智慧城市目标下的路灯转型发展

智慧城市目标下的路灯转型发展

谢华

重庆市合川区市政设施事务中心 重庆401520

摘要：近年来，我国的城市化进程有了很大进展，智慧城市建设越来越多。在计算机、互联网、大数据等高科技支撑下，人工智能已经成为新兴行业。科技发展能够为城市居民提供更方便、更舒适的居住环境和优质的公共服务。智慧城市的建设可以为城市居民提供更加智能、全方位的服务，智慧路灯也是智慧城市建设的重要建设内容。本文首先分析模糊控制原理，其次探讨智慧城市目标下的路灯转型发展，为智慧城市的路政照明设施提供参考。

关键词：智慧灯杆;多功能杆;智慧照明;智慧城市

引言

路灯是我国重要的照明设施，其工程建设在一定程度上反映了一个地区的发展水平。随着城市化进程的加快。各地方政府陆续出台了城市精细化、智能化管理的标准。传统路灯因其功能的单一性，必将被社会发展的新型产物所替代。在物联网蓬勃发展的大趋势下，利用物联网技术对城市内每盏路灯进行分级精准调控，发挥物联网高效利用资源、实时收集数据和安全性的特点，最终提出一套新型城市智慧化路灯建设方案，满足建设智慧化城市的需求。

1模糊控制原理

在设计中，路灯的输出光照强度随着周围自然光的改变而缓慢变化，实现实时调整路灯的输出亮度，达到更加人性化及节能的控制效果，但受控路灯的数学模型难以通过系统辨识或者建立自身属性方程实现。模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制技术，可以在缺乏被控对象具体数学模型的前提下实现较好的控制效果。模糊控制方式不需要建立受控对象的数学模型，可以根据模糊规则实现对受控对象的控制。因此，在路灯亮度的控制中，可以采用模糊控制器及模糊控制方法实现路灯亮度随自然光照强度的自动调整。模糊控制器共分四部分：模糊化接口、模糊控制规则库、推理机和解模糊接口。模糊化接口的作用是把输入的确定量，依据一定的规则进行模糊化处理，从而得到一个模糊向量并输入到推理机中。模糊控制规则在模糊控制器中是最重要的，是模糊控制器的核心部分，其功能及作用相当于传统控制系统中的校正器，需要通过多次调试，最终得出合适的模糊规则，为推理机提供依据。解模糊化接口的作用是和模糊化接口的作用相反，是将模糊化推理之后输出的模糊值或者结论等效成一个清晰的数值。推理机是根据模糊化接口的输入和制定好的模糊规则，完成最终的推理过程，传递给解模糊化接口，从而实现求解模糊关系，最后获取模糊控制量。

2智慧城市目标下的路灯转型发展

2.1智慧路灯系统框架搭建及设计规划

智慧路灯的开发与应用，均以LED为基础。智能路灯的建设与设计，应以智慧城市的发展规划为依据。文章构建的系统包括照明终端、通信系统、数据处理和网络管理的中央服务器、照明监控终端等。照明终端提供交通、居民出行等路政基础照明；通信系统主要负责对智慧路灯数据上传与指挥平台的信号接收；中央服务器利用数据分析和处理技术对城市灯光进行统一管理和控制，并与智慧城市的监控系统连接，构成完整的城市智能网；照明监测终端能够通过对路灯的监测和数据采集，对路灯的工作状况进行及时反馈，为指挥调度提供数据支撑。

2.2监管环境质量

在基于物联网交互的前提下，该路灯能够及时地对任意时刻、任意地点的环境质量做出报告。为实现这一功能，我们选择在灯杆上加环境监测设备形成环境监测网组。目前国家对于空气质量监测的六个对象是SO2、NO2、CO、O3、PM2.5、PM10，因此可以通过一些精度较高的电化学传感器判断路灯所覆盖范围内的某一时刻、某一地点的环境质量。例如：雾的形成主要和相对湿度有关，官方对相对湿度的定义是空气中水汽压与相同温度下饱和水汽压的百分比，换而言之，雾可以直接用精度高的相对湿度传感器判断，而霾除了相对湿度还和可吸入颗粒物有关，用激光粉尘传感器测量PM2.5和PM10，编写一个中间变量算法，通过计算PM2.5和PM10分布比折算成雾霾系数，然后再结合相对湿度设置阈值，这样就可以判断霾的形成了，类似还可以判断该地区其他污染指数。之后通过互联网，有关部门可对污染异常地区进行及时排查。

2.3上位机操作界面

为了实现路灯的远程调控，使其能够直观展示调控效果，完成了上位机操作界面的设计。界面采用ＶＢ程序及可视化编程技术进行编写，主要分为网络通信设置、路灯数据查看及路灯亮度控制3大部分。其中网络通信部分采用ＵＤＰ协议与边界路由器、无线桥建立连接；数据查看部分可以查看网络节点中所有节点，查看路灯运行的数据及其周围的环境数据；路灯亮度控制部分设置了手动和自动两种控制方式，并且在设计过程中将“自动调光”和“手动调光”按钮设计为一个按键。因此在自动调光模式下，界面上按钮显示为“手动调光”，当在手动调光模式下，界面上的按钮显示为“自动调光”，方便二者之间的切换。

2.4智慧路灯系统质量检测

系统的质量检测对智慧路灯的安全、可靠运行至关重要。在智慧路灯设计中，需要进行系统质量测试，确保系统正常、稳定地运行。在系统检测方面，需要考察路灯使用环境的可行性以及路灯能否设计工作环境中稳定运行，着重对路灯的电子设备及系统稳定性进行检测。为确保智能路灯系统能够提供稳定、高效的数据传输，需要对智能路灯控制软件的可靠性和智能化程度作一步评价。

2.5环境数据的采集优势

目前我国对环境数据的应用还存在滞后性，而大数据处理技术对于环境保护具有很好的支持作用。虽然传统大气环境业务能够通过空气质量监测数据，但是数据的量的问题和检测方法仍然是一大问题，大部分的数据都是通过人工测量、仪器检测或者是系统日志等方法，而我们的智慧路灯可以更好解决数据来源少的问题。以路灯作为环境监测载体并非为了取代气象局设立的环境监测站点，我们的目的是利用路灯的普遍性，以及它的空间资源，能更加实时、精准地了解某一块具体位置的环境状况。因为政府所设的环境监测站点密集度相对不高，监测的是一大片区域的状况，而且通过网络获取信息会有滞后性和延时性。所以相比之下，以路灯建立监测网组能更好监控一块区域的污染情况，也能更加实时调整路灯色温，获取的环境数据也具备独特的价值。我们所做的就是和政府所设站点形成互补式利用，而非和其对立。这样一来也能缓解行政惰性导致的环境数据信息滞后的情况。另外，以路灯为载体搭建环境监测网组的另一个好处就是路灯往往就是分区建设，这样一片区域的路灯就可以看成一个整体，形成一种局域网络，而一个地区的环境质量和气候往往是稳定不变的，所以我们只要在该区域的任意一盏路灯加上环境监测设备就能得到那一片区域的环境情况，这样就更加充分利用路灯的空间资源。

结语

综上所述，智能路灯是我国城市智能化建设中的一项重要内容。在智能路灯系统的应用和设计中，路灯的适用性、控制系统的智能化和数据系统的可靠性都是决定智能路灯应用效果和设计完善程度的重要因素。应进一步完善智慧路灯设计，使智能化集成水平进一步提升，优化照明系统功能，为城市居民提供更优质的照明服务。

参考文献

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［2］杨利红，李文军，杨军志．基于智慧灯杆的城市灯网综合管理平台研究［J］．智能建筑，2021(10):48－51．

［3］白旭冉,朱亚著.基于智慧路灯设施的智慧社区建设及管理模式研究——以南京市百水工业园保障房为例[J].照明工程学报,2022,33(1):175-179.