李懷林

【摘 要】如今，現(xiàn)代化城市的建設(shè)正全力地向著智慧城市的方向發(fā)展，智慧城市建設(shè)是一個需要多方面協(xié)調(diào)配合發(fā)展的過程，其中一個重要的部分則是道路智慧照明工程的建設(shè)。道路智慧照明主要指的是在城市照明設(shè)計中，將聯(lián)網(wǎng)的路燈加上光環(huán)境智慧模式進(jìn)行研究及運用，使其能夠動態(tài)、快速及精準(zhǔn)地實現(xiàn)智慧城市發(fā)展建設(shè)中對城市道路照明的不同需求?；谝陨戏治龅幕A(chǔ)上，強(qiáng)化對道路智慧照明的研究和分析有著非常重要的現(xiàn)實意義。

【關(guān)鍵詞】道路照明；智慧照明；感測；數(shù)據(jù)挖掘

【中圖分類號】U113.666 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）09-0023-04

在21世紀(jì)初，美國率先提出了“智慧地球”的概念，獲得廣泛的討論并被迅速上升為美國國家戰(zhàn)略。在2010年年初，IBM公司定義了“智慧地球”的六大推廣領(lǐng)域，即智慧電力、智慧醫(yī)療、智慧城市、智慧交通、智慧供應(yīng)鏈、智慧銀行。其中，智慧城市部分引起全世界廣泛關(guān)注?，F(xiàn)階段，國外多個發(fā)達(dá)城市的智慧城市建設(shè)開展得較早，智慧城市的理念更加成熟，并在具體的實施建設(shè)方面也取得較大的進(jìn)步和受到廣泛的認(rèn)可。雖然我國的智慧城市發(fā)展起步較晚，但由于現(xiàn)階段我們國家的物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)等信息產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，智慧城市的理念也已成為我國城市發(fā)展的新目標(biāo)和新方向，從中央到地方都在謀劃智慧城市的建設(shè)布局及規(guī)劃。目前，我國一些較發(fā)達(dá)的地區(qū)和城市也已在智慧城市的建設(shè)中取得長足的進(jìn)步。

道路照明的首要任務(wù)是在節(jié)約公共能源的基礎(chǔ)上，提供安全和舒適的照明亮度，達(dá)到減少交通事故、提升交通運輸效率的目的。道路照明中的路燈是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，現(xiàn)如今每個城市的路燈建設(shè)早已趨于完善，這類設(shè)施基本覆蓋了整個城市的道路及公共場所，通過對這些路燈進(jìn)行改造、升級，裝載能夠連接采集數(shù)據(jù)的各種傳感器以此增加信息技術(shù)功能，從而使路燈不僅具有道路照明的功能，還升級成為分布在城市中最廣泛、最均勻的物聯(lián)網(wǎng)載體，從而形成智慧城市建設(shè)的一個基礎(chǔ)節(jié)點，構(gòu)建了智慧城市網(wǎng)絡(luò)。由此可知，智慧道路照明建設(shè)和智慧城市的發(fā)展是密不可分的。

信息化時代發(fā)展在智慧城市建設(shè)中的運用最為突出的是信息化技術(shù)在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的運用。對于智慧城市的建設(shè)而言，智慧照明工程體系的建設(shè)和運用是信息化技術(shù)在城市道路照明中運用的新型產(chǎn)物和新型發(fā)展形態(tài)。如今，對于智慧城市建設(shè)中智慧照明工程體系的建設(shè)和運用，其最為主要的目的就是能夠?qū)⑿畔⒒夹g(shù)所擁有的快捷、便利、安全及高效的優(yōu)勢充分地運用到城市道路照明和管理系統(tǒng)的各個過程中，以此能夠構(gòu)建科學(xué)、智能、自動化控制的城市道路照明工程體系，從而使人們的出行更安全、快速，并且節(jié)能、環(huán)保，使人們的生活更加便捷和美好，以此提升城市的整體現(xiàn)代化形象及城市的市政管理水平，同時也促進(jìn)了城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)智慧城市建設(shè)的發(fā)展。對于城市道路智慧照明工程體系的建設(shè)和運用來說，其建設(shè)與運用需要在現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的運用基礎(chǔ)之上，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與路燈照明管理結(jié)合在一起靈活地運用于路燈控制系統(tǒng)，在日常管理和運用中能夠根據(jù)適時檢測到的城市道路實際狀況并結(jié)合路段的要求做出相應(yīng)的指令調(diào)整路燈照明方案，以此實現(xiàn)智能化控制的照明要求。通過實現(xiàn)對路燈的精細(xì)化管理，既能夠最大限度地滿足人們在生產(chǎn)、生活中對城市道路照明的需要，又達(dá)到了節(jié)約能源、綠色環(huán)保的目標(biāo)。總之，城市道路智慧照明就是可以使路燈迅速、靈活、正確地判斷道路上的人們對照明的不同需求，適時、適地地為使用者提供所需的安全、健康、科學(xué)的光環(huán)境，并且符合全社會關(guān)于節(jié)能、環(huán)保的要求。

1 道路智慧照明模式研究分析

智慧城市建設(shè)過程中對于城市道路智慧照明工程體系的建設(shè)和運用，其最為直接的理解便是在信息化技術(shù)運用的基礎(chǔ)上，對原先的照明系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化和管理優(yōu)化，達(dá)到具有智能感測、通信、計算、判斷、調(diào)光等功能的光環(huán)境系統(tǒng)，同時要求該系統(tǒng)能夠迅速、精準(zhǔn)、動態(tài)、自動地實現(xiàn)“按需照明”的要求，以此實現(xiàn)智慧照明的目標(biāo)。在道路智慧照明工程體系的建設(shè)初期，最主要的任務(wù)則是對于道路智慧照明模式的研究和分析?，F(xiàn)階段，大部分城市在照明智能控制系統(tǒng)上采用的是路燈單燈控制系統(tǒng)，根據(jù)不同路段路燈照明現(xiàn)狀及照明要求，通過不同的控制方案達(dá)到照明控制的目的。某路燈控制系統(tǒng)方案如圖1所示。

現(xiàn)階段的路燈照明控制方案已經(jīng)有了智慧照明的雛形，但也存在著許多的問題。例如，各廠商在照明控制方案中采取的傳輸方式不同且存在不兼容的問題；各種控制方案的側(cè)重點不同導(dǎo)致系統(tǒng)不完善的問題；在解決方案中各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功能性、可靠性、互通性特別是安全性還不夠完善等問題。這些問題需要管理及制造領(lǐng)域下功夫統(tǒng)一協(xié)調(diào)解決。此外，智慧照明的發(fā)展還需要在數(shù)據(jù)、算法、設(shè)備硬件3個方面加強(qiáng)建設(shè)，這樣才能真正實現(xiàn)智慧照明的目標(biāo)。物聯(lián)網(wǎng)各種傳輸方式如圖2所示。

智慧照明作為未來能夠切實運用于道路照明工作中的重要管理手段，要求其能夠精準(zhǔn)化、動態(tài)化、科學(xué)化地實現(xiàn)城市道路照明的適時、適地的不同要求，滿足智慧城市的發(fā)展要求。那么，精準(zhǔn)化和動態(tài)化的特點則表明城市照明系統(tǒng)在建設(shè)和實際運用的過程中，要求能夠具有偵測環(huán)境光功能和根據(jù)照明的需求靈活地調(diào)整照明方案的功能，且在這2種功能實現(xiàn)的基礎(chǔ)上，照明系統(tǒng)達(dá)到具有敏銳的洞察力和根據(jù)數(shù)據(jù)分析的精確決策處理能力，以此實現(xiàn)智能化的照明系統(tǒng)的管理和運用?？傊?，現(xiàn)今智慧城市建設(shè)過程中，城市道路智慧照明系統(tǒng)是在物聯(lián)網(wǎng)及智慧燈具運用的基礎(chǔ)上，將其與光環(huán)境智慧管理模式充分實踐運用的結(jié)果。此外，智慧照明系統(tǒng)建設(shè)中核心的部分是關(guān)于光環(huán)境智慧模式的建立及運用，此種模式包含了針對各種道路狀況、天氣、時間和空間等大數(shù)據(jù)的分析及相對應(yīng)的光輸出解決方案，從而有效地保證城市道路的科學(xué)照明、健康照明、安全照明和綠色照明。光環(huán)境智慧模式的構(gòu)建和運用發(fā)展，能保證實現(xiàn)城市智慧照明的目標(biāo)。

2 基于光環(huán)境模式運用的提前下，道路智慧照明工程體系所具備的功能分析

2.1 感測功能

城市道路智慧照明系統(tǒng)的建設(shè)是在信息化和智能化控制的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，那么能夠?qū)崿F(xiàn)“智慧”的關(guān)鍵則是道路照明系統(tǒng)能夠具有較強(qiáng)的感測功能。具體而言，感測功能的實現(xiàn)是在綜合運用多樣化的傳感器的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，不同傳感器所具備的功能不同，通過對多種傳感器進(jìn)行整合，做到功能互補(bǔ)、協(xié)調(diào)合作，促使整個照明系統(tǒng)達(dá)到具備完善的感測功能的要求，從而能夠準(zhǔn)確地分辨路段、車輛和行人的狀況，以此靈活地調(diào)整道路照明系統(tǒng)運行方案，以滿足人們的使用需求。

現(xiàn)階段，國內(nèi)的眾多傳感器在使用中最主要的是光傳感器，此種傳感器能夠順利地將其捕捉的光信號轉(zhuǎn)化成電信號，為智慧照明系統(tǒng)提供適時的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。而目前西方國家多采用的是半導(dǎo)體光傳感器，此種傳感器擁有較高的靈敏度和較快的響應(yīng)速度，且其線性輸出性能也比較完善。此外，這些感測設(shè)備除了能夠順利地實現(xiàn)感測功能外，還應(yīng)需要發(fā)展智慧照明系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析及初級判斷功能，即對于道路的簡單狀況（只有少量狀態(tài)數(shù)據(jù)改變）快速響應(yīng)的數(shù)據(jù)分析功能，確保能夠通過光傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且只需要通過與本地連接和通信，即用本地化的方式來實現(xiàn)連接和控制方案的實施，達(dá)到快速響應(yīng)的目的。物聯(lián)網(wǎng)下的傳感器接入示意圖如圖3所示。

2.2 數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘是“數(shù)據(jù)庫知識發(fā)現(xiàn)”中的一個步驟。一般是指從大量的數(shù)據(jù)中自動搜索隱藏于其中的有著特殊關(guān)系性的信息過程。數(shù)據(jù)挖掘通常與計算機(jī)科學(xué)有關(guān)，并通過統(tǒng)計、在線分析處理、情報檢索、機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)（依靠過去的經(jīng)驗法則）和模式識別等諸多方法來實現(xiàn)目標(biāo)。數(shù)據(jù)挖掘主要有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、規(guī)律尋找和規(guī)律表示3個步驟。其中，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備是從相關(guān)的數(shù)據(jù)源中選取所需的數(shù)據(jù)并整合成用于數(shù)據(jù)挖掘的數(shù)據(jù)集；規(guī)律尋找是用某種方法將數(shù)據(jù)集所含的規(guī)律找出來；規(guī)律表示是盡可能以用戶可理解的方式（如可視化）將找出的規(guī)律表示出來。數(shù)據(jù)挖掘的任務(wù)有關(guān)聯(lián)分析、聚類分析、分類分析、異常分析、特異群組分析和演變分析等。

在城市道路智慧照明系統(tǒng)的建設(shè)中，除了基礎(chǔ)性的感測功能、初級分析和判斷、實施的功能外，整個智慧照明系統(tǒng)對于復(fù)雜狀況還應(yīng)要求能夠在數(shù)據(jù)獲取的基礎(chǔ)上，科學(xué)化地運用大數(shù)據(jù)分析，也就是數(shù)據(jù)挖掘算法的科學(xué)運用。具體來說就是在實際運用的過程中，通過傳感器對燈具配光、光源功率和燈具空間位置、道路、時間、季節(jié)、天氣、當(dāng)?shù)匚幕L(fēng)俗、人的生理、心理等數(shù)據(jù)，以及道路兩邊的景觀元素的外形、立面狀況、紋理、顏色、反射等狀況所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，而這些數(shù)據(jù)是多類別、多樣化，規(guī)模巨大的，針對這些煩瑣的大規(guī)模數(shù)據(jù)，如果仍然使用一般的數(shù)據(jù)分析工具，則不能夠保證數(shù)據(jù)被完善地利用和分析，而且還容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)的丟失。所以，這些數(shù)據(jù)必須在較短的時間內(nèi)及時輸送到智慧照明系統(tǒng)中的云計算服務(wù)平臺，通過數(shù)據(jù)挖掘的科學(xué)方法，對數(shù)據(jù)進(jìn)行精確化的統(tǒng)計、分析和利用，以此預(yù)測光環(huán)境的變化趨勢，再實施相應(yīng)配光方案，確保照明的智能化，從而達(dá)到道路科學(xué)照明的目的。此外，最終的大數(shù)據(jù)分析處理結(jié)果還要求能夠直觀化地呈現(xiàn)出來，以此達(dá)到實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率及透明化的數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)管理的功能，從而更好地發(fā)展城市道路智慧照明系統(tǒng)。

3 基于功能分析的基礎(chǔ)上，道路智慧照明工程體系建設(shè)方法分析

城市道路智慧照明系統(tǒng)建設(shè)的提出是從數(shù)字城市照明的應(yīng)用發(fā)展中演化而來的，在實際應(yīng)用的過程中，其是在地理信息系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)運用的基礎(chǔ)上，通過對大數(shù)據(jù)分析的可視化運用而實現(xiàn)智能化、自動化的控制，以此促使道路智慧照明模式的建立和運用。

在道路智慧照明工程體系實際建設(shè)的過程中，在基于光環(huán)境模式應(yīng)用的基礎(chǔ)上，首先對原先的城市道路照明狀況和路段周圍客觀實際狀況進(jìn)行實地調(diào)查，對具體路段周圍的自然地理環(huán)境和社會環(huán)境進(jìn)行資料和數(shù)據(jù)的收集。其次在資料收集的基礎(chǔ)上，工作人員除了要借助數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析外，還要能夠通過初期的實驗工作做好試點工作，通過運用LED聯(lián)網(wǎng)路燈，促使其光源達(dá)到可靠耐用、使用期限長、反應(yīng)速度快，以及控制過程靈活度較高的目標(biāo)。再次要正確地選擇適用度較高的傳感器。一般而言，現(xiàn)今常常運用的是光傳感器，紅外線傳感器或半導(dǎo)體傳感器，要求感測設(shè)備要精準(zhǔn)化的收集環(huán)境，設(shè)備，路況等信息數(shù)據(jù)，并能夠及時反饋。最后則是建立統(tǒng)一管理運用的計算機(jī)服務(wù)平臺。通過計算機(jī)實現(xiàn)一體化系統(tǒng)服務(wù)和統(tǒng)籌管理，從而完善道路智慧照明工程體系建設(shè)。此外，在建設(shè)過程中還要積極地借鑒國外關(guān)于城市道路智慧照明系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展的經(jīng)驗。

在城市道路智慧照明系統(tǒng)初步建設(shè)完畢之后，在實際調(diào)試改進(jìn)及使用的過程中，工作部門還要根據(jù)系統(tǒng)及實際道路照明狀況建立多個試點，在試點處派遣專門的人員進(jìn)行管理和檢測實施道路的狀況，并且對試點的檢測結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和分析，再將改進(jìn)措施及時反饋到照明系統(tǒng)中進(jìn)行功能完善，以此不斷地促進(jìn)道路智慧照明系統(tǒng)的建設(shè)。

4 結(jié)語

綜上所述，道路智慧照明系統(tǒng)的建設(shè)是現(xiàn)今信息化技術(shù)應(yīng)用于智慧城市建設(shè)中的重要工作組成部分，在實際建設(shè)的過程中，其能夠正確地運用光環(huán)境模式，科學(xué)研究、合理建立，促使道路照明系統(tǒng)的感測功能和數(shù)據(jù)挖掘功能夠有效地實現(xiàn)，并且強(qiáng)化了對實際應(yīng)用狀況的科學(xué)調(diào)查和分析，選取標(biāo)準(zhǔn)化的智慧照明燈具，做好試點工作，根據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析、總結(jié)、反饋，及時更正和完善照明控制系統(tǒng)，以此促進(jìn)城市道路智慧照明體系的科學(xué)建設(shè)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]陳仲林，翁季.城市道路智慧照明探討[J].燈與照明，2015，39（4）：13-16.

[2]賈杰.道路交通智能照明系統(tǒng)方案研究[J].中國交通信息化，2015（2）：108-110.

[3]國際商用機(jī)器（IBM）有限公司.2010年“智慧城市”在中國[EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/b15b5c35b7360b4c2e3f64dc.html，2013-10-23.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]