城市道路交通智能照明系统的设计方法

城市道路交通智能照明系统的设计方法

龚建华顾晶彪

(重庆渝高新兴科技发展有限公司重庆401121)

摘要：近年来随着电光源、物联网和通信技术的发展，城市道路交通照明智能化水平也得到不断提高。首先对系统构成、控制器设计、集中器设计、服务器软件设计进行分析讨论，通过电力线载波，构建服务器无线通信系统，控制器集中的主城三级网络架构，对城市照明系统进行智能化控制和应急干预，实现系统自动调控功能，然后阐述了目前已有的城市道路发展规划，证明了照明系统的重要性，节省大量的城市资源，提高了城市用电效率。为我国城市道路交通照明智能化发展提供可行参考。

关键词：城市道路；智能照明；物联网；控制器设计

引言：随着经济和科学技术水平的不断进步，人们出行和生活的质量也随之提高，城市照明也越发被人们所重视。近些年来，国家对城市道路交通照明方面的投入也较往年增多，并且取得了明显的成效。为进一步提升照明光环境及管理水平，城市道路交通照明设备实现智能化是势在必行的，也是智慧城市发展进程中非常现实和重要的一个环节。

1城市道路交通照明及控制系统发展立场

1.1城市道路交通照明灯具发展概述

在我国，道路交通照明的设施已经发展了许多年，照明电光源从传统的汞灯、钠灯、金卤灯、无极灯发展到LED灯。近些年来，我国已经开始大范围使用LED灯，LED产品相较于传统灯具具有光效高、显色性好、配光精准等优点，尤其是通过改变驱动电流可以节能高效地进行无级调光，使智能照明控制系统得以充分发挥。

1.2道路交通照明控制系统的发展

道路交通照明控制系统在我国的应用已非常普及，在城市道路交通照明中，道路交通照明控制系统是它的大脑，它控制着道路交通照明模式。早些年，我国主要采用基于光控/时控的回路控制系统进行道路交通照明控制，也就是所谓的半夜灯/全夜灯模式，这种模式在早期应用范围比较广，目前在一些小城市也还在沿用。随着相关技术的不断发展，道路交通照明控制系统也不断地进行创新和改进，继而迎来了调压控制模式，这种模式避免了回路控制需要分回路敷设多回电缆的缺点，通过调整线路电压可降低灯具消耗功率（平方关系）。调压方式适用于气体放电灯，但对LED灯具这类恒压设备不适用。调压控制模式之后随之而来的就是离网单灯控制系统，气体放电灯采用双功率镇流器，LED采用定时调整驱动电流方式均可实现，但由于缺乏联网控制，在亮度调整时间上存在个体差异，尤其是在更换灯具批次时较难控制。随着通信、物联网技术的发展成熟，联网控制系统，也就是智能照明控制系统开始得到广泛应用[1]。

2智能道路交通照明控制系统

2.1智能道路交通照明控制系统的发展目标

城市道路交通照明的目的是满足广大人民的生产生活需要，为实现这一目的，需要达到安全、节能、环保、经济、舒适、美观、可管理等方面的要求。智能道路交通照明控制系统是实现这些目标的重要保障，也应围绕这几方面的原则进行配置。

2.2城市智能道路交通照明系统的基本架构

2.2.1LED单灯控制器

单灯控制器简单来说就是能控制单台照明灯具的控制设备。它通过对LED单灯的开关和调光实现智能调控，达到最大限度地节约能源的目的。LED单灯控制器可以根据道路交通照明设备所在场所的实际情况，接收控制系统指令，对不同时段、不同场景的灯光进行亮度调节，将控制系统的调光信号转换为LED驱动电流的调整级别，最终实现LED单灯控制器对道路交通照明设备全方位的控制，以达到调光、调色和延长照明设施使用寿命的目的。在我国常用的有0～10Ｖ单灯控制器和DMX512控制器，均可方便地接入智能照明控制系统的通信网络。

2.2.2组网技术

（1）以太网组网技术

以太网是最为成熟的组网技术，以其灵活的组网形式，在组网技术中有着不可替代的重要性。传统的铜缆组网传输距离受限制，易受干扰，带宽支撑业务不够丰富，而且消耗铜金属，造价较高。光纤及相关通信设备技术的发展使得光通信系统造价大幅下降，并具有传输距离长、不受电磁干扰、大带宽可支持包括高清视频等在内的各种业务等优点，工业以太网设备的发展也使得智能道路交通照明控制系统这类典型户外应用得到保障。故光纤工业以太网组网成为新建道路智能照明控制系统的首选，也是构建以智慧路灯为节点的智慧基础设施最重要的通信平台。但是以太网组网技术也存在着它的不足，由于需要敷设光纤到灯杆，对管道和土地建设有着一定的需求，对于大量的现状路灯加装控制系统而言，这是一个很大的障碍[2]。

（2）电力载波

电力载波是利用传输电流的电力线作为通信载体，中间不需要另外的布线就可以进行彼此间的通信活动，并对每一道路交通照明设施进行逐一控制。电力载波的出现解决了传统道路交通照明控制系统难以布线组网的问题，提高了城市道路交通照明系统的工作效率，让城市道路交通照明控制系统更加便捷化、智能化，在不少城市的道路交通照明节能改造中应用较多，配合LED单灯控制器进行后半夜调光或光衰预补偿，节能效果明显，还可以用于电缆防盗报警。传统单频点电力载波技术对电源质量要求较高，易受谐波干扰，相对更适用于路灯专用箱变，不适合用于非线性设备较多的公变；此外，传统单频点电力载波带宽也较窄，难以接入高清视频等宽带业务。不过电力载波技术也在不断发展，目前也出现了多频点的宽带技术，开始得到应用。

（3）无线组网技术

在信息技术时代，随着物联网、无线通信技术的日益成熟，无线网络和智能传感器迅速普及，为构建智能照明控制系统乃至智慧城市提供了很大便利。在现今技术层面，我们可以使用的无线组网的方式与以前相比也变得多样化，出现了许多各式各样的无线物联网组网技术，其中比较常见的无线组网技术有射频无线电/微波、Wi-Fi、蜂窝移动通信、ZigBee/蓝牙、ＴLoRa、NBIo等。

2.2.3智能照明管理平台

在城市智能道路交通照明系统的整个体系中，智能照明管理平台是它的控制中枢，也可以说是整个体系的大脑，控制着系统的合理运作。它基于BIM+GIS的地图管理系统，根据系统更新对智能照明管理平台进行实时更新。与此同时，它搭载了能源管理、状态监测、故障报警、资产管理、工单管理、外部接口等基本功能，在整个城市智能道路交通照明系统中进行着协调、调度和管理工作。

2.2.4扩展应用

城市道路交通照明智能化不单单是基本照明控制系统的智能化，还包括了基本设施之外的监控传感器或其他电子系统。在基本照明控制系统基础上，增加其他传感器或电子系统，可以让城市道路交通照明系统发挥更好的作用，完善整个系统的全面构建。首先，在环境监测方面，可以增加光感、交通量检测等检测传感器件，配合定期进行检测，根据环境光或交通量的变化自动进行调光，能够达到按需照明的目的。其次，利用智能照明控制系统的通信网络，在道路交通照明设施上增设视频监控，能够做到直观全面地观察现场，保证道路交通照明设施的安全性和实时正常运转。此外，在电力监控、门禁系统、电缆防盗、漏电监测等方面也可以很方便地纳入智能照明控制系统中。

结束语：

随着生活质量的提高，信息技术的迅速发展，城市照明设施乃至各类市政基础设施的智能化更加被各国所关注。本文对城市道路交通照明智能化的实际应用技术以及城市智慧基础设施发展的前景进行研究，为城市道路交通照明智能化系统构建提供翔实可行的分析参考，为我国城市道路交通照明发展提供助力，为今后城市基础设施智能化发展方向奠定了良好的基础。

参考文献:

[1]秦波,刘颖,亢红波.城市道路交通智能照明系统设计[J].计算机测量与控制,2016,24(10):169-170.

[2]李云锋.智能照明系统在城市轨道交通中的设计与应用[J].铁道勘测与设计,2013(3):17-19.