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摘要：随着社会的不断进步与发展，智慧城市建设已在多个城市掀起了建设热潮。而智慧路灯作为智慧城市建设中的关键一环，其影响着整个智慧城市的建设水平。普通的路灯一般只具备照明的功能，而智慧路灯在具备照明功能的基础上，还能实现对信息的采集和存储，这样就给整个城市的发展建设提供了重要的数据信息，提高了整个城市的服务能力。文章结合智慧路灯设计和应用的相关知识进行探究。
关键词：智慧路灯；设计；城市道路；照明
本文基于新型智慧路灯在智慧城市应用的研究，对智慧路灯构建的智慧城市系统、杆体设计、模块集成与应用优势进行简要分析和阐述。
一、智慧路灯构建的智慧城市系统
基于路灯的智慧型数字城市系统具有集成度高、便捷的特征，其原理是基于原始路灯进行整体系统集成，打造一个统一平台，设立城市数据中心，构建三张基础网络，通过分层建设，达到平台能力及应用的可成长、可扩充，创造面向未来的智慧型数字城市系统框架。利用计算等信息处理技术对海量感知信息进行处理和分析，对包括民生、环境、公共安全等在内的各种需求做出智能化响应和智能化决策支持，使得城市生活照明达到“智慧”状态。
基于路灯的智慧型数字城市系统架构如图 1 所示。
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图1 智慧城市的系统架构
二、智慧路灯杆体设计
智慧路灯的杆体设计应同时满足以下五要素：
（1）基本照明功能的满足。照明功能是路灯的最基础功能，杆体设计需首先满足照明功能。
（2）灵活加载设备的杆体。由于智慧城市硬件搭载具有不确定性，杆体须考虑灵活搭载硬件设备的能力。
（3）杆体内强弱电隔离，减小信号干扰。
（4）底座分仓设计，强弱电分离。
（5）整体协调美观。智慧作为一项新型城市公共设施，是城市面貌的其中一部分，杆体设计造型和色彩需与环境协调。
三、智慧路灯功能应用
3.1智慧照明系统
照明是路灯最基本功能，城市照明的监控和管理方式相对简单、粗放，服务质量和节能水平偏低，已经无法满足现代化城市照明的需要。智慧照明是智慧城市的重要组成部分，它应用传感器、电力线载波/ZIGBEE通信技术和无线GPRS/CDMA、NB-lot等通信技术等，将城市中的路灯串联起来，形成物联网，实现对路灯的远程集中控制与管理，具有根据车流量、时间、天气情况等条件设定方案自动调节亮度、远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程抄表等功能。智慧路灯可以有效控制能源消耗，大幅节省电力资源，提升公共照明管理水平，降低维护和管理成本。
道路照明灯具采用 LED 路灯，各道路路灯功率、杆高及间距等根据《城市道路照明设计标准》CJJ 45-2015 进行设置。路灯灯具安装有单灯控制器，对路灯单灯进行开关控制、亮度调节及信息采集。路灯照明专用箱式变电站设置集中控制器，单灯控制器与路灯集中控
制器通过电力载波通信传输的方式，通过供电电缆传输数据。集中控制器通过自身配备的 2G/3G/4G 无线通信设备与管控中心软件连接，实现照明智能化远程管控。集中控制器通过传感器实时采集照明设备的电压、电流、电量等数据，监测交流接触器、断路器、熔断器等保护器件的运行状态，并将监测数据上传至管控软件分析、处理和显示。管控中心根据城市景观照明路灯的照明需要，为其量身制定开关灯时间预案，通过制定合理的亮灯时间，有效杜绝照明早开晚关事情的发生，免去繁琐人工调校工作，通过管控系统精确控制获得最佳节电效率。路灯智能调光系统具有遥控、时控（经纬度控制）及手动控制三种控制方式。
LED 路灯最明显的应用优势就是其的节能性，相对于传统的钠灯而言，其对于电能的节约可达50% 以上。而在智慧化城市中，智慧照明控制系统就可通过控制相应的终端站来对 LED 路灯进行远程的开关控制、调光控制，并能及时的将 LED 路灯的工作状态以及有关信息上传到数据终端。
3.25G 基站搭载
5G 基站融合灯杆布置位置根据通讯运营商的点位布置要求进行设置，路灯线路同沟设置通讯套管及 5G 基站电源线路套管，基站灯杆顶部设置 5G 天线安装位置，每杆路灯设置工作井方便日后 5G 基站安装施工。为满足基站用电需求，在路灯专变预留 5G 通讯用电负荷，运营商可根据用电等级自行增加备用电源。
3.3信息发布模块
LED灯杆全彩显示屏作为网络多媒体信息发布的平台，让广告可以随心掌控，广告图文信息动态更换，显示信息可包括商业广告、公益宣传、公共信息发布、紧急情况警告、区域地图显示、周边环境空气污染状况等。
3.4环境监测模块
智慧路灯集成的环境传感器可实时监测PM2.5、温度、湿度、大气压、风速、风向、雨量、噪声等环境信息。
3.5智能充电模块
智慧路灯集成电动汽车交流充电桩，可为具备车载充电机的电动汽车提供交流电能，使用操作简便，在充电过程中，能够实时显示充电方式、时间、电量及费用信息。由于智慧路灯通电通网的特性，可加载便民的手机充电，解决防水问题的前提下，也可以为共享充电宝提供加载空间。
3.6智能报警模块
智能报警模块的具备也是智慧路灯的一大特色。其中，该模块主要包含：监控中心对外广播以及户外分机呼叫监控中心两个部分。对外广播主要就是实现对紧急信息、通知、政务以及新闻等信息的发布。而户外分机呼叫监控中心则可进行紧急呼叫。当市民遇到紧急情况时，只需一键按下呼叫按钮即可，这样通过网络平台，可以精确的定位到报警人的位置，以此也就能有效的维护城市的社会秩序。
3.7智能监控模块
智慧路灯集成摄像机，摄像机做为智慧监控系统前端智慧单元，引入了全画面视频检测、视频跟踪、车牌识别、智慧停车等多种业内领先的视频智能技术。该摄像机在满足常规道路监控系统对道路断面全覆盖的视频监控需求以及全天候的高清录像需求的同时，还能与应急可视报警设备联动对特定区域进行监控。这些影像资料将为公安、交管、城管部门提供重要支撑。
四、智慧路灯在智慧城市中应用的独特优势
4.1路灯的高度优势
城市路灯能为智慧城市感知设备提供离地0.5m-15m左右的高度的加载位置，满足各种硬件设备的搭载高度需求。
4.2道路照明设施点位多，覆盖面广，系统网络特征明显
随着路网密度的增大，网络分布的特征将更加明显、合理，死角亦将逐渐消失。通信与信息设施的无死角网络化分布是实现智慧城市信息全覆盖的基本条件。在所有市政设施中，只有路灯系统能够实现无死角网络化分布，所以，它是智慧城市物联网设备的天然搭载平台。
4.3道灯内部空间大，便于搭载智慧城市各种硬件设备
路灯单体的高度和内腔容量足够，足以在一体化设计要求下，装载足够多的、体积日益小微化的通信和信息设备路灯结构有杆、座、臂三个基本组成部分，在定制化的路灯中，通常结构独特的主体。灯座和主体的容量之大自不待赘言，即或是灯杆和灯臂也可以通过合理的设计装载通信和信息设备、而且不影响其外观之美。
4.4路灯具有完善的供电系统，在新型智慧路灯管沟的应用基础上，电力和网络均能稳定提供，是智慧城市硬件搭载的基础。
五、结束语
智慧路灯基于智慧型数字城市系统设计，将智慧路灯作为智慧城市的接入口，可以延伸至每个角落，方便各类前端感知数据融合，降低复杂性，不仅很好地解决城市资源浪费的问题，而且能够有效推动智慧城市的发展进程，同时使“路灯”更好地服务民生，提高城市居民的生活质量，在城市信息化与自动化建设中发挥更大的作用。
参考文献：
[1]基于物联网技术的智能路灯控制系统设计[J].朱宝华.无线互联科技.2017（08）
[2]智慧城市的基础设施建设——智慧路灯[J].郭志英.智能建筑电气技术.2017（01）
[3]智慧城市背景下的智慧路灯设计[J].高雅.设计.2017（15）
[4]城乡规划与智慧城市理论研究评析[J].张浩然，贾梦圆，袁大昌.建筑与文化.2016（07）