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摘要：智慧城市的概念自提出以来一直都被视作未来城市发展的必经之路，智慧城市的特征之一就是基础设施智能化，如路灯、信号灯等一些基础设施，主要的实现目标是基于人工智能实现基建自动化，解放人力的控制系统。从智慧化城市的角度来看，智慧灯具的设计和量产是重要构成部分，智慧灯具的特点是不仅要实现智慧化，还要实现节能减排的环保要求。
关键词：智慧城市；智慧灯具；设计理论
引言
随着我国城市建设的飞速发展，智慧城市的规划方针已经十分明确，智慧城市的建设已有条不紊地进行。而在智慧城市建设过程中，城市的照明控制系统作为其中最为重要的一项组成部分，对于城市的智慧化、智能化建设具有重要的影响作用。随着我国社会经济的发展，人们对于城市的照明设施建设的关注度也在不断提升。特别是在近几年，政府对于城市照明设施的建设投入了巨大的资金，通过建设现代化的城市照明系统，能够有效改善城市环境，提升城市的面貌。而在此背景下，我国城市道路交通照明控制系统取得了很大的进步。但也存在着一些问题仍未得到有效的解决。特别是在城市照明系统的管理以及控制方面，存在着很大的不足。在一些中小型城市，主要采取时控法，对城市的照明系统进行控制，但控制的效果不佳，并未体现出城市建设的智能化特征。这些落后的照明系统建设不便于对其进行管理，而且还会造成能源的浪费。对此，本文主要研究城市智慧照明控制系统的设计以及运用，仅供参考。
1.智慧照明物联网架构
智慧照明系统通过物联网基础设施、云计算中心、地理空间基础设施等新一代信息技术以及移动通信终端等工具和方法，实现了全面透彻的感知、宽带泛在的互联、智能融合的应用。智慧照明系统由终端灯具、单灯控制器、集中控制器、IoT核心网和智慧照明物联网管理平台组成。其中单灯控制器是照明系统的远程调光终端接口，负责灯具电流、电压、电量等参数的采集、异常自动监控等功能。集中控制器连接智慧路灯物联网管理平台，用于集中控制网络节点通信，是整个网络的核心设备。IoT核心网是智慧照明系统的物联网通信系统，负责采集数据的上传和控制信息的下发。由于NB-IoT技术是一种3GPP标准定义的LPWA（低功耗广域网）解决方案，具有海量连接、超低功耗、安全性和稳定可靠的优点，且可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，即可与现有网络基站复用，因此在本系统中采取该协议作为物联网通信协议，实现数据的稳定可靠传输。智慧照明物联网管理平台负责系统的智能监控、业务管理、数据统计和参数设置等功能，实现照明系统的远程控制、智慧化管理和服务。
2.LED一体化灯具设计
目前国内大部分的城市用灯具都为高压钠灯，高压钠灯存在耗电量大、电能利用率低、光污染严重等问题，为了解决这一问题，初步设计用LED灯替换在用的高压钠灯，运用智慧照明控制系统实现城市用灯的智能化改造。结合国家对于节能减排政策的要求，传统照明灯具的升级换代已在全国范围内逐渐落实，LED照明灯具具有节能高效、绿色环保、寿命长等特点，十分契合智慧照明灯具的使用要求。LED灯具根据其优点充分发挥调光优势，设计无级调光模块接口，由单灯控制中心控制，外壳设计为高压铸形加静电喷塑处理，由于LED照明设备可能处于长期工作状态，所以外壳选用铝合金协助散热。整体设计遵循模块化构想，利用维修和更换零部件，接口的设计力求做到统一，各个零件之间形成良好适配。但是，LED照明灯具光衰严重，影响使用寿命也是不容忽视的棘手问题。
3.配电线路保护电器的选用原则
道路照明配电系统应具有短路保护和过负荷保护，并符合现行国家标准《低压配电设计规范》（GB50054—2011）。
由于道路照明负荷主要是单相负荷，在配电设计时应避免采用三相保护电器进行线路保护，如其中一相发生故障，会引起三相保护电器动作，扩大了故障影响范围。因此，道路照明各单相回路应单独控制和保护，且每个灯具设有单独保护装置。道路照明配电线路上下级保护电器的动作应具有选择性，上下级之间能协调配合，并要求配电线路在发生故障时，最靠近故障点的保护电器动作，快速有效地切断故障电路，使故障影响范围最小。在城市道路照明配电设计中，通常选用低压断路器作为配电线路的保护电器。
4.照明控制系统的警报、统计
城市智慧照明控制系统的警报功能设计尤为重要。通过设置城市照明系统的自动检测、反馈、报警功能，能够对区域照明设备的运行状况进行实时的控制。并且在正常照明过程中，一旦某一区域的照明设备出现了故障问题，系统能够在第一时间上报，并且发出警示，提示相关人员对其进行故障排查与维修，具有良好的应用效果。通过远程控制管理中心对各个区域的照明设备运行情况进行调查，并且在终端发送控制命令，就能够实现对城市内各个区域的路灯的运行情况进行实时的巡查监控。一旦发现异常情况，可以借助定位手段，第一时间查询到故障产生的区域，对照明设备的异常情况进行检修。在这一过程中，通过警报功能，远程控制管理中心能够得到相关的警报指示，迅速找出故障点所在的城市区域，下达到相关的维修人员对其进行维修。通过设计警报功能，能够最大限度减少工作人员的工作强度，同时还能够有效提高检测、巡查工作的效率，提升整体照明设备突发事件的处理能力。通过设计统计功能，能够对照明设备的运行情况以及运行过程中产生的数据信息进行统计处理。智能化控制管理系统可以实现数据信息的采集、存储、分析、统计等功能，并且以数据图的形式得以呈现。通过将这些数据进行统计整理，可以编制相关的年、月、日报表，便于后续的分析和研究。在此同时，通过搭配相应的管理软件，还可以进一步强化对城市智慧照明系统的管理，实现数据的实时测量以及分类管理，更为一目了然的了解照明设备的整体运行状况。还可以对故障进行分类统计，更好的对其进行管理。
5 照明系统故障报警
当出现故障时终端能够立即自动抢占信道，将报警数据及时发送到控制中心，供值班人员判断故障，并及时处理。故障报警是以“报警报表”、“报警分析”、“报警类型分析”和“区域报警分析”的形式，并按照报警的时间、区域、类型等，归纳所有设备（RTU或单灯）的报警情况。报警内容包括意外亮灯、意外灭灯、灯具故障、过流、过压、门开、进水、控制柜缺相、电源故障、线缆断路、交流接触器故障等，可实现警报跟踪、定位、回溯及统计功能。
结束语
近年来我国城市化建设的脚步逐渐加快，智慧城市的概念自提出以来受到了人们的广泛支持，我国在智能照明系统的建设上一直保持着持续投入，智慧照明的未来发展空间巨大。本研究针对目前智慧灯具设计存在的不足，给出了相关建议并介绍了智慧灯具的设计要点，期望可以给相关行业工作者提供一定的参考。
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