城市道路智慧路灯应用研究

城市道路智慧路灯应用研究

朱锋

 314000嘉兴经济技术开发区建设投资集团有限公司

摘要：目前，我国经济快速发展，城市建设速度加快，促进了智慧城市的发展。想要建设好智慧城市，智慧路灯是不可或缺的，也是很关键的一环。通过我国政策的大力支持，智慧路灯已经开始应用在城市的各个道路上。在我国市政建设的众多设备中，路灯是必不可少的重要设备，但是普通的路灯只有照明作用，而智慧路灯不但可以照明，而且还可以收集并且整理信息，有着与互联网相同的作用。鉴于此，本文论述了智慧路灯系统的构成模块以及各模块的功能，提出了城市道路智慧路灯的应用，以供参考。

关键词：城市道路；智慧路灯；应用

前言：我国的道路照明工程，采用的最多的设备是高压钠灯。目前，高压钠灯在某些方面可以满足目前道路照明的要求，但是由于其耗电量大，使用年限比较短，不能适应智慧城市道路照明的要求。LED路灯是一种节能、高质量、高寿命的新型路灯，是目前城市道路照明设备的主要替代方案。在LED路灯的使用中，如果运用智慧路灯，就可以增强其功能，例如可以利用无线传输等通信技术，让路灯成为一个基础设施，以此为基础，可以遥控和管理各种路灯，从而可以根据不同时间段的天气与交通状况，自动设定灯光方案，调整灯光，分析故障，从而达到自动报警的目的。智慧路灯还具备了许多的功能，如灯具电缆的防盗和远程抄表。智慧路灯不仅可以为人类社会的发展带来巨大的经济利益，而且可以有效地解决当前世界上越来越严重的能源问题，所以，智慧路灯的发展具有深远意义。

1智慧路灯系统的组成模块

1.1信息采集组成模块

在安装智慧路灯的过程中，智能信息采集模块可有效采集、汇总现有街巷周边环境的信息，并将其传输到管理的平台上。通过将各个信息采集模块连接起来，可以将各个区域的真实情况汇总到一起，从而在城市中形成一张收集信息的网络，让有关部门及时掌握各个地区的环境状况，并根据这些数据进行分析异常情况。

1.2智能报警组成模块

在信息传播模式的应用中有两个类别的智能报警模块（1）向外部发布相关广播类消息，其中主要为紧急信息，政务新闻信息，各种广播信息由内部控制中心发布，智能报警模块借此达成向外部传播的任务（2）户外分机呼叫中心。在有路灯的区域，如果人们发现紧急情况，智能报警模块就通过路灯所安装的报警装置发出警报，控制中心系统通知各紧急处理机构，通过路灯的详细方位，准确发现问题地点，以此来迅速处理紧急情况。

1.3智能监控组成模块

智能监测模块可以利用视频实现全方位的监控，并具有实时监测和智能识别功能。此模块采用高清摄像头，而且硬件的配置有相当高的运算能力，可以24小时在路灯周围进行高清晰度的监测。通过各个监测模块的相互协作，实现对目标的连续监控。此种模块系统的运用不仅可以让交警部门更加高效地完成道路的调整和疏通，而且还可以用于各种治安的防范和案件的侦破，对维护社会稳定起到一定的作用。

1.4LED路灯组成模块

LED路灯在节能方面的优越性高于传统的路灯。LED智慧路灯结合了远距离通信与整体的传感等模块，对周围的环境进行检测，并对本身的工作情况进行总结，将各种信息和数据发送出去，最终凭借中央系统来判断状况，做出是否开启路灯照明的判断。LED路灯通常是通过静电喷塑来加工其外部结构，并且其散热的材料使用了铝合金，这种情况下可以在散热方面得到最大化收益，从而有效防止了高温对路灯及照明设备造成的负面影响，从而提高了路灯的使用年限。在路灯拐角的地方设置了一个调节器，调节器上面的刻度可以便于员工进行有效的维护。

2智慧路灯系统的构成模块功能

2.1光敏传感模块的功能

光敏传感电路的设计目标是确定光强度是否已达到应打开或关闭的阈值。在光敏传感电路中，光敏电阻是根据光照强度工作的。在太阳辐射光敏电阻后，光敏电阻的阻值会降低，运算放大电路的正反向信号端的电流也会降低，直到下降至小于参考值。当低于参考值后，电压比较器反转，TTL的电流会传递给嵌入式微控制器，由微控制器自动关掉LED指示灯，使LED指示灯完成照明任务。在照明亮度低甚至是无光照环境下（夜间），光敏电阻阻值增大，放大器反向输入端较高，则LED灯开启。如果光敏电阻阻值不变，则输出电压比较器的电压等效于LED灯的光亮度。由以上分析可知，在微控制器控制下，LED灯亮与不亮时，输出电压比较器的电压值会不同。当光照强度增加时，输出电压比较器的输出电压值增大；当光照强度减少或处于无光照条件时，输出电压比较器的输出电压值减小。光敏检测电路见图1所示。

图1光敏检测电路

2.2路灯控制电路的功能

由于微控制器的电压承受能力通常很低，因此用继电器将大电流与控制电路隔离。当照明条件足够时，微控制器会利用P2引脚打开U1绕组，连接充电电路。当然，这时，放电电路也会被断开，路灯不会通过P4引脚从电源供电。路灯控制电路见图2所示。

图2路灯控制电路

2.3电源充电模块的功能

电压调节器可通过调节电池板到电池的电流来保证在充电期间充电电流达到最佳效果。如果缺失了调节电流的环节，没有一些调节电流的手段，则可能发生严重的过度充电。而过度充电会导致电池寿命缩短，从而出现因频繁更换本设计采用的充电输出模块是稳定的5A直流升压斩波电路。根据仿真可得：其最高升压转换效率可以达到93%。同时，该模块可利用开关降压型DC-DC转换芯片，使开关频率达到180KHz，可使输出电压在1.25V至32VDC范围内任意调节，因此其具有良好的线性和负载调节能力。但在正常工作时，充电电压需要固定在12V稳定输出。电压调节电路见图3所示。

图3电压调节电路

3智慧城市背景下智慧路灯的应用

3.1无线集控网络中的应用

智慧路灯由LED光源与传感器等构成，市场上种类繁多，可以根据实际情况合理选用，产品性价比高才是首选。但是，硬件产品的功能要达到一定的要求，必须要有软件与这相匹配，用智能集控的软件来驱动硬件，才能保证硬件的高效率运转。比如，在一段具有多个路灯的道路上，通过无线网络和云平台的结合，将数据库中的信息发送到集控器上，再自动发送到各个灯杆上，从而实现特种功能，比如：开关路灯或调整路灯的亮度。

3.2智慧城市照明中的应用

将2000余盏的智能LED路灯安装在某一城市道路上，取代以往的高压钠灯，从而实现智能调节更好的控制智慧城市路灯。为了有效减少该系统组建成本，智慧路灯结合配电设备和控制设备的功能，实现了智能监控道路状况，环境亮度以及和谐性得到了保障。城市照明系统中安装控制器，通过单灯控制，在晚上可以做到“隔一亮一”的效果，晚上的照明和行人的安全性得到了根本保障。还有节电的功效，真正实现了智能控制及提升了资源利用率。智慧路灯利于人们操作，难度较小，大幅度减轻了管理人员工的工作负担，从网络上直接进入控制系统对智慧路灯加以控制和管理。对于损坏的智慧路灯，可以使用控制系统，及时发现其所在的位置，相关人员能在最短的时间内对路灯进行修复，因而路灯系统安全性及稳定性得到有效保证。对于光照度智慧路灯进行智能调节，对于周边环境的变化能智能感应，比如雨水量、风向、噪声等都可以通过智能检测。智慧路灯通过报警系统，能够及时发现问题所在有效处理。

3.3路灯灯杆倾斜预警中的应用

目前路灯系统灯杆倾斜保护装置有进度缓慢、难以使用等的问题，使用宽带电力线载波通信的功能可以有效解决。通过姿态传感器对其倾斜情况分析，收集数据，以此来有效进行监测，利用宽带电力线载波信号，完成对路灯灯杆倾斜状态进行全面的监控。如果姿态传感系统发现路灯杆的倾斜度超过要求时，路灯中单体HPLC掌控智能系统的报警装置立即运行，发出报警信号，以特殊的声音给行人提示，及时远离有问题的灯杆，安全通过，预警信息将传送到路灯的控制终端，即：LED路灯单体的HPLC智能终端迅速使用电力线载波的方式传送。终端系统接到相关消息后，由4G网络向相关维护人员发送预警的信息，达到可以立即发现并改正的效果，切实的掌握灯杆的工作情况。灯杆倾斜报警系统的组成离不开安全防护智能系统、单体HPLC控制智能系统、现场报警装置、灯杆以及HPLC通信网络。

结束语：

概而言之，智慧路灯的结构相较于传统路灯，更加繁琐，高度集成是该结构的主要特征，实际使用中可节省能耗，提高效率，远程控制的操作更可以降低人力资源消耗，从而提高了智能化水平。以智慧城市的发展为目标，广泛使用智慧LED路灯，优化其技术水平来节能降耗。不断降低智慧路灯的成本，提使用率，推动智慧城市的健康发展。

参考文献：

[1]张玮玮,钱中阳,康潜.多功能智慧路灯工程的研究与应用[J].建筑电气,2023,42(02):22-26.

[2]李瑞华.城市道路智慧路灯的设计与思考——以某国家级高新技术开发区为例[J].光源与照明,2022,(07):43-45.

[3]金承璋,孙毅,蔡卫华.LED智慧路灯在智慧城市中的应用策略分析[J].智能建筑与智慧城市,2022,(07):174-176.

[4]曹秀秀.基于情境分析的社区智慧路灯设计研究[D].东南大学,2022.

[5]周胜.计算机在城市道路网改造中的运用[J].工程抗震与加固改造,2022,44(02):175.

[6]艾澎.LED智慧路灯在智能城市中的应用[J].集成电路应用,2021,38(10):50-51.

[7]李增勇,萧倩美,何秀娟.智慧LED路灯在城市道路照明中的应用[J].机电工程技术,2021,50(07):259-260+264.

[8]郝建维,李国云.智慧路灯是新型智慧城市建设传感集成的最佳载体[J].电子世界,2021,(07):148-149.