智慧路燈設(shè)計(jì)簡(jiǎn)析

魏燕

摘要：結(jié)合具體的工程實(shí)例，介紹智慧路燈在智慧城市建設(shè)中的重要性及建設(shè)的必要性，并從系統(tǒng)架構(gòu)、燈桿系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、監(jiān)控平臺(tái)等幾個(gè)方面簡(jiǎn)析了智慧路燈項(xiàng)目設(shè)計(jì)的思路。

關(guān)鍵詞：智慧路燈;智慧城市;必要性;系統(tǒng)架構(gòu);燈桿系統(tǒng);電氣系統(tǒng);監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TU113.666 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）05-0155-02

城市照明的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)路燈、LED路燈、智能LED路燈到今天的智慧路燈，智慧路燈集有電、有桿、有網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)成為城市物聯(lián)網(wǎng)部署的重要載體。

積極探索智慧路燈的綜合利用不僅有利于減少城市桿體的重復(fù)建設(shè)，同時(shí)解決了城市傳感部署的一大難題，積極推動(dòng)市政建設(shè)集約化、基礎(chǔ)設(shè)施智能化、公共服務(wù)便捷化和城市管理精細(xì)化的發(fā)展，不斷提升城市綜合管理水平。

1 發(fā)展智慧路燈的必要性

智慧路燈可有效解決城市公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中存在的信息孤島、重復(fù)建設(shè)等突出問題，滿足智慧城市市政建設(shè)集約化、基礎(chǔ)設(shè)施智能化、城市管理精細(xì)化、生活環(huán)境宜居化的建設(shè)目標(biāo)要求，對(duì)于促進(jìn)智慧城市建設(shè)方案的實(shí)施落地有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 智慧路燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文以筆者參與設(shè)計(jì)的某智慧路燈工程為例，談?wù)勗O(shè)計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)。

2.1 工程概況

XF路是城市路網(wǎng)骨架主干道，道路整體呈南北走向，全長(zhǎng)3.6km，道路紅線寬度60m，設(shè)計(jì)速度60km/h，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面雙向六車道。

本次設(shè)計(jì)全段照明設(shè)施為智慧路燈，將XF路打造為綠色、智慧道路工程。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

智慧路燈系統(tǒng)架構(gòu)從低到高依次由終端設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通信層、平臺(tái)應(yīng)用層三層組成，其分層架構(gòu)。

終端設(shè)備層是智慧路燈系統(tǒng)的底層硬件設(shè)備，由智慧燈桿、箱變、供配電線纜等組成，負(fù)責(zé)智慧燈桿系統(tǒng)照明智能化控制、數(shù)據(jù)采集、信息發(fā)布、無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋、供配電等功能的底層實(shí)現(xiàn)。

網(wǎng)絡(luò)通信層是智慧路燈系統(tǒng)的信息傳輸硬件設(shè)備，由網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、路由器、通信光/電纜、光傳輸設(shè)備等組成，負(fù)責(zé)為終端設(shè)備層與平臺(tái)應(yīng)用層提供可靠、高效的信息傳輸通道，具體的通信方式根據(jù)不同終端的傳輸需求確定。

平臺(tái)應(yīng)用層是智慧路燈系統(tǒng)的“大腦”，由智慧照明、智慧交通、智慧市政、智慧安監(jiān)、智慧環(huán)保、智慧生活等智慧業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)和應(yīng)用服務(wù)器組成，負(fù)責(zé)智慧路燈系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理分析、控制管理、信息展示與推送等，是決定路燈是否智慧的關(guān)鍵。

2.3 智慧燈桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智慧路燈系統(tǒng)在按需照明和高效運(yùn)維的功能基礎(chǔ)上，可根據(jù)實(shí)際需求，安裝各類智慧應(yīng)用系統(tǒng)，并在燈桿上集成照明智能化監(jiān)控裝置、WIFI熱點(diǎn)、微基站、傳感器、電子顯示屏、安防監(jiān)控設(shè)備、充電樁等模塊化設(shè)備，有效地節(jié)約城市路面和空中資源。

LED光源、燈桿、通信模塊和控制模塊應(yīng)作為智慧路燈的基本配置項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)路燈的智能照明控制和節(jié)能;其它模塊功能應(yīng)結(jié)合道路實(shí)際現(xiàn)狀靈活配置。

根據(jù)智慧路燈選型及布置原則，XF路全段在人員密集且路邊規(guī)劃有停車位的區(qū)域配置帶全功能的智慧路燈;在路邊規(guī)劃有停車位的非人員密集區(qū)域配置帶充電樁、視頻監(jiān)控及顯示屏的高配置智慧路燈，同時(shí)預(yù)留傳感器、微基站及廣播接口;在其他路口及機(jī)動(dòng)車道綠化帶區(qū)域內(nèi)設(shè)置僅帶單燈控制模塊及通信接口的智慧路燈，同時(shí)預(yù)留其他配置接口。

2.4 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.4.1 照明系統(tǒng)

燈具選型及布置，路燈燈具選用外形美觀、防護(hù)等級(jí)高、效率高的截光型燈具，其光源腔的防護(hù)等級(jí)不低于IP65，電氣腔的防護(hù)等級(jí)不低于IP44。

路燈控制，箱變內(nèi)設(shè)置集中控制器，路燈設(shè)置有單燈控制器。運(yùn)營(yíng)中心的智能控制后臺(tái)采用設(shè)置好的控制策略通過通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智慧路燈的單燈智能控制。

2.4.2 供配電系統(tǒng)

負(fù)荷等級(jí)及供電方式，負(fù)荷等級(jí)：路燈、充電樁、紅綠燈等均為三級(jí)負(fù)荷。供電方式：由箱式變電站供電。

2.4.3 接地系統(tǒng)

路燈采用TT接地系統(tǒng)，熱鍍鋅扁鋼接地極與每個(gè)燈具外殼、金屬燈桿、燈桿法蘭螺栓等設(shè)備為一接觸良好的電氣整體。

2.5 平臺(tái)應(yīng)用層設(shè)計(jì)

2.5.1 平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智慧路燈綜合管理平臺(tái)設(shè)備主要包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、工作站、打印機(jī)、視頻服務(wù)器、核心層交換機(jī)等設(shè)備。

智慧路燈綜合管理平臺(tái)核心交換機(jī)與照明管理處已有系統(tǒng)核心交換機(jī)和其它智能部門管理平臺(tái)核心交換機(jī)連接，并通過協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，同時(shí)為公安、交通、市政、城管等部門開放相應(yīng)的平臺(tái)接口。

2.5.2 平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)

智慧路燈綜合管理平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)采用B/S構(gòu)架，提供標(biāo)準(zhǔn)的API接口，包含智慧照明應(yīng)用系統(tǒng)、智慧安監(jiān)應(yīng)用系統(tǒng)、智慧交通應(yīng)用系統(tǒng)、智慧環(huán)保應(yīng)用系統(tǒng)、智慧市政應(yīng)用系統(tǒng)和智慧生活應(yīng)用系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)，各系統(tǒng)可以獨(dú)立工作，也可以根據(jù)需要完成子系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)。

平臺(tái)是以設(shè)備管理為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，以“多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)”、“智能分析”和“預(yù)案執(zhí)行”為核心的綜合性、多業(yè)務(wù)應(yīng)用的智能集成管理平臺(tái)。

2.5.3 智慧照明應(yīng)用系統(tǒng)

智慧照明應(yīng)用系統(tǒng)包括照明策略設(shè)置、故障報(bào)警、設(shè)備監(jiān)測(cè)等子應(yīng)用，具備以下主要功能：（1）系統(tǒng)后臺(tái)根據(jù)車流量、天氣條件、時(shí)間段等因素制定控制及調(diào)光控制策略。（2）實(shí)時(shí)獲取燈桿照明運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)分類存儲(chǔ)，形成路燈照明設(shè)施運(yùn)維數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)用電能量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，給出優(yōu)化節(jié)能方案和節(jié)能建議。（3）結(jié)合歷史大數(shù)據(jù)，對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷出故障類型、故障類別、故障原因，提高故障分析的準(zhǔn)確性，并給出維修建議。（4）通過集成的GIS功能，系統(tǒng)可直觀的查詢系統(tǒng)內(nèi)所有路燈的工作狀態(tài)，并對(duì)故障燈具進(jìn)行的精確定位。（5）對(duì)照明設(shè)施實(shí)現(xiàn)單燈級(jí)控制（選測(cè)、開燈、關(guān)燈、調(diào)光）。

2.5.4 智慧安監(jiān)應(yīng)用系統(tǒng)

智慧安監(jiān)應(yīng)用包括視頻監(jiān)控、報(bào)警求助、網(wǎng)絡(luò)廣播等子應(yīng)用。該能夠?qū)崟r(shí)查看任意監(jiān)控設(shè)備采集的視頻畫面，可通過平臺(tái)對(duì)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行完整的縮放、移動(dòng)、錄屏等操作，基于特定監(jiān)控設(shè)備還可實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別、違章停車抓拍、違規(guī)鳴號(hào)監(jiān)測(cè)、交通事故檢測(cè)等功能。

2.5.5 智慧交通應(yīng)用系統(tǒng)

智慧交通應(yīng)用包括停車監(jiān)測(cè)、車流量檢測(cè)、充電模塊管理等子應(yīng)用，具備以下主要功能：（1）通過與信息發(fā)布系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，動(dòng)態(tài)展示停車位占用信息，可為市民提供停車導(dǎo)引服務(wù)。（2）車流量監(jiān)測(cè)模塊可全時(shí)段實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)道路交通流量。通過后臺(tái)大數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析，生成本路段各時(shí)間區(qū)間交通流量趨勢(shì)圖，給出道路擁堵系數(shù)參考，為市民合理安排交通出行路徑選擇提供數(shù)據(jù)支撐。（3）用戶可通過APP查找充電樁的位置及使用情況，并可掃碼或可刷卡開啟充電功能。在充電過程中，能夠?qū)崟r(shí)顯示充電方式、時(shí)間、電量及費(fèi)用信息。

3 結(jié)語(yǔ)

智慧路燈作為城市物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要單元，其重要性是毋庸置疑的，隨著智慧城市建設(shè)的不斷發(fā)展，未來依靠智慧路燈收集到更多的大數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)互通，數(shù)據(jù)共享等更多應(yīng)用，同時(shí)還需解決目前面臨的運(yùn)維和管理模式上遇到的問題。