智能路燈的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

一、項(xiàng)目背景

隨著智能城市和智能園區(qū)概念的提出，通過運(yùn)用先進(jìn)的信息處理技術(shù)手段，感測(cè)、分析、整合城市和園區(qū)運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，結(jié)合包括民生、園區(qū)服務(wù)、公共安全、工商業(yè)活動(dòng)在內(nèi)的各種需求，以最為常見的路燈作為智能園區(qū)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的入口和載體，開發(fā)一款多功能、多應(yīng)用的智能型路燈。為了美化場(chǎng)地的環(huán)境，在基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施方面提高園區(qū)土地面積的使用率，節(jié)省空間，結(jié)構(gòu)多功能合一，外觀體現(xiàn)功能特色、并展現(xiàn)時(shí)代的精神和風(fēng)貌。

二、必要性分析

國(guó)內(nèi)目前戶外路燈控制在配電箱中安裝定時(shí)設(shè)備，大多還停留在手動(dòng)、光控、鐘控等方式。受季節(jié)、天氣和人為因素影響比較大，自動(dòng)化管理水平低，經(jīng)常該亮?xí)r不亮，該滅時(shí)不滅，可靠性不高。對(duì)于視頻監(jiān)控、園區(qū)廣播、充電樁設(shè)施等設(shè)備需要重新立桿，土建施工、設(shè)備安裝、對(duì)園區(qū)空間、人工成本極易造成大的資源浪費(fèi)，增加了財(cái)政負(fù)擔(dān)。

三、設(shè)計(jì)思路

整體的開發(fā)思路從數(shù)據(jù)交互的角度出發(fā)重點(diǎn)側(cè)重于各個(gè)子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)智能化整合統(tǒng)一，以及互聯(lián)互通并按數(shù)據(jù)流向主要分為四層級(jí)，依次從下往上為：設(shè)備感知層;數(shù)據(jù)傳輸層;數(shù)據(jù)管理層; 數(shù)據(jù)應(yīng)用層。通過將這四大塊依次整合，組成智能路燈系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)城市運(yùn)行核心信息采集應(yīng)用，達(dá)到精益化管理服務(wù)大眾的目的。

四、功能設(shè)計(jì)

1.智能照明功能：包括對(duì)單燈/燈群控制、節(jié)能調(diào)光控制、設(shè)備監(jiān)測(cè)告警以及電壓、電流、用電量的分析，并且使用了太陽能發(fā)電裝置，將太陽能轉(zhuǎn)換為電能點(diǎn)亮燈身的燈條。

2.各類傳感器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過路燈網(wǎng)關(guān)終端傳送到智能路燈平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)可對(duì)PM2.5、PM10、溫濕度、甲醛、二氧化碳、風(fēng)力、光照實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)八合一傳感器整合統(tǒng)一、等數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集分析，曲線繪制，異常數(shù)據(jù)告警等功能。

3.LED顯示傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)如：PM2.5、噪聲、溫度等，為市民提供實(shí)時(shí)的環(huán)境信息。平臺(tái)支持管理播放多媒體素材，路燈管控平臺(tái)可設(shè)定規(guī)則推送圖片、文字、視頻信息、政策動(dòng)向、商業(yè)廣告等，遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)對(duì)LED大屏幕的開關(guān)調(diào)節(jié)，以及亮度、聲音調(diào)節(jié)，具備防入侵等功能。

4.實(shí)現(xiàn)智能充電樁在結(jié)構(gòu)上和智能路燈桿的桿體融合，路燈的網(wǎng)關(guān)設(shè)備對(duì)充電樁的狀態(tài)以及充電信息的采集，智能交流充電樁與優(yōu)易充管理平臺(tái)通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)與平臺(tái)、和手機(jī)APP應(yīng)用之間互聯(lián)互通，優(yōu)易充平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)前端電氣參數(shù)（電壓、電流、電能等），可設(shè)置充電電流實(shí)現(xiàn)7kW充電功率有序充電功能，以及告警語音播報(bào)等功能，監(jiān)控前端設(shè)備狀態(tài)，以便設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)可及時(shí)采取處理措施做好售后維護(hù)。

5.實(shí)現(xiàn)攝像頭的統(tǒng)一管理，借助傳感器與攝像頭聯(lián)動(dòng)，監(jiān)控中心與顯示屏相結(jié)合的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)人流監(jiān)控、安防監(jiān)控、預(yù)警提示、智能城管等功能，管理人員可通過電腦后臺(tái)實(shí)時(shí)查看視頻、云臺(tái)控制、遠(yuǎn)程遙視等功能。

6.路燈管理平臺(tái)支持管理音頻播放素材，支持智能定時(shí)播放背景音樂、廣播 、通知信息，也支持播放實(shí)時(shí)的尋人尋物啟事等功能。如遇緊急情況時(shí)可按下路燈上的求助按鈕，監(jiān)控中心根據(jù)視頻監(jiān)控具體情況聯(lián)動(dòng)公安、醫(yī)療、消防等救援單位及時(shí)處理緊急情況。

7.一般智能路燈不采用光伏發(fā)電的設(shè)計(jì)，影響美觀度，這次突破傳統(tǒng)思維在路燈燈頭處采用柔性太陽能板材料，鋰電池供電，高效太陽能電池片，高轉(zhuǎn)換率，智能控制器，帶有過充、過放、防反接、充電流、欠壓、過壓、短路、防水保護(hù)，光控、時(shí)控，多種工作模式，儲(chǔ)能電池為智能路燈燈身的燈條提供綠色電力，夜晚通過感光傳感器自動(dòng)投入燈條，節(jié)省了部分電能。

8.通過安裝LCD大屏幕，安裝充電樁APP以及智能路燈的APP實(shí)現(xiàn)與人員進(jìn)行充電信息選擇交互，控制路燈、實(shí)現(xiàn)智能充電等功能。

五、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

（一）桿體模塊

1.設(shè)計(jì)原則

（1）桿體的設(shè)計(jì)應(yīng)在參考道路環(huán)境的基礎(chǔ)上，綜合考慮設(shè)備安裝空間、承重、安全、防風(fēng)、抗風(fēng)、供電等因素，并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

（2）桿體應(yīng)采用模塊化設(shè)計(jì)、并提供安裝接口形式及美化方式。

（3）桿體與其他功能模塊設(shè)備安裝方式要求：所有功能模塊與桿體連接不能采用抱箍方式連接，并陳述功能模塊連接方式及美化方式。

（4）在滿足安全適用的前提下，與周邊環(huán)境及景觀協(xié)調(diào)。

2.實(shí)施要求

（1）包含主桿體，預(yù)埋件，接地，燈桿成流線型，并帶有發(fā)光燈帶。（2）根據(jù)功能要求提供兩款景觀智能路燈的外觀設(shè)計(jì)。

3.焊接要求

（1）具有平滑的細(xì)鱗形表面、無折皺、間斷和未焊滿的陷槽，并與基本金屬平滑連接。（2）焊縫金屬應(yīng)細(xì)密無裂紋、夾渣等缺陷。

4.防雷要求

（1）燈桿參照《小型無線系統(tǒng)的防雷接地技術(shù)要求》（YD-T3007-2016）執(zhí)行，做到電信級(jí)防雷與接地要求。（2）小型無線系統(tǒng)的防雷接地技術(shù)要求;確定了小型無線系統(tǒng)雷電保護(hù)區(qū)的劃分方法和不同地理環(huán)境的雷電風(fēng)險(xiǎn)劃分;適用于 3G、4G LTE 等各種制式和各個(gè)頻段的小型無線系統(tǒng)的防雷與接地;適用于各類與無線局域網(wǎng)連接的交換系統(tǒng)雷電保護(hù)。（3）站點(diǎn)防雷應(yīng)根據(jù)其所處地區(qū)的地理環(huán)境影響因素確定防護(hù)等級(jí)，同時(shí)應(yīng)考慮雷電保護(hù)區(qū)的劃分、地理環(huán)境、年雷暴日、遭受雷擊頻次區(qū)域無線通訊重要性等影響因素。

（二）5G微站模塊

1.簡(jiǎn)潔、美觀、大方的外形設(shè)計(jì)，與環(huán)境協(xié)調(diào)一致。

2.考慮天饋線的維護(hù)和擴(kuò)容的需求。天線有時(shí)需要調(diào)整下傾角和方位角以及維護(hù)等，饋線需要增加，天饋線隱蔽方案需要。

3.微站隱蔽外罩需設(shè)置泄水孔，防止積水。

（三）照明模塊

1.設(shè)計(jì)原則

照明模塊遵循CJJ45-2015《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》。

2.環(huán)境要求

照明模塊工作環(huán)境要求如下：工作溫度：-25℃～+60℃;貯存溫度：-40℃～+85℃;相對(duì)濕度：10%～90%RH;大氣壓力：產(chǎn)品在大氣壓為86～106kPa范圍內(nèi)能可靠工作;產(chǎn)品間歇暴露在振動(dòng)條件下不會(huì)危害到產(chǎn)品的正常工作。

3.性能要求

（1）系統(tǒng)的設(shè)備模塊化、結(jié)構(gòu)化、人性化設(shè)計(jì)，并且各單元部件具有故障定位指示，便于設(shè)備維修。觸控器具有標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口RJ45或單燈控制器和集中控制器采用符合IEEE.802.15.4技術(shù)規(guī)范的2.4GHz無線技術(shù)無線通信標(biāo)準(zhǔn)通訊，便于現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的調(diào)試和控制。（2）支持遠(yuǎn)程進(jìn)行上電、斷電、調(diào)光、開燈、關(guān)燈、單控、批控等操作。（3）LED路燈應(yīng)具有過溫保護(hù)功能。（4）實(shí)時(shí)對(duì)路燈電流、電壓、功率、電能等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、計(jì)量。

4.安全要求

（1）防觸電保護(hù)，燈具應(yīng)制造成當(dāng)燈具按正常使用安裝和接線后以及為更換光源或可替換的啟動(dòng)器而必須打開燈具時(shí)，即使不是徒手操作，其帶電部件是不可觸及的。（2）防雷接地保護(hù)，路燈防雷器的作用是在最短時(shí)間（納秒級(jí)）內(nèi)將被保護(hù)系統(tǒng)連入等電位系統(tǒng)中， 同時(shí)將電路中因雷擊而產(chǎn)生的巨大脈沖能量經(jīng)短路線釋放到大地，降低設(shè)備各接口端的電位差，從而起到保護(hù)設(shè)備的作用。照明模塊應(yīng)具有10KA的C級(jí)浪涌保護(hù)器。

（四）視頻監(jiān)控

1.基本要求

基于寬帶網(wǎng)絡(luò)的圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控、傳輸、存儲(chǔ)、攝像頭的控制。該系統(tǒng)利用寬帶網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)絡(luò)查看監(jiān)視地點(diǎn)的活動(dòng)圖像和獲得監(jiān)控點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息。

2.工作環(huán)境

視頻監(jiān)控工作環(huán)境要求如下：（1）工作溫度：-25℃～+60℃;（2）貯存溫度：-30℃～+65℃;（3）相對(duì)濕度：10%～90%RH;（4）大氣壓力：產(chǎn)品在大氣壓為86～106kPa范圍內(nèi)能可靠工作。

3.性能要求

像素200萬;分辨率及幀率：支持主碼流 50Hz：25fps （1920×1080） ;60Hz： 30fps（1920×1080）;支持水平及垂直范圍：水平360°;垂直-15°-90°（自動(dòng)翻轉(zhuǎn)）;支持本地SD卡存儲(chǔ)，最大支持【256G】;IP66防塵防水等級(jí)。

（五）音頻廣播

1.基本要求

音頻廣播系統(tǒng)由戶外IP音柱、存儲(chǔ)設(shè)備、通信設(shè)備等組成，可以通過服務(wù)器電腦上安裝的軟件，對(duì)電腦硬盤或U盤里的文件等等進(jìn)行播報(bào)

2.工作環(huán)境

（1）工作溫度：-25℃～+60℃;（2）貯存溫度：-30℃～+65℃;（3）相對(duì)濕度：10%～90%RH;（4）大氣壓力：產(chǎn)品在大氣壓為86～106kPa范圍內(nèi)能可靠工作。

3.性能要求

（1）支持音頻格式：MP3 MPEG1/MPEG2 MP3;支持TCP/IP、UDP、IGMP（組播）協(xié)議，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化傳輸16位立體聲CD音質(zhì)的音頻信號(hào);支持DHCP，兼容路由器、Modem、Intelnet、2G、3G、4G、組播、單播等任意網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。（2）信噪比 >70dB。（3）外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到 IP56 或以上。（4）音柱外框應(yīng)具有防潮和防腐的特性。

（六）環(huán)境監(jiān)測(cè)

1.基本要求

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過前端傳感器來完成對(duì)空氣監(jiān)測(cè)因子的含量的監(jiān)測(cè)與匯總、轉(zhuǎn)換、傳輸工作，同時(shí)后臺(tái)系統(tǒng)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，可以通過發(fā)布平臺(tái)實(shí)時(shí)發(fā)布，方便市民出行，為氣象局提供基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)，為環(huán)保局提供環(huán)境污染情況分析數(shù)據(jù)等。

2.工作環(huán)境

（1）工作溫度：-30℃～+50℃;（2）貯存溫度：-30℃～+60℃;（3）相對(duì)濕度：0%～100%RH;（4）大氣壓力：產(chǎn)品在大氣壓為60～110kPa范圍內(nèi)能可靠工作。

3.性能要求

（1）輸入電壓適用范圍：12VDC。（2）監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：溫度、濕度、PM2.5 、PM10、二氧化碳、TVOC、甲醛、光照強(qiáng)度等功能。

4.安全要求

外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到IP33或以上。

（七）一鍵報(bào)警

1.基本要求。一鍵報(bào)警系統(tǒng)是一種一鍵式緊急報(bào)警求助系統(tǒng)，它能實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警、全雙工語音對(duì)講、緊急插播廣播，有助于提升整體城市的安防水平與整體形象。

2.工作環(huán)境。（1）工作溫度：-30℃～+50℃;（2）貯存溫度：-30℃～+60℃;（3）相對(duì)濕度：0%～100%RH;（4）大氣壓力：產(chǎn)品在大氣壓為60～110kPa范圍內(nèi)能可靠工作。

3.性能要求。（1）具備一鍵求助功能。（2）內(nèi)置拾音器與喇叭，拾音范圍3-5米。（3）支持平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)聽、遠(yuǎn)程喊話等功能。（4）具有數(shù)字回聲消除技術(shù)，可全面消除回聲，防止嘯叫。

4.安全要求。具有室外IP55級(jí)戶外防護(hù)能力，并有防風(fēng)、防雨、防雷設(shè)計(jì)。

（八）信息發(fā)布

1.基本要求。綜合廣告系統(tǒng)由戶外全彩LED顯示屏、顯示卡、存儲(chǔ)設(shè)備、通信設(shè)備等組成，可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸或U盤拷貝信息后修改顯示屏畫面、文字、視頻內(nèi)容。

2.工作環(huán)境。（1）工作溫度：-30℃～+50℃;（2）貯存溫度：-30℃～+60℃;（3）相對(duì)濕度：0%～100%RH;（4）大氣壓力：產(chǎn)品在大氣壓為60～110kPa范圍內(nèi)能可靠工作。

3.性能要求。（1）支持媒體格式：視頻【MP4，AVI，GIF】。（2）圖片JPG，PNG等。（3）可通過管理平臺(tái)的節(jié)目編輯，將屏幕劃分為1-3個(gè)區(qū)域，可以直接將素材文件拖到各個(gè)區(qū)域，進(jìn)行區(qū)域排版，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域播放不同內(nèi)容，可視頻、圖片、文字、天氣預(yù)報(bào)、數(shù)字時(shí)鐘等等。

4.安全要求。外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到IP43 或以上。

（九）公共WIFI

1.基本要求。覆蓋目標(biāo)：無線信號(hào)覆蓋燈桿周邊公共區(qū)域。目標(biāo)覆蓋燈桿區(qū)域內(nèi)不低于200米的范圍，接收信號(hào)電平≥-75dBm。

2.工作環(huán)境。（1）工作溫度：-30℃～+50℃;（2）貯存溫度：-30℃～+60℃;（3）相對(duì)濕度：0%～100%RH;（4）大氣壓力：產(chǎn)品在大氣壓為60～110kPa范圍內(nèi)能可靠工作。

3.性能要求。（1）支持802.11b/g/n：2.3GHz-2.7GHz 頻段。（2）發(fā)射功率不低于500mW（27dBm），接收靈敏度不低與96dBm。

4.安全要求。外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到IP65 或以上。

（十）智能充電樁

1.基本要求。（1）符合國(guó)標(biāo)要求：符合《GBT20234.2-2015電動(dòng)汽車傳到充電用連接裝置第二部分：交流充電接口》要求。（2）具備檢測(cè)報(bào)告：所投產(chǎn)品應(yīng)具有國(guó)家認(rèn)可的產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)（具備CMA及CNAS資質(zhì)）出具的有效型式試驗(yàn)報(bào)告。（3）額定輸出功率不低于7kW。

2.工作環(huán)境。（1）工作溫度：-20℃～+60℃;（2）貯存溫度：-35℃～+70℃;（3）相對(duì)濕度：10%～90%RH;（4）大氣壓力：產(chǎn)品在大氣壓為86～106kPa范圍內(nèi)能可靠工作。

3.功能要求。（1）具備智能控制功能，支持手機(jī)APP啟動(dòng)、VIN碼一鍵啟動(dòng)、APP一鍵啟動(dòng)等多種充電方式。（2）語音播報(bào)：網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)提示、充電狀態(tài)提示、故障信息提示。（3）狀態(tài)掌握：通過APP實(shí)現(xiàn)充電動(dòng)態(tài)過程的實(shí)時(shí)信息掌握。（4）充電樁計(jì)費(fèi)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)應(yīng)與智能路燈監(jiān)測(cè)平臺(tái)分開運(yùn)行。（5）充電樁具備與智能路燈平臺(tái)的數(shù)據(jù)接入且具備獨(dú)立的無線數(shù)據(jù)通道接入充電樁運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。（6）用戶手機(jī)充電APP應(yīng)支持Android系統(tǒng)和iOS系統(tǒng)。（7）具備有序充電的功能，電流大小平臺(tái)可按需調(diào)節(jié)。

4.安全要求。外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到IP53 或以上。

（十一）光伏供電系統(tǒng)

1.基本要求。應(yīng)選取柔性太陽能電池板與燈桿相結(jié)合，設(shè)計(jì)美觀，具有高效的轉(zhuǎn)換率，滿足智能路燈的備用供電。

2.工作環(huán)境。（1）工作溫度：-20℃～+60℃;（2）貯存溫度：-35℃～+70℃;（3）相對(duì)濕度：10%～90%RH;（4）大氣壓力：產(chǎn)品在大氣壓為86～106kPa范圍內(nèi)能可靠工作。

3.性能要求。（1）具備高效儲(chǔ)能放電，12V儲(chǔ)能電池 高效太陽能電池片。（2）智能控制器，帶有過充、過放、防反接、充電流、欠壓、過壓、短路、防水保護(hù)，光控、時(shí)控，多種工作模式。（3）平臺(tái)故障查詢包括太陽能電池板、電流、電壓，電量故障查詢。

4.安全要求。外殼防護(hù)等級(jí)應(yīng)達(dá)到IP65 或以上。

六、項(xiàng)目成效

本項(xiàng)目智能路燈整體設(shè)計(jì)美觀實(shí)用，視覺智能路燈與園區(qū)周邊環(huán)境相互映襯，使箱變整體融入科技園區(qū)的環(huán)境，且易于安裝，安全實(shí)用。通過信息發(fā)布的LED顯示屏展示高清的圖片，視頻，有良好的宣傳效果和信息傳達(dá)的作用，可播放宣傳片，賽場(chǎng)風(fēng)光等視頻。燈桿整體體現(xiàn)設(shè)計(jì)元素，安全實(shí)用，在夜幕下成為科技園區(qū)一道靚麗的風(fēng)景線，達(dá)到了項(xiàng)目的預(yù)期果。

作者單位：徐航? ? 國(guó)網(wǎng)北京市電力公司