系统，各系统可以独立工作，也可以根据需要完成子系统间的联动。
平台是以设备管理为设计基础，以“多系统联动”、“智能分析”和“预案执行”为核心的综合性、多业务应用的智能集成管理平台。
2.5.3 智慧照明应用系统
智慧照明应用系统包括照明策略设置、故障报警、设备监测等子应用，具备以下主要功能：（1）系统后台根据车流量、天气条件、时间段等因素制定控制及调光控制策略。（2）实时获取灯杆照明运行数据，对数据分类存储，形成路灯照明设施运维数据库，对用电能量监测数据进行分析，给出优化节能方案和节能建议。（3）结合历史大数据，对异常数据进行分析，判断出故障类型、故障类别、故障原因，提高故障分析的准确性，并给出维修建议。（4）通过集成的GIS功能，系统可直观的查询系统内所有路灯的工作状态，并对故障灯具进行的精确定位。（5）对照明设施实现单灯级控制（选测、开灯、关灯、调光）。
2.5.4 智慧安监应用系统
智慧安监应用包括视频监控、报警求助、网络广播等子应用。该能够实时查看任意监控设备采集的视频画面，可通过平台对监控设备进行完整的缩放、移动、录屏等操作，基于特定监控设备还可实现人脸识别、违章停车抓拍、违规鸣号监测、交通事故检测等功能。
2.5.5 智慧交通应用系统
智慧交通应用包括停车监测、车流量检测、充电模块管理等子应用，具备以下主要功能：（1）通过与信息发布系统联动，动态展示停车位占用信息，可为市民提供停车导引服务。（2）车流量监测模块可全时段实时监测道路交通流量。通过后台大数据系统分析，生成本路段各时间区间交通流量趋势图，给出道路拥堵系数参考，为市民合理安排交通出行路径选择提供数据支撑。（3）用户可通过APP查找充电桩的位置及使用情况，并可扫码或可刷卡开启充电功能。在充电过程中，能够实时显示充电方式、时间、电量及费用信息。
3 结语
智慧路灯作为城市物联网发展的重要单元，其重要性是毋庸置疑的，随着智慧城市建设的不断发展，未来依靠智慧路灯收集到更多的大数据信息，实现物联互通，数据共享等更多应用，同时还需解决目前面临的运维和管理模式上遇到的问题。
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