基于物联网的城市路灯智慧照明控制系统

文/闫静静 任志红

路灯照明是城市基础设施建设工作中重要的一环，既能为居民日常生活提供切实的便利，也是城市现代化发展的一项标志。在传统的城市照明管理工作中，主要是对原有的路灯进行维护管理，遇到损坏的路灯则进行更换。但是城市路灯的分布十分广泛且数量巨大，仅依靠人工管理和市民监督无法有效落实，也会产生一些维修不及时等产生的安全问题。发展智慧型的城市照明系统可以有效解决过去管理中遇到的问题，为城市照明和居民出行带来极大的便利。

1 智慧城市照明概述

伴随着科技的发展和城市现代化的推进，城市人口和城市规模都在不断扩大，为了保证较好的社会公共服务能力，研究者们提出了智慧城市的概念。智慧城市借助高科技的设备和手段，在城市生活应用的各个方面提供支持，有效促进城市发展。在我国已经推出了智慧上海和智慧双流的建设工作。智慧城市照明是智慧城市发展的一个部分，在城市发展过程中，路灯照明是一项重要的基础设施建设，与城市居民的日常生活息息相关。但在传统的城市照明管理过程中，还存在着较多的问题，如管理不全面、不及时，维护措施不到位等，通过建设智慧照明系统能够有效改善这些不足，推进城市更好地发展。

2 物联网技术发展现状

物联网技术是一项新兴的研究方向，是现代化不同的科学技术融合交叉形成的新概念，于1999年首次被提出就受到了广泛的关注，也被称之为第三次科技浪潮。物联网顾名思义是指物与物之间形成的网络结构，如现代科技中的计算机技术、通信技术、控制技术、遥感监测技术等融合，形成不同技术网络。任何的智能系统都可以接入这个网络，因此，物联网技术也具有很强的包容性。物联网系统中整合了不同的技术，兼备了信息的收集、处理和传递，且接收终端不仅限于计算机。物联网技术具有很广阔的发展前景，一方面，借助高度集成化和高度包容性，能够有效节约建设成本，提高资源的利用率和经济效益。另一方面，也能够发展新兴产业，推动生产力的发展，扩大产业规模，增加就业岗位，为社会发展提供动力支持。

3 智慧控制系统研究

3.1 系统结构

3.1.1 基础设施模块

基础设施模块是指借助物联网技术建设智慧照明系统所需要的基础设备，包括了电源、路灯控制、通信传感、接入系统和中央处理器等，使传统的路灯具备更多维的功能。在实现可调控的照明模式中，传感器主要的作用的对环境的亮度和时间进行管理。当路灯周围环境处于较黑暗的状态时，传感器能够敏锐地检测到这一情况，当光通量小于设定的阈值时，路灯照明系统会自动开启。传统的路灯照明只有开启和关闭，不能对照明功率做出调整，如在凌晨五点左右，周围环境已经逐渐明亮，不需要高功率的照明。智慧照明系统可以根据不同的时间段对照明进行调整，适当的时候可以使用隔盏照明，既满足照明需要，也能够节约电力。这种照明方式能够改善传统路灯照明的不足，有很强的现实意义。一方面，路灯的开启与否不再只受时间控制，而是可以根据实际情况进行调整，更符合人性化的要求。另一方面，也能够有效节约电力，减少城市基础照明上的资金投入，减少二氧化碳排放量，保护城市环境。为实现这些功能，需要对传统的照明路灯进行智慧化管理，将编写好的代码编入处理器中，根据物联网技术的高度包容性，在原有路灯的基础上接入集成化的处理器和传感器，能够较简单的实现所需功能。

表1：智能照明系统对比

3.1.2 附加应用服务模块

在智慧照明系统中还可以集成一些附加的应用服务，主要可以分为三个方面。首先，面向城市居民，可以借助不同的传感器和附加设备，实现为居民广播实时信息、提供城市Wi-Fi、成为便利充电装等功能，有效提升城市公共服务质量，保证居民生活的便利性和幸福感。其次，面向城市政府，根据路灯灯柱上安装的定位系统，可以实现有效的社会公共资源管理。将摄像头安装在灯柱上，完善城市的监督管理，能够为公安部门提供可靠的视频监控信息。最后，面向科研单位，根据灯杆上集成的监控和定位，能够为交通和汽车科研部门提供有力的数据支持，在新型的电动能源车和无人驾驶车辆的测试提供帮助。其实，智慧照明系统的附加功能有很多，依据物联网技术的包容特性，可以不断加设有用的设备在系统中，不断提升和完善系统的功能，借助高度集成化的系统有效节约公共空间资源。

3.2 可实现的功能

城市智慧照明系统能够实现的功能主要体现在四个方面：

（1）可以实现传统道路旁建设路灯的照明功能。在照明过程中，可以根据控制系统对光照强度进行智能化控制，既保证了照明效果，也可以在一定程度上节约不必要的电力浪费。

（2）过去的路灯损坏无法及时得知，依靠人工管理或市民举报，且在故障处需要通过人工检修的方式，对线路、灯泡或其他零件进行逐个排查。在指挥控制系统中，每个路灯的分布点都在管理系统的后台以分散点的形式体现，在路灯正常工作时处于绿色状态，当路灯未正常工作时处于红色状态并发出警报。管理人员可以在监控后台明确得知是否发生路灯损坏的情况，并能够快速定位故障路灯的位置，及时进行维修工作。在维修时，系统可以实现实时定位，免除了逐个排除故障点的过程，明显提高维修效率。

（3）每个路灯上都安装了定位系统，能够较好地实现对公共财产的管理工作，避免社会资源受到损失。

（4）在路灯的灯杆上可以加设城市Wi-Fi，使居民的城市生活更加便捷舒心。这种附加性的服务功能还可以进行多维扩展，需要设计者打开思路不断优化。

3.3 发展趋势与经济性

以100 盏路灯为例，根据在相同照明条件下对有智能控制系统和无智能控制系统在照明情况、用电量、灯具寿命和环境保护方面进行对比，得到表1。

根据表格内的数据对比，可以明显看出，智慧照明系统的节能比约为47.5%，能够在满足照明条件要求的同时，大幅度节约电力资源，降低二氧化碳的排放量。因此，基于物联网技术的城市智慧照明系统有很广阔的发展前景。当智慧城市逐步落实到城市的每一项基础设施建设中时，现代化的城市就可以为居民提供优异的居住环境，充分满足居民的日常所需，不断提升居民的幸福感，打造环境友好型的现代城市。

4 结束语

总之，在基于物联网的城市路灯智慧照明控制系统中，能够为居民提供有效的便利，大幅度降低用电量，有不可阻挡的发展劲头。系统不仅可以实现传统路灯的照明功能，还可以实现遥感监控和定位管理，使城市基础设施建设和规划更具科学性。智慧照明系统的发展为指挥城市建设有非凡的意义，智慧城市的理念伴随着社会和科技的进步已经逐渐渗透到人们的日常生活之中，如何紧跟时代发展的脚步，打造更具特点的现代化都市值得引起相关管理建设部门的思考。