楊雨欣

小城市（縣城）是我市城市的基本單元，近年來，隨著城市化的發(fā)展，城鎮(zhèn)人口的增長，政府日益重視基礎設施建設。而路燈從最基本的照明功能逐步擴展，與微電子技術、單片機結合，實現(xiàn)智能控制，具備了智慧城市的特性。大力開展智慧路燈建設，可以提高管理效率、降低運行成本，已得到地方政府的高度重視。筆者利用2018年暑期在丹江口市的社會實踐，調查了該城市的智慧路燈建設。

一、智慧路燈發(fā)展背景

1.國內智慧路燈應用

隨著我國經(jīng)濟繁榮，城市化進程加快，城區(qū)居民們逐步要求提高生活水平及環(huán)境質量。城市路燈已經(jīng)從最初的照明功能，擴展到兼顧美化和環(huán)保要求的多種功能。城市道路照明和城市的夜景照明已經(jīng)成為城市規(guī)劃、建設和管理中的一項重要工作。

城市道路照明是方便城市居民的必備條件，而城市的景觀照明是一項塑造城市形象、意義非凡的工作。近年來，一些小城市小縣城的領導人，都從亮化找到了突破口，格外重視道路照明和夜景照明工作，以此打造城市名片。

然而舊式的路燈系統(tǒng)存在功耗大，燈桿、基座等公共資源得不到充分應用的問題，也存在一些現(xiàn)實情況——城市路燈的巡查任務增多、維護量增大，但維修人員不足；維護費用增加，社會成本過高；電費支出過多，財政承擔相對因難；光污染現(xiàn)象嚴重……這些問題的產(chǎn)生無疑給當?shù)氐穆窡艄芾聿块T各方面的工作帶來很大的壓力，急需加以解決。

伴隨著微電子技術的發(fā)展和單片機技術在各行各業(yè)中的應用，近年來基于單片機的路燈智能控制系統(tǒng)對城市路燈系統(tǒng)進行全面的升級，不僅降低了運行成本，而且實現(xiàn)了智能控制。據(jù)報道，江蘇洪澤縣城區(qū)從2015年起對總計3000余盞路燈進行了智能化改造，該智慧路燈系統(tǒng)在提供道路照明的基礎上，還能夠支持危樓危橋監(jiān)控預警、城市大數(shù)據(jù)建設，以及WIFI信號、電動汽車充電樁、應急信息及時發(fā)布等功能。

智能路燈控制系統(tǒng)的推廣，不僅可以改變城建系統(tǒng)路燈管理部門傳統(tǒng)的管理服務方式，提高服務效率，更能實現(xiàn)智慧城市的豐富應用，極大地提高城市形象，方便市民生活。

2.國外智慧路燈應用

新加坡依據(jù)“智慧國家2025”計劃，對公共照明進行“智能化+LED”升級改造，將全國110，000套現(xiàn)有的高壓鈉燈改造成含智能控制系統(tǒng)的LED智能路燈，包括計劃安裝近60萬個各種智慧城市傳感設備。

芝加哥實施“路燈桿+傳感器”工程，通過“燈柱傳感器”，收集城市路面信息，如空氣質量、光照強度、噪音水平、溫度、風速，檢測環(huán)境數(shù)據(jù)，進行城市數(shù)據(jù)挖掘。

斯德哥爾摩的 “全球智慧城市”項目，在通往市中心的道路路燈桿上設置了18個路邊監(jiān)視器，利用射頻識別、激光掃描和自動拍照等技術，實現(xiàn)對一切車輛的自動識別。借助這些設備，該市在周一至周五，6時30分至18時30分之間對進出市中心的車輛收取擁堵稅，從而使交通擁堵水平降低了25%，同時溫室氣體排放量減少了40%。

此外，綜合報道還有哥本哈根的“智能芯片路燈”、美國加州圣地亞哥市尋找停車位和偵測槍聲路燈、柏林“路燈+充電樁”設計等，都說明智慧路燈具有極大的應用拓展空間。

二、丹江口市路燈建設現(xiàn)狀

1.城市道路現(xiàn)狀

丹江口市現(xiàn)有城市人口20萬人，建成區(qū)面積28平方公里，是頗具特色的縣級小城市。目前共有主、次道路及背街小巷82條，其中主干道23條、次干道20條、支路及背街小巷39條。道路總長91400米，總面積2567317平方米。

2.城市路燈現(xiàn)狀

目前丹江口市城區(qū)現(xiàn)有路燈14234盞，景觀燈14224盞，17條隧道照明燈2500盞，路燈專用變壓器115臺，路燈控制箱175臺。線路總長230.6千米，總功率3140千瓦。功能性照明已覆蓋到城區(qū)的主、次干道和背街小巷。

3.智慧路燈建設現(xiàn)狀

丹江口市從2013年起用逐步開展“智慧路燈”建設，到2018年底，城區(qū)已安裝使用144臺具有遙控、遙測、遙調等功能的路燈遠程智能化設備，鄉(xiāng)鎮(zhèn)10條隧道安裝9臺遠程智能監(jiān)控設備，能夠準確地對城市照明設備運行狀態(tài)，終端的開關燈實現(xiàn)全自動監(jiān)控和管理，并及時反饋設備故障狀態(tài)。同時，在路燈桿上安裝多媒體顯示屏、天氣環(huán)境監(jiān)測設備3臺，安裝WiFi熱點100余處，將多功能集合在一起，路燈桿逐步走向智慧型。

4.優(yōu)勢對比

智慧路燈具備以下功能：

（1）遙測路燈電流、電壓等電氣參數(shù)、遙控開關路燈、遙視重要路段現(xiàn)場運行情況等。

（2）監(jiān)測LED路燈芯片焊盤溫度或燈具殼體溫度與故障診斷。

（3）日光感應或人車感應的調光。

（4）根據(jù)燈具監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時掌握異常路燈所在地點及異常原因，有目的地去檢修。

（5）在同一道路的照明標準等級隨時間、車流的變化成為一種可變值。

（6）在一些人車稀少區(qū)域下半夜可以時控半亮，但人車通過時達到前方一定距離全亮，后方在幾秒鐘后恢復原定亮度等。

經(jīng)實踐，丹江口市路燈智能控制系統(tǒng)與非智能控制系統(tǒng)對比優(yōu)勢明顯。具體如下：

項目 智能控制系統(tǒng) 非智能控制系統(tǒng)操作控制路燈控制還停留在手動、光控、時控等傳統(tǒng)方式運營維護通過網(wǎng)絡設定路燈自行開關時間能夠實現(xiàn)路燈故障自動上報，可以隨時查詢路燈開關狀態(tài)故障發(fā)現(xiàn)主要來源于巡檢人員上報，缺乏主動性、及時行和可靠性，不能實時、準確、全面地監(jiān)控整個路燈控制系統(tǒng)的運行狀況節(jié)能可以按預先計劃、臨時計劃、節(jié)假日、周、經(jīng)緯度、不同氣候、不同環(huán)境的情況下，對路燈進行分區(qū)、分線路管理受季節(jié)、天氣和人為因素影響很大，無法根據(jù)實際需要設置亮燈時間和照明策略，導致不必要的電能浪費信息化路燈經(jīng)常該亮時不亮，該滅時不滅，數(shù)據(jù)統(tǒng)計和查詢不方便可以隨時查詢路燈開關狀態(tài)、路燈故障自動上報，可以生成電能報表

通過改造，丹江口市路燈運營管理成本大大降低，原需18人超負荷巡線的舊式管理，現(xiàn)已只需2人排班監(jiān)管。

三、丹江口市路燈智能化改造的技術支撐

丹江口市目前依靠V3上位機來實施智慧路燈建設。

1.功能模塊。V3上位機功能模塊包含監(jiān)控中心、任務中心、設備中心、系統(tǒng)警報、資產(chǎn)管理、日志記錄、數(shù)據(jù)分析、故障亮燈率、系統(tǒng)設置。具體顯示的模塊也與權限設置有關。

2.各模塊的主要功能

監(jiān)控中心：主要是對集中器和終端設備等進行一些基本操作，比如開關燈/調光/查詢等。主要有地圖和列表兩種形式。

任務中心：該模塊可用來設置定時任務、經(jīng)緯度任務以及經(jīng)緯度表的下發(fā)等，并可對已設置的任務進行查看和修改。

設備中心：用來部署集中器以及終端等設備，設置集中器各項參數(shù)等，可設置設備在地圖上的位置，有地圖和列表兩種形式。

系統(tǒng)警告：主要用來查看項目中設備上報的警報信息、上位機警報以及其他警報信息。

資產(chǎn)管理：主要用來查看項目中一些設備明細和設備的匯總信息，統(tǒng)計項目中設備的數(shù)量。

日志記錄：用來記錄設備以及上位機的操作信息，以備需要時可查看。

數(shù)據(jù)分析：該模塊主要是各類系統(tǒng)報表的查詢，可支持報表導出。

故障亮燈率：可在該模塊中查詢統(tǒng)計各個集中器下終端的亮燈率情況。

系統(tǒng)設置：可在該模塊系統(tǒng)設置包括項目、用戶、角色、員工等信息。

四、智能路燈建設的困境和展望

1.地方政府的困境。資金是當前推廣智慧路燈的困擾因素，特別是縣級小城市，更顯突出。由于地方財力有限，地方財政基本處于保工資、保吃飯的狀況。建設智慧路燈既不是國家的強制標準要求，也不是群眾迫切需要的民生工程當務之急，僅僅是從節(jié)約電費、節(jié)約人力資源成本方面考慮，因此，積極性并不高。

2.商業(yè)運營的困境。智慧路燈技術已經(jīng)基本成熟，關鍵是要解決誰買單的問題。據(jù)調查，2018年，丹江口市計劃采取“EMC”節(jié)能運營模式，改造城區(qū)4800盞高壓鈉燈、金鹵燈光源，擴大智慧路燈覆蓋。用減少的能源費用來支付節(jié)能項目全部成本，這種運營方式需要企業(yè)先期獨立投資，積極性也打了折扣。此外，PPP模式和EPC總承包運營模式對小城市來說并沒有吸引力。

3.功能擴展的困境。正如前文所述，智慧路燈功能多樣，然而，在小城市來說，投入使用的僅僅只有節(jié)能、節(jié)約管理成本等很小一部分功能。其他功能擴展也還有很大潛力。

4.形勢展望：智慧路燈大有可為

路燈是服務于城市照明不可或缺的公共載體，也是展現(xiàn)一個城市形象的“名片”。智慧路燈解決了道路增加、路燈增長后的管理痛點，正在從大城市“飛入尋常百姓家”，實現(xiàn)在小城市的普及。同時，智慧路燈又是智慧城市建設的一個切入口，路燈將成為智慧城市互聯(lián)IoT設備的關鍵平臺。

近年來，智慧城市新政頻出，國家和省級層面相繼出臺了《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014——2020）》、《關于促進智慧城市健康發(fā)展的指導意見》、《湖北省城市建設綠色發(fā)展三年行動方案》等，對智慧城市提供了政策支持。智慧路燈是智慧城市建設中的重要組成部分，預計未來會得到更多政策支持，在小城市推行智慧路燈已是形勢所趨。

五、結語

智慧路燈是智慧城市建設的一部分，它以提升照明的舒適化、人性化與智能化為出發(fā)點，實現(xiàn)對路燈的精細化、智能化數(shù)字監(jiān)控，提升控制水平。隨著國家政策引導的加強，“智慧路燈”建設將在小城市得到應有的發(fā)展。