王维双
大连地铁运营有限公司
摘要：一个好的照明工程应该从照明设计开始。前提是照明设备的产品质量、节能照明系统的采用、照明设备投入运行后状态的监控和报警等进行充分的设计和准确的计算，达到经济合理、绿色环保、维护简单，国家标准要求的标准设计。本文从节能降耗的角度出发，论述城市道路照明的节能控制系统。
关键词：城市道路；功能照明；智能网络化；节能系统
引言
近年来，中国的城镇化进程不断发展。城市道路作为每个城市的交通命脉，应具有良好的交通和人流导通性及安全性，交通运输效率对每个城市都非常重要，而城市交通照明是完成交通线路的重要组成部分。随着城市的不断发展，交通照明的管辖范围将不断扩大，道路照明的能耗也将迅速增加。因此，在保证道路所需照明效果的情况下，如何最大限度地节省道路照明的能耗，提高照明系统的运维效率和智能化管理水平，越来越重要和必要。城市交通照明在朝着舒适合理、降耗节能的方向发展。
1 目前城镇道路照明的现状
目前，在城市照明中投入使用和管理运行的照明系统，通常采用路灯照明用变压器配电箱内安装天文钟定时器的控制方式，以及分散开/关灯的预定时间控制方式。这种照明具有设备简单、一次性投资少、对照明设备维护人员的要求和标准不高等优点。但是，随着我国城市化规模的不断扩大和发展，城市交通照明控制的区域会越来越大。目前很多地方的路灯管理方式并不能及时反映照明装置的运行情况。维修方式仅为被动巡检，如遇路灯故障，只有当路灯巡检人员到达现场发现问题，或附近居民致电路灯管理部门通报路灯故障。由于缺乏实时路灯监控资源，随着时间的推移很难发现并修复故障。
2 城市道路功能照明的需求及设计原则
2.1 功能照明的基本需求
根据CJJ45－2015《城市道路照明设计标准》的规定，道路照明只有具备以下基本功能要求才能称为“道路功能性照明”：必须为在城市中行驶的车辆驾驶员和行人提供良好的视觉环境；保障城市道路交通的安全；应满足城市社会治安的保障需求；城市居民的日常出行，为居民的夜生活提供最大的便利。
2.2 道路功能照明设计的基本原则
城市道路照明基础：应以安全可靠、技术先进、经济合理、节能环保、维护方便为原则，即城市照明的设计应满足上述功能的基本要求。照明为驾驶员提供良好的视觉条件，30lx（这里指沥青路面）满足一般主要道路的照明标准；如果水泥混凝土路面的平均照度值降低30%左右，100m以内的沥青情况前方道路可以在车辆行驶的时候发现，而不是照明标准越高，越亮越好。过亮的道路照明不仅会浪费电能，还会造成光干扰和对环境的光污染，因此在满足相应交通等级的照明标准的前提下，应合理选择和计算照度值。
3 道路照明的智能化节能控制管理系统
智能路灯节能控制管理系统的形成基于两个基本条件：一是基于当前城市路灯运营的需求；二是基于当前城市物联网的快速发展。只有满足这两个条件（即实际需求与技术发展水平达到同步阶段并发生碰撞时）才是充分应用该技术的最佳时机，节能照明智能管理系统也是基于在这两个条件下。
3.1 基于物联网技术模式的智能网络化构架
我们所说的智能照明网络化，不是空中楼阁的概念设计，而是互联网、2G/3G/4G移动通信技术、RF射频无线通信技术、传感器技术和自动控制技术等各种服务网络的有机结合。照明专业网络平台软件及各项技术，通过网络平台实现城市路灯数字化、智能化管理。
3.2 道路照明节能控制智能化设计
（1）被控设备的选择
路灯的光源可以采用高压钠灯或LED路灯，项目中，由于主干道部分太宽（双向6车道以上），应采用16m的灯杆设置并选用400W高压钠灯作为光源；次干道、支路等双向通行不超过6车道的道路，应选用12m及以下的灯杆，照明选择260W及以下的LED路灯作为光源，这种选择不仅避免了主干道高位安装LED光源造成的透雾性差和光线到达地面时照明不足的问题，也达到了适合安装和使用LED光源的次干道和支路的绿色环保节能的目的。
（2）现场分散采集控制器的控制原理
现场分布式采集控制器，即安装在灯杆上的智能终端控制器，是智能路灯管理系统的重要组成部分。终端控制器收到集中控制器的指令后，可以实时调节LED光源的工作电流，路灯的色温和亮度精细化自动调整，使照明是按需求实现的功能。
现场分布式终端控制器主要由RF470M无线收发通信模块、恒流分配模块和内部电流电压计量电路组成，可通过控制器实现实时工作获取和负载功耗，再由内置的控制软件；通过采集每盏路灯的功率因数，对每盏路灯的运行和故障率进行统计和分析，从而实现对运行中路灯工作状态的在线采集和监控功能。
终端控制器特点及主要功能：基于安全条件保护设计，无线频率点470m空闲频段有10个无线信道，在空旷的情况下通信范围可达半径3km；同时，它支持星型网络的拓扑结构。以及控制器还具有电源及系统电压检测功能和过压保护功能；在线路灯检测自检功能、标准灯亮功能；RS232串口、RS485等通讯接口功能；PWM控制，0～10V，信号调光功能；2路独立恒流驱动无极调变色温度功能（配置可选）；照明、温度、湿度、雨、雪、雾等传感器接口（可选配置）功能。
（3）中间级集中控制器的控制原理
中间集中控制器通常放置在现场灯控箱或专用灯箱变压器中，集中控制单元的核心芯片由RF470M无线模块、GPRS通讯模块和UCOSIII嵌入式控制系统组成。采用高性能32位处理器，内置专业控制软件，可实现3km范围内任意智能终端互联互通，远程控制路灯（包括隧道照明）。
（4）无线手持终端及智能手机远控功能
智能路灯管理具有无线便携终端（包括带无线通讯功能的笔记本电脑）和智能手机APP远程访问和远程控制功能，可实现短信异常数据报警；无线手持终端（笔记本电脑）或智能手机APP可远程访问嵌入式实现路灯持续监控管理功能的网络控制及实现方法。
（5）上位系统后台服务器功能
上层系统的后台服务器通常设置在路灯管控中心的控制室。照明系统采集到的所有现场运行数据，将通过互联网和GPRS/CDMA/3G（4G）移动网络等传输介质，传输至路灯管理部门的上层后台网络管控中心，同时，还接收路灯控制中心下达的指令，实现网络监控管理。
由于智能终端控制器和智能集中控制器具有（可选的）照度、温度、湿度、雨雪、雾霾等传感器接口，这些信息不仅可以满足自身的控制需求，与城市大数据管理系统对接，连接PM2.5、温度、光敏度、色温、超声波雷达等传感器，智慧城市所需的环保、气象、交通、安防等公共数据信息由智能自动采集高清摄像头可通过“云平台”共享，受益利用智慧城市网络、LED彩屏、微信、短信等信息平台，向社会免费提供路况、拥堵信息和Wi-Fi 服务，融入智慧城市“云平台”系统。
4 结论
本文介绍了一种基于智慧城市“云平台”的智能节能路灯控制管理系统。系统可通过智能传感器自动采集温度、湿度、PM2.5等环境气候数据。可根据人的感官需求和季节、环境、气候的变化，远程智能地改变灯具的颜色和亮度，实现安全、环保、节能、舒适的照明。路灯智能化管理是通过智慧城市“云平台”，充分利用城市环保、气象、交通、安防等公共信息，通过智能网络实现对城市路灯的智能控制和管理，提升城市照明品质，降低照明能耗。
参考文献
[1]中华人民共和国国务院.节能减排“十二五”规划.国发〔2012〕40号，2012年8月6 日．
[2]CJJ 45-2015城市道路照明设计标准[S].北京:中国建筑工业出版社，2016．