LED智慧路灯在智慧城市中的应用策略分析

金承璋，孙毅，蔡卫华

（上海市区电力照明工程有限公司）

1 引言

智慧城市建设以信息系统为基础，通过对采集技术和传输技术的应用，为城市管理提供更多的便利条件。其中，LED 智慧路灯作为城市基础设施建设的重要内容，不仅能够满足城市的智能照明需要，同时还能改善市容，降低成本，扩大综合效益（见图1）。

图1 现代城市智慧路灯运用场景

2 智慧城市内涵及主要特征分析

智慧城市建设建立在数字城市基础地理信息框架基础上，通过传感器实现现实与网络之间的联系，通过保存与分析海量数据信息，经过云计算平台处理后，实现全自动化控制各类基础设施的目的。

智慧城市建设对国家和地区的发展具有重要影响，需要根据社会经济环境，对生产生活以及生态空间作出科学合理的布局[1]。智慧城市运行需要各类设备，如移动通信、GPS 及红外感知器等，将整个城市联系起来，搜集与分析相关数据，经过准确分析后建立相应模型后，给城市发展及人们实际需求提供相应的服务。

3 LED智慧路灯优势及技术构成分析

城市道路照明要求较高，实际管理难度较大。传统道路照明设备存在能耗大、管理复杂等问题，总体而言使用效率偏低。同时，路灯管理需要时刻进行，加上路灯较为分散，实际维修时存在滞后性问题[2]。通过引入LED 智慧路灯实现系统管理，全面监控分散在城市各处的路灯，及时发现问题，提高路灯照明的实效性。

3.1 LED智慧路灯优势分析

相较传统的路灯，智慧LED 路灯的优势非常明显，具体体现在几个方面：①能耗更低，也更加环保，能够取得更好的经济效益和社会效益；②控制系统更人性化，功能更齐全；③灯具的使用寿命更长。

1）能耗方面

相对于传统的灯具，LED灯本身的能耗较低，因此应用智慧LED 路灯可以更好地节约电能，为供电能源的消耗缓解压力，符合我国可持续发展的战略规划。在现代城市发展中，广泛地采用智慧路灯，能够进一步提升能源利用率，能够取得更好的经济效益，助力现代城市的进一步发展。

2）控制技术方面

城市智慧路灯照明系统主要采用现代远程通信技术，将GPRS 技术和ZigBee 技术以及电力线载波技术进行集成，从而实现远近距离的传输和组网，切实发挥技术优势并改善传统技术劣势，进一步提高数据采集、存储及传输的安全性，提高智慧路灯的使用质量。

3）较长寿命

LED 路灯有着较长的使用寿命，但投入应用时有很多因素都会影响LED智慧路灯的寿命，如温度变化、紫外线辐射等因素的影响。

需要注意的是，LED灯在工作时，并不会将所有的电能都转化为光，还会产生一定热能。这就造成部分零部件长期处于高温环境，甚至出现烧毁的情况。传统高压钠灯寿命有限，其平均寿命仅为3 万小时，而镇流器的使用寿命长于高压钠灯。在使用LED智慧路灯之后，灯具本身的寿命被延长，因此有利于节约资源。

3.2 智慧路灯系统和功能

就当前而言，我国的城市照明监控管理模式相对简单，在节能和服务方面还有很大的提升空间。在信息技术的推动下，智慧城市的建设已经成为重要趋势，因此城市应该重视智慧路灯装置的安装，为城市的照明管理提供更多的便利条件。智慧路灯设备能够充分利用通信技术和传感技术形成智能互联网，大大提升了照明设备的管理效率。

1）LED路灯模块

LED 路灯相对于传统的路灯节能效果更好，主要是LED 路灯使用的钠灯能降低能耗。智慧LED路灯合理利用现代技术，因此其中存在各类模块，如控制、通信及传感器等，各种现代技术的利用可以有效采集周边信息情况，依据实际情况控制路灯运行情况，通过对数据的分析，作出相应的控制决策。在设计安装时，会对调节器的位置进行设置，方便工作人员后期的调整与维护。

2）采集信息模块

LED 智慧路灯中设有信息采集模块，通过这一模块可以采集所在位置的环境信息，并做好数据的存储和传输工作。另一方面，借助LED 灯杆全彩屏还能发布广告信息，对宣传营销具有重要意义，这对扩展传统照明装置的功能也具有积极作用[3]。智慧LED 路灯的应用，能够极大改善现代城市的管理水平，扩大经济效益和社会效益。

3）充电模块分析

LED 智慧路灯中设有智能充电模块，还可以给新能源汽车提供充电服务，为城市交通提供更多便利条件。通过集成模块功能的拓展还能利用公共设施创造一定的收益，推动城市现代化的进一步发展。

4）智能报警模块

智能报警模块的设计也是智慧LED路灯的一项重要功能。该模块在发挥作用的过程中，收集信息传输形式有两种。①信息对外传播。相关信息通过中央控制中心发布出来，如常见的路况信息、紧急新闻等。②户外分机。通过在智慧LED路灯上设置户外分机，一旦遇到突发紧急情况，民众可以通过这一功能报警或求助，管理人员会严格按照报警信息的基本情况，锁定路灯的位置，提升风险问题的处理效率[4]。

5）智能监控功能

LED 智慧路灯设有监控模块，智能监控具有监控、跟踪及识别的功能。这种集成模块有较强的摄像头配合传感器，能够实现24h高清监控，路灯具备的监控功能可以应用到多个方面，这对提升道路安全、规范人们的行为也具有非常积极的作用，还能配合交通部门做好道路的疏导工作，为人们的日常出行提供更多参考。

4 LED 智慧路灯在智慧城市中的应用策略

智慧城市建设过程中应用LED 智慧路灯，需要综合考虑各方面因素，制定合适的方案，推进智慧城市建设。本部分结合实践情况，分析LED 智慧路灯的具体应用。

1）选择合适灯具

应用LED 智慧路灯需要选择合适灯具，以保证照明效果，还可以有效控制照明电力消耗情况[5]。要想实现节能这一目标，设计道路照明系统时，需要选择合适的设备，切实发挥LED路灯的优势。道路照明系统设计时大多选择400W高压钠灯，实际应用时出现故障，影响到道路照明，但高压钠灯存在较大能耗，因此逐渐被LED路灯取代。

城市道路照明需要用到大量路灯，考虑到节能需求，要根据照明需求选择合适的LED型号。就当前情况来说，LED智慧路灯300W就可以使用，灯罩则选择PC材料加工，可以根据照明需求调整灯光。

2）强化道路照明设计

LED 智慧路灯实际应用后，需要提高对照明设计的科学性，进一步提高路灯的照明效果。实际道路照明设计时要考虑车道数量、绿化带情况、路灯高度等。通常情况下设计双向六车道时，路灯高度不超过12米，实现道路照明的目的。

5 智慧LED 路灯在城市道路照明中应用的发展趋势

在智能终端技术和互联网技术的持续发展下，智慧LED路灯应用将会囊括电子技术、控制技术以及通信等新技术，改善城市道路服务质量，逐步向着新方向发展。

5.1 智能化趋势

新形势下，智慧LED路灯技术不断更新，经过数次更新，当前已经初步实现智能化控制。但智慧灯具的应用对照明控制技术提出新的要求，这就需要技术人员逐渐合理应用电子信息技术、远程通信技术，提高智能化控制的实效性[6]。

5.2 规范化趋势

现代化照明系统的集成化程度较高，因此就系统功能而言，通常不会由单一的供应商提供。但在实际工作中，由于不同的组件生产条件和工艺水平存在差异，兼容性也成为照明系统创新发展需要重点考虑的问题。

如何统筹优势，全面优化照明系统，就需要提出LED 智慧路灯的标准化生产模式，这也是智慧路灯今后发展的重要趋势[7]。对此，政府部门需要牵头做好照明设备的统一确认工作，提高设备工作的兼容性，强化各企业之间的交流合作，最大程度避免出现资源浪费的情况。

5.3 网络化趋势

随着计算机网络技术的快速发展，先进的通信技术也是保证发挥LED智慧路灯功能发挥的基础。智慧LED路灯在线调控功能实现，合理利用光纤通信、PLC及现场总线技术等（见图2）。

图2 城市公路上的智慧路灯夜景

6 结语

综上所述，智慧路灯控制系统的设计与应用相对传统的路灯模式，不管是在控制系统方面，还是使用功能方面，都有很大的改善，能够更好地节约资源，缩小成本，扩大效益。需要注意的是，我国对于智能LED路灯的应用还存在一定问题，对此，相关部门需要从技术层面与管理层面入手，重视标准化建设，明确目标，加大研究投入，让现代技术更好地为城市的建设和发展服务。