罗招泉
苏交科集团股份有限公司 广东省深圳市 518000
摘要：随着科技水平的提高，智慧路灯在智慧城市领域中得到广泛应用，成为城市物联网的最佳接口，对优化城市公共照明管理、控制照明系统运行能耗、降低运行成本有十分重要的意义。但是作为一项全新概念，在城市智慧路灯的设计方面还需要进一步的强化，加大城市智慧路灯的推广普及。因此，本文通过分析城市智慧路灯设计方案及要点，为从业人员提供参考。
关键词：城市智慧路灯；设计方案；要点
一、城市智慧路灯概述
1.智慧路灯含义
智慧路灯是在物联网技术与无线通信技术基础之上发展而成，可以远程对路灯设施的运行状态、光源亮度与运行负荷进行实时调整。同时，智慧路灯还具有自动监测、故障报警、远程抄表等多项使用功能。
2.建设意义
多数城市在发展过程中，普遍选择开发城市智慧路灯系统，将其作为建设智慧城市的主要途径，对社会发展进程、未来发展趋势产生深远影响。例如，根据周边环境实际照明需求来智能调节路灯运行负荷，降低公共照明系统运行能耗、打造低碳城市。同时，向供电部门提供远程智能计量与抄表服务，将所采集数据进行远程反馈，及时发现漏电、窃电问题。
3.设计思路
在城市智慧路灯设计环节，需要以“实际出发、灵活组态、标准设计”为核心设计思路，具体指：第一，实际出发。结合智慧路灯的实际用途，合理配置功能结构。如若所开发功能数量过多，将大幅提高智慧路灯的设计难度与制造成本；第二，灵活组态。采取模块化设计结构，对属性兼容程度较高的功能与子系统进行组合，将兼容性较差的系统设置为独立模块。如此，可以适当降低设计难度，保证各项功能得到有效使用；第三，标准设计。严格遵循相关设计规范，配置标准化产品，如照明灯具、路灯杆体等等，便于后期路灯设施维护保养工作的开展。
二、城市智慧路灯设计方案及要点分析
1.明确路灯使用功能
与传统城市路灯相比，智慧路灯的主要应用优势在于使用功能全面，可以作为城市物联网的最佳接口与主要载体。因此，设计人员应根据智慧路灯实际用途、智慧城市发展规划，合理设定智慧路灯的具体使用功能，具体功能包括：（1）遥测功能。路灯持续对周边环境与重要交通路段的实时情况、路灯各项电气参数进行监测，并将监测数据反馈至管理中心；（2）智能调光。智慧路灯根据光源监测数据，评估所处环境的自然采光条件，对照明灯具的光源亮度进行调节。同时，在监测到车流量达到一定阀值时，将自动上调照明亮度。反之，则下调照明亮度；（3）故障自检。系统定期对自身运行情况进行检查，当监测到异常数据时，自动开展故障诊断工作，向检修部门反馈故障信号，并实施问题应急预案。如断开故障模块与其他模块的连接；（4）充电桩。在特殊情况下，如周边未分布充电来源时，可选择在智慧路灯中增设汽车充电桩，发挥充电功能；（5）安防监控。在智慧路灯上设置视频摄像机，持续对周边区域交通环境进行监测，将所拍摄视频图像信息反馈至监控管理中心。
2.设备选型
在设备选型环节，设计人员综合考虑智慧路灯使用用途、设计难度、周边环境基础设施分布情况、应用功能配置方案等因素，做好设备选型工作。例如，在深圳市所制定《多功能智能杆系统设计与工程建设规范》中要求，高速公路两侧智慧路灯应配置视频摄影机、信息发布屏、移动通信基站、交通指示设备、气象传感器等智能设备。
而从设备功率角度来看，常见智慧路灯所挂载智能设备的功率标准为，视频采集器功率为60W、通信宏基站功率为1200W、环境监测器功率为15W、交流充电桩为7/kW、通信微基站为300W-600W、信息发布屏为900W/m2-1200W/m2。
3.智能调光及控制系统设计
系统中应配置具有节能属性的照明灯具，如LED灯，对照明灯具功率、间隔距离等参数的设定，视路灯所处区域而定；在结构中配置单灯控制装置，对灯具的运行负荷、光源亮度进行单独控制；在变电箱中设置集中控制装置，采取载波通信方式，确保供电数据的传输稳定性与完整性；使用集中控制器，在远程管控中心与通信设备之间构建稳定通信通道，保证监测数据的实时反馈，以及各项控制指令的快速下达；配置适当数量与型号的传感器，持续对路灯电压、电流等参数进行监测，为后续控制指令的指定提供参考；构建PLC控制系统，替代人工完成各项操作，在数据分析结果基础上，逻辑控制器基于程序运行准则下达控制指令。同时，还可以在程序中设定开关灯时间预案，无需人工定时开展调校作业；在系统中设置遥控、手动与时控等多种控制方式。
4.安防监控设计
为切实满足公安等部门的安防监控需求，保证系统稳定运行，在安防监控系统设计中应根据智慧路灯所处位置、周边环境情况，合理选择视频摄像机等设备的安装位置与角度，消除监控盲区；对线路采取套管保护措施，如设置通讯套管；在智慧路灯杆中下部等区域设置监控箱与配套工作井，便于后续设备检修保养工作的开展；设置备用电源，当主电源供电中断时，需要在10s内平稳切换至备用电源，避免安防监控系统长时间处于瘫痪状态、形成安防盲区。
5.灯杆及基础设计
在灯杆设计环节，设计人员综合分析各类设备安装要求、路灯功能结构、所处环境等因素，合理设置灯杆高度、各类设备挂载高度与位置、臂长、臂型等参数。同时，要求路灯整体造型具有一定的艺术观赏价值。例如，根据设备使用功能要求，应将气象传感器在灯杆顶端进行设置、将视频摄像机与交通信息发布屏在中部区域进行挂载，将监控箱与变电箱在路灯底部区域进行安装；要求路灯灯杆具有防腐、承载性能，确保在恶劣工作条件影响下不会出现结构变形、表面腐蚀等问题。在灯杆基础设计中，设计人员需要在设备选型方案基础上，综合计算智慧路灯所挂载各类传感器、电气设备、控制器，以及监控箱与变电箱的总体荷载，以计算结果为主要依据，科学制定基础设计方案。
6.供电设计
供电设计时应优先选择将市电作为智慧路灯的主供电电源，并配置备用电源；为避免不同子系统、智能设备之间产生负面影响，设计人员应针对性设计独立供电回路；做好供电负荷计算工作，或是在系统中配置智能电源模块，可以根据子系统与智能设备的实际需求调整供电负荷；在智慧路灯中设置交流充电桩、支持汽车充电功能时，如若直接在变压器总负荷中接入充电桩负荷，不但会对变压器负荷率造成负面影响、削弱节能效果，同时，还将对充电桩系统的升级优化造成限制。因此，应选择分期建设智慧路灯供电设施，或是在变压器选型环节预留适当负荷；不同型号交通信息发布屏的规格尺寸与功率差异较大 ，设计人员应提前做好设备信息采集工作，确定所安装交通信息发布屏的功率后，再开展后续供电设计工作。
结语：
综上所述，智慧路灯在城市建设中发挥重要作用，是城市公共照明系统智能化、自动化发展的重要内容。因此，设计人员必须掌握设计关键点，结合工程实际情况，了解智慧路灯使用用途，科学制定智慧路灯设计方案，做好细节处理工作，保证智慧路灯应用效能的充分发挥。
参考文献：
[1]黄胜强.智慧路灯的设计与思考[J].智能建筑与智慧城市,2020(07).
[2]周阅.关于城市智慧路灯设计的相关研究[J].中国新通信,2019,21(09).
[3]孙春海.智慧城市背景下的智慧路灯设计[J].电子技术与软件工程,2018(03).