莊曉波，黃 峰

(1.上海時代之光照明電器檢測有限公司，上海 201114；2.昕諾飛(中國)投資有限公司，上海 200234)

引言

在城市中，為營造一個安全舒適的夜間光環(huán)境，路燈是極其關鍵的基礎設施。傳統(tǒng)路燈僅提供照亮道路的基本功能，但隨著電光源技術發(fā)展、新材料新工藝的運用、燈具設計的不斷優(yōu)化，更好的光設計、更低的能耗和更方便的運維是路燈發(fā)展的方向，也是路燈向智能路燈轉變的起因。智能路燈即帶有單燈控制器的LED路燈，具有遠程開關控制、調光控制和路燈運營狀態(tài)監(jiān)測，故障告警等功能。

在基于5G發(fā)展構建的高數(shù)據(jù)流量和高傳輸速率的物聯(lián)網(wǎng)的新基建環(huán)境下，路燈可以是智慧城市的信息感知與反饋節(jié)點，路燈桿體的高度和內腔容量足夠，足以在一體化設計要求下作為5G基站的安裝位置，并搭載各種傳感器及感知設備、高清攝像頭、無線WiFi等，利用物聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)技術，使道路照明裝置成為智慧城市信息采集終端和便民服務終端，是智慧城市重要的切入口，也讓智能路燈演變成多功能路燈，使其變成智慧城市發(fā)展最理想的物聯(lián)網(wǎng)搭載平臺，如圖1所示。

圖1 道路照明裝置的演進示意圖Fig.1 Schematic diagram of the progress of road lighting device

多功能路燈是在道路照明的基礎上，通過應用先進、高效、可靠的通信技術(有線或無線)，實現(xiàn)對路燈的遠程集中控制與管理，同時擴展支持環(huán)境信息傳感功能、公用通信接入功能、公共信息服務功能、智能安防功能、新能源汽車供電功能[1]。雖然與多功能桿[2]、智慧燈桿[3]、綜合桿[4]、智慧路燈[5]、智慧桿等具體名稱不同，但概念和支持的功能一致，都是在城市路燈桿上進行多功能的擴展。

1 路燈標準進展

路燈，標準上稱為“道路照明燈具”，由于習慣的關系，很多人把它稱作“路燈”[6]。其標準成熟完備，見表1。

表1 路燈的相關標準

對于安全，路燈的安全須符合GB 7000.1—2015和GB 7000.203—2013的要求，等同采用的是 IEC 60598-1:2014 和IEC 60598-2-3:2003+A1:2011，表1中的IEC標準是最新版。

對于性能，國家標準有GB/T 24827—2015《道路與街路照明燈具性能要求》，而IEC目前還沒有專門針對路燈性能的相關標準，只有針對燈具和LED燈具性能的標準：IEC 62722-1《燈具性能 第1部分 一般要求》和IEC 62722-2-1《燈具性能 第2-1部分 LED燈具特殊要求》。

對于認證，路燈不是CCC強制認證產(chǎn)品，一般甲方會要求路燈生產(chǎn)企業(yè)出具CQC自愿認證報告，依據(jù)的標準是CQC 3105—2018和CQC 3127—2016。CQC 3105適用于使用熒光燈或高強度氣體放電燈為光源的道路照明燈具，而CQC 3127適用于LED道路和隧道照明產(chǎn)品，以及光伏電源供電的LED道路照明產(chǎn)品。對于能效，GB 37478—2019《道路和隧道照明用LED燈具能效限定值及能效等級》依據(jù)功率和色溫，將路燈的光效分為三級，并對光通維持率和顯色指數(shù)提出要求。

對于應用，道路照明效果須滿足CJJ 45—2015《城市道路照明設計標準》的一系列要求，如平均亮度、亮度總均勻度、亮度縱向均勻度、平均照度、照度均勻度、眩光閾值增量、環(huán)境比和功率密度等，道路照明的施工和驗收應符合CJJ 89，IEC沒有相應的應用標準，而北美照明學會有IES RP-8-14《Road Lighting》。

對于測試方法，GB/T 9468—2008、IES LM-79-19、IES LM-80-15和GB/T 5700—2008分別適用于路燈的配光曲線、光電色參數(shù)、光通維持率和現(xiàn)場照明等的測試。

對于可靠性，GB/T 33721—2017《LED燈具可靠性試驗方法》提出通過驗證LED模塊的ts點溫度在燈具中的情況，以及燃點1000 h的方法來驗證燈具的壽命；T/CALT 001—2014《LED燈具結溫的測量方法》則通過測試路燈燈具的結溫，可以定性比較不同批次路燈的壽命。

其他標準如GB/T 35269—2017《LED照明應用與接口要求 非集成式LED模塊的道路燈具》對路燈的模塊進行標準化，模塊根據(jù)尺寸分為A型和B型，目前已被市場大量采納；而CJJ/T 261—2017《城市照明合同能源管理技術規(guī)程》對合同能源管理項目的節(jié)電能和節(jié)能率進行了標準化。

2 智能路燈標準進展

2.1 國際智能路燈標準進展

1)IEC。國際上，IEC TC34 AG4 照明系統(tǒng)咨詢工作組提出了關于智能照明標準化的推薦結構，如圖2所示。

圖2 IEC TC 34照明系統(tǒng)標準化的推薦結構Fig.2 Recommended structure for IEC TC 34 lighting system standardization

4個已經(jīng)啟動的國際標準分別是：IEC TS 63105《照明系統(tǒng) 術語和定義》、IEC 63117《照明系統(tǒng)的一般要求-安全》、IEC 63116《照明系統(tǒng)的一般要求-性能》、IEC 63103《照明系統(tǒng) 待機功率的測試》。

IEC TC34的WG14照明系統(tǒng)工作組也在開發(fā)智能照明控制協(xié)議DALI的系列標準——IEC 62386 2.0版。IEC TC34正在進行結構重組，計劃將AG4和WG14兩個工作組合并。

2)ISO。2020年1月，國際標準化組織ISO/TC 274光與照明技術委員會通過了ISO/DTS 21274《Light and lighting-Commissioning of lighting systems》(光與照明-照明系統(tǒng)調試方法)的DTS投票，該技術建議將于2020年正式發(fā)布。

3)國際其他組織。國際上還有一些組織在積極推動智慧照明的發(fā)展，如北美照明學會IES發(fā)布了IES TM-23-2017《Lighting Control Protocol》的技術備忘錄。TALQ聯(lián)盟旨在建立一個可在全球范圍內接受的用于室外道路照明的中央管理系統(tǒng)軟件接口協(xié)議，以配置、控制、命令和監(jiān)控智慧城市設備網(wǎng)絡。通過驗證多個來自不同供應商的智慧城市傳感器、控制器與中央管理系統(tǒng)軟件(CMS)的互操作性，TALQ聯(lián)盟已經(jīng)完成了第一個TALQ 2.0版插件，并于2019年7月發(fā)布了TALQ技術規(guī)范2.1.0版本。Zhaga組織開展了New Zhaga，定義了智能路燈安裝接口Book 18，該標準轉換為的ANSI C136.58—2019正在成為IEC標準。DiiA(數(shù)字照明接口聯(lián)盟)開展了智能路燈最后一厘米的連接控制協(xié)議，將DALI延伸到智能路燈控制器和路燈電源的連接，該系列標準為D4i標準，同時也正在成為IEC標準。

2.2 國內智能路燈標準進展

國內智能路燈相關的國家標準、行業(yè)標準和團體標準主要有：

GB/T 34923.1—2017《路燈控制管理系統(tǒng) 第1部分：總則》；

GB/T 34923.2—2017《路燈控制管理系統(tǒng) 第2部分：主站技術規(guī)范》；

GB/T 34923.3—2017《路燈控制管理系統(tǒng) 第3部分：路燈控制管理終端技術規(guī)范》；

GB/T 34923.4—2017《路燈控制管理系統(tǒng) 第4部分：路燈控制器技術規(guī)范》；

GB/T 34923.5—2017《路燈控制管理系統(tǒng) 第5部分：安全防護技術規(guī)范》；

GB/T 34923.6—2017《路燈控制管理系統(tǒng) 第6部分：通信協(xié)議技術規(guī)范》；

CJJ/T 227—2014《城市照明自動控制系統(tǒng)技術規(guī)范》；

GB/T XXXX—2020《城市公共設施服務 智能路燈基礎信息(報批稿)》；

GB/T 35255—2017 《LED公共照明智能系統(tǒng)接口應用層通信協(xié)議》；

T/CSA 045/IGRS 0004.01—2019《智能照明體系架構與技術參考模型》；

T/CSA 051—2019《智能道路照明終端控制器接口要求》；

T/CSA 052—2018/CIES 015—2017《基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)的道路照明智能控制系統(tǒng)技術規(guī)范》；

T/CSA 056—2020《智能道路照明工程驗收要求及測試方法(報批稿)》；

T/CALI XXXX—20XX《智能道路照明接口規(guī)范-燈具擴展模塊和擴展底座(征求意見稿)》(等同采用Zhaga Book 18)；

YDB XXXX—2020《物聯(lián)網(wǎng)智慧照明系統(tǒng)控制器連接接口技術要求(報批稿)》。

目前，隨著工信部大力推廣窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)，新建智能路燈工程的通信協(xié)議由過去的PLC(電力線載波)或ZigBee協(xié)議改為NB-IoT，且采用標準接口與路燈燈具主體相連接，主要有兩種接口。一是高壓交流供電采用依據(jù)ANSI C136.10—2010《用于道路照明設備的光控裝置、插頭和配套座》標準的NEMA接口；二是低壓直流供電采用依據(jù)Zhaga Book 18《燈具擴展模塊和擴展底座》的Zhaga接口。

3 多功能路燈標準進展

國際上，美國、德國和荷蘭等國家的智能照明控制系統(tǒng)已經(jīng)有許多的應用，集成照明、基站、噪聲傳感器的多功能路燈在美國也有部署。標準方面，落地的多功能路燈標準很少，只有關注智能道路照明控制的標準，如TALQ技術規(guī)范。

在我國，多功能路燈已在北京、上海、廣州、深圳、江蘇、陜西、湖南等省市有了應用，本著“創(chuàng)新發(fā)展、標準先行”的原則，在應用不斷深入的同時，多功能路燈的標準化也在逐步開展中，目前主要的多功能路燈標準見表2?？梢?，隨著近年來標準化改革深入發(fā)展，目前我國多功能路燈標準主要以行業(yè)標準、團體標準和地方標準為代表，行業(yè)學會、協(xié)會、聯(lián)盟等組織在多功能路燈標準化進程上發(fā)揮了重要的作用。

表2 我國主要的多功能路燈標準

T/CALI 0802—2019《多功能桿技術規(guī)范》側重于多功能路燈的產(chǎn)品要求，沒有包含具體的工程施工和運維方面的內容，整套標準結合了現(xiàn)階段產(chǎn)品應用，根據(jù)多功能路燈各個功能模塊分為一般要求與試驗、管理服務平臺要求與試驗、燈桿的一般要求和試驗方法等8個部分。T/CSA 057—2019《多功能路燈功能模塊現(xiàn)場組裝調試規(guī)范要求》根據(jù)布設場景，選配功能模塊，規(guī)范了施工組裝和調試等步驟[7]?！督K省城市照明智慧燈桿建設指南》明確提出強弱電分倉，規(guī)定“智慧燈桿地埋的預留管道宜不小于6根，強、弱電管線凈間距應不小于0.5 m，宜采用不同色彩管道區(qū)分不同權屬單位，手井與桿體底座之間連通的彎管宜不小于4根”，保證設備和檢修人員的安全。相關的國家標準已啟動制訂，如全國信息技術標準化技術委員會在2019年立項《智慧城市智能多功能桿系統(tǒng)總體要求》。

同時從表2中發(fā)現(xiàn)，上海、深圳、廣州、江蘇等省市在多功能路燈標準制定方面屬于先行者?！渡虾Ｊ械缆泛蠗U整治技術導則(試行)》是在上海市住房和城鄉(xiāng)建設管理委員會的組織下編制的，按照“多桿合一”“多箱合一”“多頭合一”集約化建設原則，實現(xiàn)各類路桿的集中統(tǒng)一。此外，上海市還出臺了《上海市道路綜合桿技術要求(試行)》、《上海市道路綜合設備箱技術要求》和《上海市綜合桿工程建設和運行維護技術標準》等規(guī)范。T/SPIA 001—2019《智慧桿系統(tǒng)建設與運維技術規(guī)范》不僅對桿體、掛載設備、供電、電磁兼容、漏電保護、防雷、抗風、防腐等提出技術要求，還涉及建設施工以及運維?！稄V州市智慧燈桿及道路合桿整治技術導則》規(guī)范了合桿的功能要求、布設要求、桿體設計要求、智慧照明技術標準、附屬設施設計以及施工與運維等。

目前已發(fā)布或制定中的多功能路燈標準結合了當前多功能路燈的應用現(xiàn)狀和未來可能的應用場景，從標準化的角度，對多功能路燈從體系框架到功能模塊、硬件和軟件、特性和接口、產(chǎn)品和服務、施工和運維等進行了梳理和統(tǒng)一，雖然目前多功能路燈標準體系還不夠完善，但為多功能路燈的健康發(fā)展提供了一定的保障。

4 標準化工作的建議

路燈到智能路燈再到多功能路燈的演進，產(chǎn)品從單一照明功能到結合智能控制以照明功能為主的小系統(tǒng)，再到多功能并存的大系統(tǒng)，帶來了標準化對象的急劇變化。路燈的標準體系相對完善，標準化對象是路燈燈具和照明效果等。智能路燈是在照明功能上疊加了通信功能，標準化對象是路燈接口、控制器、通信和管理服務平臺等，其安全、性能的IEC標準正在制定中，接口、通信和驗收要求已有團體標準，管理服務平臺、可靠性、認證規(guī)范等標準化工作還有待開展。多功能路燈是在照明功能的基礎上，加載環(huán)境信息傳感、公用通信接入、公共信息服務等功能，其標準化對象最為復雜，涉及設計、產(chǎn)品、施工、運維、服務等，標準化工作處于起步階段，現(xiàn)有標準側重產(chǎn)品的技術要求，個別地方有施工和運維規(guī)范，但技術指標仍需細化。

結合在標準化工作中碰到的問題，對智能路燈和多功能路燈的標準化給出如下建議：

1)術語和定義的規(guī)范化，例如智能路燈、多功能路燈的定義、架構等亟需統(tǒng)一概念，以便于進一步的標準化。

2)現(xiàn)有標準的更新，例如近年來，智能路燈的通信協(xié)議由過去的PLC或ZigBee協(xié)議改為NB-IoT，而NB-IoT有低功耗、低速、單播等特點，原先制定的標準參數(shù)有很多已不適用，建議盡快啟動修訂工作。

3)技術要求的深化，例如多功能路燈由于加載的設備不僅有路燈燈具，還有很多其他設備，如通信基站、攝像頭、顯示屏等，其強度和防風設計就不能僅僅參考路燈桿設計，需要重新考慮，已在應用中出現(xiàn)桿體開裂和倒塌的現(xiàn)象，新建、改建項目必須對桿體強度和防風進行計算并校核，亟需相應的標準。

4)技術要求的細化，例如道路照明額定功率運行時應滿足CJJ 45的要求，這是毋庸置疑的，但現(xiàn)有CJJ 45的道路照明限值考慮的場景相對簡單。能否在現(xiàn)有的高低檔位基礎上，在深夜車流量較小時的情況下增加一個夜間限值，如可以是原有限值的70%。這樣可以給調光功能在標準允許范圍內留下操作的空間。但應規(guī)定要避免間隔亮燈的情況出現(xiàn)，因為這樣路面亮度均勻度極差，嚴重影響行車安全。

5)產(chǎn)品標準化的同時，亟需服務標準化。多功能路燈可以提供5G、監(jiān)控、大數(shù)據(jù)采集等服務，需要探索出良性的運營模式，管理部門需要出臺相應的管理與服務規(guī)范。

6)關鍵設備的標準化，例如多功能路燈中網(wǎng)關是關鍵設備，其起到本地連接和遠程智慧城市管理平臺之間的承接作用，其支持的功能、架構等很有必要進行標準化。

7)安裝接口的標準化，多功能路燈桿上承載了多個行業(yè)的設備，這些設備遵循相關行業(yè)的標準，其技術要求不宜重復標準化。但是對于標準的滑槽式可擴展的燈桿，各個設備在燈桿上的標準化安裝接口非常必要，比如5G基站在多功能路燈桿頂部的法蘭安裝接口，這些安裝接口的標準化有利于該類桿體的生產(chǎn)和現(xiàn)場安裝、設備功能擴展等。

8)軟件接口不宜過早標準化。智慧路燈如何與智慧城市有效結合，還有漫長的磨合期，不僅是技術方面的問題，還關系到管理部門職能和城市規(guī)劃、建設、管理等各方面的支持與協(xié)調。智慧路燈在逐漸演變，智慧城市也在不斷發(fā)展[8]。因此多功能路燈綜合管理系統(tǒng)和各個功能部件以及網(wǎng)關之間的軟件接口，和智慧城市管理系統(tǒng)的軟件接口不宜過早地進行標準化，以保證功能的可擴展和創(chuàng)新。

隨著路燈技術與應用的不斷發(fā)展，以及相關國家標準、行業(yè)標準、地方標準、團體標準等的發(fā)布與實施，我們相信智能路燈、多功能路燈將在智慧城市建設中，尤其是在新基建中發(fā)揮更多的作用，展現(xiàn)更高的價值。