秦洪海

（石家庄市城市照明管护中心，河北石家庄 050021）

1 我国智慧城市及智慧路灯发展概述

智慧城市是一种先进的通信技术，对城市功能服务体系数据信息进行收集整合，利用信息的传输控制服务终端为城市居民提供相应的服务。在城市的各个角落，都能够看到城市照明设施。目前智慧城市处于概念阶段，但城市智慧化发展一直在推进中，在智慧路灯的设计和应用中已经取得一定的成果。

1.1 智慧路灯系统

我国在信息技术领域发展态势迅猛，但智慧路灯设计领域发展时间较短，路灯控制系统方面依然存在问题。在管理方面缺乏经营谋划，智慧路灯后期运行维护困难，路灯在发生故障时，相应的故障报修机制和数据收集延迟，导致路灯维修不及时，实际应用效果不佳[1]。高精密的电子设备在自然环境侵蚀下发生故障概率提高，如果相关技术无法突破，智慧路灯的应用会消耗巨大的人力物力，违背智慧路灯设计应用的理念。

1.2 智慧路灯数据分析

智慧路灯实现智能管理和智能运行的关键在于数据系统。在智慧路灯运行过程中，控制系统能够根据周围的环境变化和照明需求调节照明设施的工作状态，实现人性化的城市照明，根本在于数据的收集、传输、分析、决策。检测设备收集相关数据，通过通信系统传输到控制中心，经智能数据分析系统进行数据处理整合，判断照明设备工作模式，将结果反馈到照明设备，控制照明设备提供照明服务。但在当前智慧路灯设计中，通信协议设计、控制软件设计、数据处理程序设计以及路灯控制管理系统设计都存在技术问题，导致其实际应用价值不高，阻碍智慧路灯的普及应用。

1.3 智慧路灯互联

智慧路灯是智慧城市建设的组成部分，智慧路灯运行管理需要拥有完善的管理体系，与智慧城市控制管理中心对接，在同一管理模式下实现自身功能价值。智慧城市建设过程中涉及智慧交通、智慧安防、智慧建筑等众多领域和不同功能的设施，大量的信息处理工作和管理任务，智慧城市建设需要解决一些技术难题[2]。造前智慧路灯系统需要独立设计开发，二者系统兼容存在一定的风险，对智慧路灯设计造成一定影响。

2 智慧路灯设计的必要性分析

2.1 城市智能化发展的必然趋势

智慧路灯作为城市最基本的公共设施，与人们日常生活息息相关，智慧路灯的设计是实现城市智能化管理的基础。当前城市发展节奏加快，在城市基础设施管理方面投入的资源过大，对城市的发展造成严重的负担。就城市照明系统而言，照明系统的日常运行需要设备的更换维修，投入大量的维护资金。通过智慧路灯设计应用，智慧控制系统的监测体能够系完全取代人工路灯检测维护工作，在路灯工作状态异常时能够自动报警，精准对接调动维护管理部门进行维修，降低维护成本。

2.2 降低城市能耗的有效途径

随着能源问题的日益严峻，我国可持续发展城市建设过程中，节能与环保是未来的主流趋势，城市照明设备虽然经常被人忽略，但消耗的能源数量巨大。城市人流量分布不均衡，城市照明系统通常需要彻夜工作，傍晚的工业园区人员流动少，依然有照明设备运行，造成大量的能源浪费[3]。智慧路灯的设计应用，能够通过智能控制中心的调节控制，对路灯的照明进行科学调配，提高能源利用效率。

2.3 提高城市照明质量

城市照明质量是影响城市生活质量的主要因素之一，在城市生活中，路灯作为公共照明设施随处可见，但路灯能否正常工作是周围居民最关心的问题之一，老城区树木茂盛的街道适时开闭灯尤为重要，由于公共照明设备故障导致的人员伤害事件也时有发生。

城市照明质量在局部区域欠佳，例如路灯照明时段与照明需求不符，在夏冬季昼夜时间明显不同，但同一个城市内传统路灯监控一般统一开闭灯，时间相对固定，导致照明出现真空期。此外，部分照明设备长期使用后，设备老化照明强度降低，无法提供理想的照明服务，智慧照明将彻底解决城市居民生活的困扰。

2.4 打造城市照明景观

智慧路灯的设计应用对于打造城市文化形象具有积极意义。随着人们对城市景观和环境的重视，城市照明设施已经成为城市夜景的重要组成部分，是彰显城市文化内涵的重要平台。

基于智慧城市的智慧路灯能够提高城市照明景观的科技含量，通过城市照明设施的控制，为人们提供更美丽的城市夜景。

3 智慧城市背景下智慧路灯设计

3.1 智慧路灯系统框架搭建及设计规划

当前城市智慧路灯的发展和应用主要基于LED照明设备实现，城市传统照明普遍更换为LED照明是实现智慧路灯系统的前提。智慧路灯系统框架的搭建与设计需要以智慧城市发展设计作为依据，以便城市智慧路灯能够与智慧城市实现无缝对接。在智慧路灯框架中，主要包括照明终端（照明设备）、通信体系、中心服务器（包含数据处理以及网管）、照明监控终端等。

照明终端主要功能是提供照明服务，即城市智慧路灯采用的灯具设备；通信体系包括智慧路灯数据采集传输及控制中心指令下达传输；中心服务器是控制智慧路灯系统的核心。通过数据分析处理，实现对城市照明体系的统一管理与控制，与智慧城市控制系统进行对接，形成完整的城市智慧网络体系。照明监控终端是保障城市智慧路灯系统正常运行的重要部分，通过其数据监控采集，对路灯工作状态进行实时反馈，为服务中心指令下达提供数据支持。

3.2 智慧路灯数据系统设计

智慧路灯数据系统是支持路灯智能化运行的关键，数据系统是存储路灯运行数据信息和控制中心指令的区域。在智慧路灯工作状态下，通过监控终端采集的数据信息，经由数据中心处理整合，传输给服务中心。智能控制系统经过数据分析，对该处路灯下达相应的工作指令，控制路灯按照相应的工作模块进行工作，实现路灯开启、关闭和其他功能操作。在数据系统设计中，需要考虑数据的传输稳定性和指令下达的准确性，避免由于数据错误造成路灯工作异常，影响城市正常照明。通常智慧路灯数据采集系统以电压电流为主，辅以红外传感器、温度湿度传感器、声音传感器等，通过对周围环境信息要素的全面采集，科学制定照明方案。智慧路灯数据系统与城市安防系统实现互联，通过城市监控体系确保智慧路灯正常运转，选择合理的照明方案进行工作。

3.3 智慧路灯逻辑功能设计

智慧路灯的逻辑功能是路灯能够根据指令正常运行的核心技术。逻辑系统包含众多内容以设备管理子系统、远程监控管理子系统、照明策略管理子系统、数据分析管理子系统为主。

逻辑功能是系统运转的关键，通过逻辑编程使其按照相应的模式进行运转，发挥相应的功能，最终实现智慧路灯的安全运行。在逻辑功能机构设计中，需要考虑不同子系统之间的匹配。不同子系统并非独立运转，是通过数据的传输和信息的交互共同控制路灯的工作状态，如果逻辑功能出现错误，路灯无法按照既定的模式工作，甚至导致智慧路灯控制体系瘫痪。除此之外，智慧路灯系统需要与智慧城市控制中心联通，智慧路灯逻辑功能与智慧城市完美对接，避免城市照明体系独立运行、与智慧城市系统脱节。

3.4 智慧路灯系统质量检测

智慧路灯系统质量检测是智慧路灯能够正常稳定运行的重要保障。智慧路灯设计完成后，需要通过系统质量检测判断智慧路灯系统能否正常稳定工作。在系统检测中，需要确定路灯应用环境的可行性，路灯是否能在相应的工作环境中稳定运行，主要针对路灯电子设备和系统稳定性进行测定。

通过传统城市照明路灯的应用可知，城市照明设备故障发生概率较高，主要是由于照明设施设备长时间工作、受到恶劣自然环境影响等，所以智慧路灯设备应具备良好的环境抵抗能力与工作性能。针对智慧路灯数据传输系统进行检测，确保智慧路灯数据传输体系具备高效稳定的传输能力。对智慧路灯的控制操作软件进行测试，评价控制系统的可靠性与智能化程度，确定智慧路灯设计的完成效果。

4 结语

综上所述，智慧路灯是城市智慧化发展的重要环节，是对人们生活影响显著的基础设施。在智慧路灯设计过程中，影响路灯应用和设计效果的主要因素集中在路灯设备的适用性、控制系统的智能性和数据系统的可靠性。通过对设计环节相关技术的突破，智慧路灯设计完成度将进一步提升，使城市照明体系更智能、健全，为城市居民提供更优质的照明服务。