杭州路灯根据环境明暗自动启闭的控制系统

殳 啸，徐 芬

(1.杭州市亮灯监管中心，浙江 杭州 310006；2.杭州瑞琦信息技术有限公司，浙江 杭州 310012)

引言

杭州亮灯监控系统已实施多年，路灯的远程控制、节能调节和线缆防盗的信息化平台建设也已基本完成[1]。截止目前，已经实现路灯远程监控点超过1 000个。近年来，随着杭州城市智慧化建设的发展，对路灯控制提出了新的要求，不仅要做到更加精准、更加科学，也要更加人性化、智能化，以满足市民日益增长的安全出行需要[2-3]。路灯根据环境明暗自动启闭系统，主要是通过光感照度计配合远程监控终端相结合的路灯控制方式[4-6]，一方面，在极端气候或者紧急状况下实现城市照明提早开灯或延后开灯，为市民出行提供安全可靠的光环境，实现杭州市路灯管理的精细化，提升杭州市城市照明应急处理效率；另一方面，也是响应国家绿色照明、杭州市营造“西湖蓝”的同时，避免过度照明的需要。

1 路灯根据明暗自动启闭的原理

路灯根据环境明暗启闭系统由单灯设备、远程监控终端、通信设备组成(图1)。在原有系统基础上，对远程监控终端接入照度计，根据实际光照强度对路灯进行按需开/关控制。根据现场光照度，能够按需照明，可以实现真正的路灯管理的“五遥”(遥测、遥控、遥讯、遥调、遥视)。

基于光感照度采集传感器，对现场光照度进行智能化调整，按需照明的理念，可根据道路行人、车辆流量的需求实行提早开/关灯动作。现场光感采集器对实际气候条件下采集光照信号，并反馈到远程终端RTU中，对路灯进行提早开/关动作控制，真正实现道路按需照明，确保满足照明需求的同时兼顾节能需求。例如：在阴天、雨天等极端气候下，外界光照度不够的情况下，提前开启道路照明；在夏季气候光照过度的情况下，提早关闭道路照明。

2 路灯控制系统的试点与应用

2.1 试点方案

在对现有远程监控终端进行改造，增加光感照度计，实现对环境照度的实时测量，并设定对应的路灯启闭阈值。

1)开灯阈值，当照度值低于路面照度平均值20 lx时，系统进行提示报警，并连续采样3 min，并记录照度值连续低于路面照度平均值20 lx的时刻与当日经纬度开灯时刻的差值。本次试点阈值设置为30 min，即差值低于阈值(30 min)，则系统自动在极端气候或者应急情况下提早进行开灯，高于阈值，则根据路灯管理所实际需求进行人工干预。

2)关灯阈值，当照度值低于路面照度平均值25 lx时，系统进行提示报警，并连续采样5～10 min，并记录照度值连续低于路面照度平均值25 lx，则根据路灯管理所需求，延后关灯。

目前，已在西城广场、西湖文化广场设立了两处试点，并已投入了测试。鉴于现有杭州市道路照明采用“一把闸刀”的集中式控制，试点采用在广阔区域内安装光照度计，对远程监控终端进行照明控制。根据环境实际光照度照明数据的实时反馈，对低于设定的照度阈值的报警提示，结合杭州市现有统一架设的视频监控，确认实际天气情况，进行统一提前开灯或者延后关灯，极大缩短了人工确认及开/关灯时间。

2.2 应用情况

以西城广场试点数据为例，对2015年11月10—17日光感照度计数据进行分析，经实际测试，该期间正常开/关灯5次，极端天气提早开灯、延后关灯2次，本次数据以14日和16日实测为分析对象。

1)多云天气情况下数据分析。在2015年11月14日9：48至2015年11月14日17:30进行现场测试，得到的光照度数据信息，在17:10时刻，光照度值为19.66 lx，根据当日经纬度计算，正常开灯时间为17:10，属正常开灯时间(图2)。在15日5:59至15日8:23期间，正常关灯时间为6:10，环境光照度值高于25 lx，不需要延后关灯，属正常关灯(图3)。

图2 正常开灯环境光照度实测曲线Fig.2 Curve: the ambient lighting value of normal turn on the street lighting

图3 正常关灯环境光照度实测曲线Fig.3 Curve: the ambient lighting value of normal turn off the street lighting

2)阴转雨天气情况下数据分析。在2015年11月16日5：58至2015年11月16日16:52进行现场测试，得到的光照度数据信息(图4)，在16:34时刻，光照度值为19.92 lx，并持续到16:37，光照度为18.55 lx。根据当日经纬度计算，开灯时间为17：09，由于路面平均照度持续3 min低于20 lx，且距开灯时间大于半个小时，此时系统并未达到自动开启路灯标准，经路灯管理所要求，本日阴雨气候，需要人工提早开灯，并于16:37进行开灯，提早32 min，开灯后光照度达到正常路面照度30 lx。

在2015年11月17日5:50至2015年11月17日12:44数据可知(图5)，正常关灯时间为6:12，在实际测试中，6:12的光照度为10.19 lx，低于25 lx，则系统进行延后关灯策略，直到6:20光照度高于25 lx，系统关灯。

图4 开灯前环境光照度实测曲线Fig.4 Curve: the rainy ambient lighting value before turn on the street lighting

图5 关灯后环境光照度实测曲线Fig.5 Curve: the rainy ambient lighting value after turn off the street lighting

3 结束语

综上所述，光感照度计配合远程监控终端相结合的路灯控制方式，一方面，在极端气候或者紧急状况下实现城市照明提早开灯/延后开灯，解决市民出行便利，人性化管理的同时实现按需照明，真正体现杭州市路灯管理所的精细化管理，极大提升了杭州市城市照明应急处理效率；另一方面，根据光感照度计实时照度监测，在外界环境照度高于城市照明标准的平均照度后，提早关灯，响应国家绿色照明、杭州市营造“西湖蓝”的同时避免过度照明的浪费，真正体现智慧照明。

运用光感与单灯技术相结合的方式，在系统中合理设置低于20 lx/25 lx的时间阈值，并根据实际需求灵活设置阈值，系统自动进行提早开灯/延后关灯，缩短了人工开关灯时间，有利于城市照明合理控制。

[1] 刘友泉，沈友国，缪华勇. 基于3G网络的照明智能控制系统的应用[J]. 浙江电力，2013,32(7):70-72.

[2] 梁人杰.智能照明控制技术发展现状与未来发展[J].照明工程学报，2014,25(2)：15-26.

[3] 任东飞，严永红. 城市人行天桥夜景照明设计模拟计算与实验研究[J]. 照明工程学报，2015，26(6)：55-59.

[4] Margery Conner. 环境光传感器协助应用变得更智能、更环保[J]. EDN CHINA电子设计技术，2009,16(11):42-46.

[5] S I Cho,Y J Kim,J H Lee, et al. An ultra low-power ambient light sensor for portable devices [J]. Optoelectronic Integrated Circuits XI, 2009(7219):22-24.

[6] 江晓军.光电传感与检测技术[M]. 北京：机械工业出版社, 2011