智慧路燈
智慧路燈是對(duì)路燈的遠(yuǎn)程集中控制與管理，指通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)、高效、可靠的電力線載波通信技術(shù)和無(wú)線GPRS/CDMA通信技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的遠(yuǎn)程集中控制與管理的路燈，智慧路燈具有根據(jù)車流量自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度、遠(yuǎn)程照明控制、故障主動(dòng)報(bào)警、燈具線纜防盜、遠(yuǎn)程抄表等功能，能夠大幅節(jié)省電力資源，提升公共照明管理水平，節(jié)省維護(hù)成本。
概述定義
智慧路燈是智慧城市的重要組成部分。它應(yīng)用城市傳感器、電力線載波/ZIGBEE通信技術(shù)和無(wú)線GPRS/CDMA通信技術(shù)等，將城市中的路燈串聯(lián)起來(lái)，形成物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)路燈的遠(yuǎn)程集中控制與管理，具有根據(jù)車流量、時(shí)間、天氣情況等條件設(shè)定方案自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度、遠(yuǎn)程照明控制、故障主動(dòng)報(bào)警、燈具線纜防盜、遠(yuǎn)程抄表等功能。
智慧路燈可以有效控制能源消耗，大幅節(jié)省電力資源，提升公共照明管理水平，降低維護(hù)和管理成本并利用計(jì)算等信息處理技術(shù)對(duì)海量感知信息進(jìn)行處理和分析，對(duì)包括民生、環(huán)境、公共安全等在內(nèi)的各種需求做出智能化響應(yīng)和智能化決策支持，使得城市道路照明達(dá)到“智慧”狀態(tài)。
發(fā)展現(xiàn)狀
城市擁有數(shù)量眾多的路燈，是最密集的城市基礎(chǔ)設(shè)施，便于信息的采集和發(fā)布。智慧路燈未來(lái)是物聯(lián)網(wǎng)重要的信息采集來(lái)源，城市智慧路燈是智慧城市的一個(gè)重要組成部分和重要入口，可促進(jìn)智慧市政和智慧城市在城市照明業(yè)務(wù)方面的落地，實(shí)現(xiàn)城市及市政服務(wù)能力的提升。在國(guó)內(nèi)，政府路燈管理部門已將如何優(yōu)化路燈管理系統(tǒng)，有效控制能源消耗，降低維護(hù)和管理成本，作為建設(shè)的一個(gè)重要組成部分，并提上了日程。
市場(chǎng)機(jī)遇
近年來(lái)，構(gòu)筑智慧城市、推動(dòng)城鎮(zhèn)發(fā)展被國(guó)家列入重要工作范疇。發(fā)布的《超級(jí)智慧城市報(bào)告》顯示，全球已啟動(dòng)或在建的智慧城市有1000多個(gè)，中國(guó)在建500個(gè)，遠(yuǎn)超排名第二的歐洲（90個(gè)）。從在建智慧城市的分布來(lái)看，我國(guó)已初步形成環(huán)渤海、長(zhǎng)三角、珠三角、中西部四大智慧城市群。
根據(jù)《超級(jí)智慧城市報(bào)告》顯示，我國(guó)在建的智慧城市達(dá)到500個(gè)。根據(jù)計(jì)劃，2016年到2020年期間，我國(guó)要培育100個(gè)新的智慧城市。智慧城市對(duì)醫(yī)療、交通、物流、金融、通信、教育、能源、環(huán)保等領(lǐng)域的發(fā)展具有明顯的帶動(dòng)作用，將給城市和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供持續(xù)支持。
從在建智慧城市的地理位置分布來(lái)看，我國(guó)已初步形成了以北京、天津、大連、青島、濟(jì)南為主的環(huán)渤海，以南京、無(wú)錫、上海、合肥、杭州、寧波為主的長(zhǎng)三角，以廣州、佛山、深圳、廈門為主的珠三角，以及以西安、成都、重慶、武漢為主的中西部四大智慧城市群。而除了上述核心城市外，截至2017年底，我國(guó)已有超過(guò)300個(gè)城市和三大運(yùn)營(yíng)商簽署了智慧城市建設(shè)協(xié)議，并有290個(gè)城市入選國(guó)家智慧城市試點(diǎn)。
在四大智慧城市群形成的過(guò)程中，包括芯片制造、傳感器設(shè)備、系統(tǒng)集成在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)集群也依托上述核心城市逐漸發(fā)展壯大。例如，在芯片制造領(lǐng)域，上海、北京、深圳等城市已具備相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)業(yè)規(guī)模；西安、武漢、成都等中西部城市則依托自身的科研教育優(yōu)勢(shì)，在RFID、芯片設(shè)計(jì)、傳感傳動(dòng)、自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通信與處理、軟件及信息服務(wù)等領(lǐng)域形成了較好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。
智慧路燈作為智慧城市的重要組成部分，也已備受有關(guān)部門的高度重視和大力推廣。隨著城市化進(jìn)程的加快，城市公共照明設(shè)施的采購(gòu)量和建設(shè)規(guī)模日益增大，形成了一個(gè)巨大的采購(gòu)池。
市場(chǎng)預(yù)測(cè)
路燈是服務(wù)于城市照明不可或缺的公共載體，也是關(guān)于一個(gè)城市或地區(qū)公共形象的“門面”之一。隨著全球各城市發(fā)展，路燈的數(shù)量預(yù)計(jì)將會(huì)在2025年達(dá)到3.5億盞。據(jù)IDC發(fā)布的《全球智慧城市2017》報(bào)告，到2019年，中國(guó)LED路燈更換將超過(guò)3000萬(wàn)只，支出達(dá)到1000億元，路燈將成為智慧城市互聯(lián)IoT設(shè)備的關(guān)鍵平臺(tái)。當(dāng)路燈肩負(fù)起智慧路燈入口的重任，就要求路燈網(wǎng)絡(luò)具備有電、有桿、有網(wǎng)等基本條件。專家預(yù)計(jì)，未來(lái)五年內(nèi)，智慧照明的市場(chǎng)需求規(guī)模將超過(guò)千億元，為照明科技產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大商機(jī)。
存在問(wèn)題
盡管智慧照明概念十分火爆，并已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得到應(yīng)用，中國(guó)的廣州、杭州、東莞等地也已啟動(dòng)LED路燈的智慧化照明改造項(xiàng)目，但是在很多城市的應(yīng)用卻并不廣泛，公眾和應(yīng)用部門對(duì)于這一技術(shù)及應(yīng)用的認(rèn)知相對(duì)滯后。例如，智慧照明系統(tǒng)的技術(shù)水平是否已經(jīng)完全成熟;智慧照明系統(tǒng)如何與其他城市管理系統(tǒng)進(jìn)行融合、兼容;智慧照明的社會(huì)效應(yīng)與實(shí)際價(jià)值如何相得益彰等，這些問(wèn)題也嚴(yán)重地影響了智慧照明在智慧城市中的廣泛推廣和應(yīng)用。
國(guó)內(nèi)外情況
在國(guó)外，也已意識(shí)到公共照明管理系統(tǒng)的諸多弊端，開(kāi)始進(jìn)行升級(jí)改造。在倫敦，當(dāng)?shù)卣延?jì)劃投資325萬(wàn)英鎊更換1.4萬(wàn)個(gè)“智能路燈”，維護(hù)人員通過(guò)Ipad即可了解路燈是否需要維修或更換，還可控制每個(gè)路燈的亮度，提高能源使用效率。
截止到2019年，已知的實(shí)施案例國(guó)外的包括英國(guó)采用iPAD進(jìn)行控制的威斯敏斯特街道照明系統(tǒng)，德國(guó)的采用手機(jī)進(jìn)行路燈點(diǎn)亮的技術(shù)，美國(guó)的基于WIFI對(duì)路燈進(jìn)行控制管理的技術(shù)。
實(shí)施意義
智慧路燈實(shí)施完成后不僅可對(duì)社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，還能直接產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益:
·加強(qiáng)公共照明管理信息化建設(shè)，提升應(yīng)急調(diào)度和科學(xué)決策能力。
·減少因照明故障引起的交通事故和各類社會(huì)治安事件。
·節(jié)約城市公共照明能耗，打造低碳環(huán)保型城市，建設(shè)宜居地區(qū)。
·通過(guò)智能調(diào)控進(jìn)行二次節(jié)能，避免浪費(fèi)，縮短投資回報(bào)周期。
·計(jì)量節(jié)能數(shù)據(jù)，作為供電部門電耗數(shù)據(jù)的一個(gè)參照，防止漏、盜電的損失。
技術(shù)原理
廣州中國(guó)科學(xué)院軟件應(yīng)用技術(shù)研究所研發(fā)的智慧路燈管理系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)和硬件設(shè)備組成，分為四層：數(shù)據(jù)采集層、通信層、應(yīng)用處理層和交互層。通過(guò)各層的相互配合，實(shí)現(xiàn)了路燈設(shè)施管理、故障報(bào)警、用電監(jiān)測(cè)、路燈控制和移動(dòng)終端應(yīng)用等功能，后期還可擴(kuò)展的車流量監(jiān)測(cè)、光感監(jiān)測(cè)能智能化功能。
智慧路燈管理系統(tǒng)軟件平臺(tái)是智慧路燈的核心，是對(duì)路燈監(jiān)控調(diào)度、運(yùn)維數(shù)據(jù)管理的中心平臺(tái)。系統(tǒng)可以通過(guò)地圖的方式，迅速定位路燈并進(jìn)行管理，包括設(shè)置單燈或一組燈的調(diào)度策略，查詢路燈狀態(tài)和歷史記錄，實(shí)時(shí)更改路燈運(yùn)行狀態(tài)、提供路燈的各類報(bào)表等功能。
平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、信息查詢、參數(shù)配置和用戶管理五大模塊的功能：
在路燈系統(tǒng)中可以對(duì)每個(gè)集中器及每個(gè)節(jié)點(diǎn)控制器進(jìn)行控制。在操作界面上能實(shí)時(shí)顯示所有集中器及單燈的狀態(tài)，并對(duì)它們實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)控制、組控制、廣播控制等控制策略；
系統(tǒng)提供GIS定位，對(duì)每盞路燈進(jìn)行定位并在地圖上顯示，并在地圖上對(duì)路燈進(jìn)行開(kāi)關(guān)燈等操作，大大方便對(duì)路燈的管理；
能自動(dòng)檢測(cè)路段是否有車經(jīng)過(guò)，根據(jù)情況自動(dòng)調(diào)節(jié)路燈照明亮度，可實(shí)現(xiàn)光照調(diào)控、經(jīng)緯度（日落時(shí)間）調(diào)控，可以進(jìn)行來(lái)車數(shù)量統(tǒng)計(jì)，節(jié)能率統(tǒng)計(jì)，以達(dá)到節(jié)能效果；
路燈故障或線纜被盜時(shí)即時(shí)自動(dòng)將照明設(shè)備故障系統(tǒng)上報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，業(yè)務(wù)系統(tǒng)根據(jù)報(bào)警信息類型通過(guò)短信預(yù)警、郵件預(yù)警等方式提醒；
用戶無(wú)需到現(xiàn)場(chǎng)就能了解路燈用電情況以及功率，功率因素，包括實(shí)時(shí)耗電數(shù)據(jù)查詢和歷史耗電數(shù)據(jù)查詢，并能在系統(tǒng)中新增、修改和刪除電能表；
用戶通過(guò)操作在電腦、手機(jī)和pad等客戶終端上的客戶端軟件，即可對(duì)照明燈具進(jìn)行移動(dòng)管理。移動(dòng)控制終端具備單燈控制、故障定位等功能，方便維護(hù)人員檢修路燈和進(jìn)行移動(dòng)管理。
具備功能
從照明的角度上去看，智慧(能)路燈應(yīng)該要涵蓋哪些功能?
1、遙測(cè)路燈電流、電壓等電氣參數(shù)、遙控開(kāi)關(guān)路燈、遙視重要路段現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況等。
2、監(jiān)測(cè)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(yīng)或人車感應(yīng)的調(diào)光，以及節(jié)能控制中時(shí)控甚至實(shí)現(xiàn)RTC調(diào)光。
4、根據(jù)燈具監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握異常路燈所在地點(diǎn)及異常原因，有目的去檢修，不用去滿城巡檢，加快了維護(hù)速度、降低了維護(hù)成本。
5、在同一道路的照明標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)隨時(shí)間、車流的變化成為一種可變值，比如一些新開(kāi)發(fā)道路在通行初期亮度可低些，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間或通過(guò)監(jiān)控車流量達(dá)到一定閥值開(kāi)啟全亮。
6、在一些人車稀少區(qū)域下半夜可以時(shí)控半亮，但人車通過(guò)時(shí)達(dá)到前方一定距離全亮，后方在幾秒鐘后恢復(fù)原定亮度等等。
智慧城市不能只是空中樓閣或局限于小規(guī)模測(cè)試場(chǎng)景，5G帶來(lái)智慧連網(wǎng)與城市改造的效益是看得到、能期待的，但智慧燈桿的改造，必須先解決基礎(chǔ)建設(shè)的時(shí)代交替問(wèn)題，同時(shí)也需搭配5G 技術(shù)與成熟的商用運(yùn)營(yíng)環(huán)境，才能獲得豐厚的回報(bào)。
重要特征
智慧照明要具備3i特征，一是用傳感器感知所有物體和環(huán)境的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)感知化。更透徹的感知，照明環(huán)境中的監(jiān)控?cái)z像頭、傳感器、RFID、數(shù)據(jù)中心、數(shù)據(jù)挖掘和分析工具、移動(dòng)和手持設(shè)備、電腦和多媒體終端提供各種豐富的外界數(shù)據(jù)。
智慧路燈是產(chǎn)業(yè)專業(yè)分工的產(chǎn)物。LED模組，WIFI/微基站，監(jiān)控，單燈控制器等模塊，都有成熟的廠家。一家企業(yè)幾乎不可能完成全部模塊的研發(fā)制造，專業(yè)分工和模塊化設(shè)計(jì)是成熟工業(yè)產(chǎn)品的必經(jīng)之路。
多功能（智慧型）路燈其實(shí)是信息采集、處理和發(fā)布的載體。多功能路燈對(duì)城市建設(shè)可以帶來(lái)節(jié)約占地需求，整合資源利用，提升城市形象的意義。同時(shí)，模塊標(biāo)準(zhǔn)化、樣式多樣化、配置專業(yè)化是多功能路燈的未來(lái)發(fā)展方向。