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摘要：随着我国智慧城市的快速发展，智慧领域覆盖范围也不断扩大，道路照明系统作为城市基础设施建设的重要组成，承担着道路交通照明的重要任务，文章从道路照明的角度出发，对智慧城市道路照明系统关键技术展开探讨。
关键词：智慧城市；道路照明；照明系统；照明技术
引言
随着国家经济水平的提高，城镇化建设和城市规模扩大的进程在持续进行，城市道路里程和路灯的数量在不断增长。近15年来，LED进入道路照明领域又带来路灯改造这一增量市场，路灯的建设量和维护管理数量增速持续高企。这一规模持续增加、新技术不断涌现的进程，给道路照明管理带了新的挑战，也带来了新的机遇。
1城市道路照明的趋势
首先，道路照明LED化。我国LED道路照明自2005年从小区庭院、城市支路的应用开始，快速成长为城市道路照明的主力。产品功率、光效和配光性能等不断完善和成熟，已经能满足城市各种功能性道路照明的需求，也催生了EMC、PPP、EPC等各种新的商业模式。很多新的路灯在合同期内并不移交给原来的照明管理部门，而是对非专业运维企业提出了运维管理路灯的要求。其次，道路照明智能互联化。照明是传统行业，但随着互联网时代的到来，在“物联网”思维影响下，照明变得越来越智能化。近5年来，随着低成本新通信技术NB-IoT的出现和运营商完成网络的广覆盖，智能互联照明从以前的基于无线或有线控制的室内应用逐步走向基于公共运营商网络的室外应用，而直接对单灯进行管理的智能互联系统也刺激建设部门和管理部门积极导入新的智能互联道路照明系统。同时，智能互联道路照明也是智慧城市的重要部分，在单灯控制管理的智慧道路照明以外，通过血管式分布的道路照明灯杆，为智慧城市其他子系统的设备提供物理平台和电源供给，推动智慧城市的发展和逐步完善。
2智慧城市道路照明系统关键技术应用分析
2.1高光效智慧灯具
低光损、变色温配光技术：配光是照明技术中的关键技术，减小配光中的光能损失，提高配光均匀性是配光中需要解决的重要技术，采用介质填充技术，减少光学反射面，调高系统的投光率。不同材料的耐候性、与透镜材料的符合性将是项目中的研究重点；高效散热技术研究：根据散热的传导、对流、辐射三种途径进行研究，在LED散热设计中，重点提高热传导、对流散热效果；可组态单灯控制器：通过研究控制器的可组态、高可靠功能，EMC指标符合国标3级水平；可接入的数据信号种类大于15中，编制可接入信号规范、采用自适应组态技术，控制器自动扫描连接的传感器种类及数量，自动传输到云控制平台。第一，基于PLC的高速物联网关键技术研究：电力线是非常复杂的通讯信道，它是一个时变系统，而且对通信信号有很强的衰减性。针对电力线通信的复杂性，通过采用物联网高速应用进行专用PLC芯片设计应用。第二，基于智慧照明PLC通信协议研究：针对电力线载波通信的困难，特别是中国电力线的特殊情况，研究各种最先进的技术及方法，把它们进行有机的组合，并加以优化提炼，将研究一套应用于智慧照明PLC的通信协议。第三，智慧照明多协议集中控制器关键技术研究：基于多协议开发集成将PLC、Wi-Fi、无线Zigbee、无线433MHz、以太网、4G/2G、RS485/Modbus/DMX等总线数据传输完美无缝的衔接在一起，为智慧照明应用提供网络接入通道，构建一个无处不在的网络平台。
2.2配电线路设计
对照明线路的负荷总量进行计算是配电系统当中的基础工作，而其他的工作内容也是以此来进行展开的。对城市道路的照明进行控制，通常采用自动控制的方式，具体来说将系统设计的通电时间为某时段，如果是交通信号灯，那么则需要使其能够维持全天常亮状态。而道路照明的线路，其长度较大而负荷较小，我们需要考虑的问题在于电压损失，我国相关规范当中也对其提出了明确的要求，具体为最末端的灯具，其电压损失必须要小于5%。我们现在所采取的减少压降的方法具体包括两种：分别是增加电容补偿装置和加大导线横截面。
本文推荐后种方法，因为其不仅可以使压降得到减小，而且还能有效的降低电能在传输当中所产生的损耗，使电路更具有稳定性，但该方法也会使其成本有所增加。
2.3 照明控制功能
智能互联照明管理系统具有对所管辖的LED照明灯具进行开关和调光等管理控制功能，可执行上一级系统查询、控制和参数设置指令、控制器初始化、自检自恢复、软件远程下载和升级等命令。如此，就可以实现针对每条路、不同区域的按需照明。城市照明的标准是基于交通流量来制定的，如果某条道路或某个区域（比如工业区、纯住宅区、商业区）在不同时段交通流量有很大差别，就可以据此制定不同时段的照明调光控制，纳入系统的调光时间表，在不牺牲照明质量、保证交通安全的前提下，自动实现更大程度的节能效果。
2.4智慧配光技术
路面在不同气象条件下对配光要求差别较大：干燥路面以漫反射为主，雨天湿路面镜面反射较多，若采用相同配光类型，路面亮度分布变化很大，均匀度差，还会产生眩光；能见度较高情况下采用中高色温为宜，雨雾天气下以低色温为宜。现有的路灯产品配光曲线和色温是固定不可调的，气候适应性不佳。在LED芯片成本不断下降的趋势下，可以开发出具备多重配光曲线和可变色温的灯具，根据运行范围内气象条件智能调节。
2.5照明告警功能
智能互联照明管理系统具有灯具工作状态监控、灯具亮灯时间统计、控制器工作状态监控、根据设定的报警条件主动向上一级系统报警、本地状态指示、电压异常时自动保护等功能。这些功能可代替往常的人工巡查，直接得到故障原因分析结果，自动派工给外场的运维班组。此外，根据灯具的工作状态可知现场的照明水平是否达标，亮灯时间统计结合灯具的设计寿命可预先制定更换计划。
2.6线路接地故障保护设计
具体来说，可以采取过电流保护装置来对接地故障进行解决。该保护设计的本质主要在于通过线路的断路器来有效解决接地故障问题，而且该方法不需要再增设其他的装置，但对电流的切断时间具有严格的要求，而且对断路器的灵敏度也具有较高的要求。除此之外，我们还可以使用零序电流来对接地故障进行保护，当照明线路的三相负荷达到平衡状态时，零序电流等于零，而出现不平衡时其必然不能等于零。所以，如果三相当中的某相出现接地故障时，那么会使负荷无法维持平衡状态，可以通过零序电流从而有效地解决接地故障问题。在TT系统当中如果发生接地故障，通过具体的计算，我们可以发现不平衡电流是远远大于单向接地故障电流的。所以就算没有发生接地故障，三相不平衡电流也会比较大，因此，如果我们想要采用零序电流来保护接地故障，那么需要设备具有较高的灵敏度，所以在TT系统当中无法应用该方法。
2.7云计算技术的应用
综合拟运用云计算技术、大数据分析技术和模糊控制理论等多种先进技术手段，通过实现智慧照明数据云平台、智慧照明大数据分析和应用、智慧照明多参数控制策略这三大核心模块，研发智慧照明控制云平台系统，实现针对道路照明应用场景的智能化照明控制，满足节能环保和行车安全的室外照明需求。
结语
综上所述，智能照明作为智慧城市重要的组成部分，是未来照明的发展趋势。当前智能照明系统所带来的感知环境变化，光源强度自动调整，城市多场景自动切换，提升照明质量，改善人居生活环境、节能降耗，为工作、生活、学习提供绿色智能科技的环境。在日后发展中，城市道路智慧照明系统将会更加智能化，从而为城市道路交通与基础设施建设奠定基础。
参考文献：
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