何曉玲 陳澤娜 賴文娜 曾嘉洪 文 雅

（廣東白云學(xué)院，廣東廣州 510080）

隨著城市化水平的不斷提高，路燈的需求量和規(guī)模不斷增加，作為城市分布最為廣泛的道路基礎(chǔ)設(shè)施之一，路燈工程的建設(shè)影響城市的發(fā)展速度和質(zhì)量。路燈的創(chuàng)新性發(fā)展，是其自身順應(yīng)城市化發(fā)展的必然要求，也是推動(dòng)城市化建設(shè)的需要。推動(dòng)路燈創(chuàng)新，并與科技相結(jié)合，以高效節(jié)能、智慧化管理，推動(dòng)智慧城市發(fā)展。相關(guān)人員設(shè)置了降凈路燈，降凈路燈結(jié)合廣東省部分工業(yè)區(qū)的環(huán)境設(shè)置，結(jié)合當(dāng)?shù)鼗覊m多、附近表面缺乏水資源導(dǎo)致塵土飛揚(yáng)等情況，設(shè)置了一款新功能的智能路燈。降凈路燈集吸塵與灑水功能，灑水主要將空中的飛塵吸附并使其沉落到地面，吸塵主要針對(duì)地表附近的塵土，對(duì)其進(jìn)行清除，兩種功能錯(cuò)開(kāi)進(jìn)行、完美結(jié)合，形成一種新型的智能路燈，更好地實(shí)現(xiàn)空氣凈化。

1 研究綜述

1.1 研究背景

（1）城市化水平不斷提高，智慧城市不斷發(fā)展。

（2）國(guó)內(nèi)外智慧路燈發(fā)展的浪潮。

（3）國(guó)內(nèi)對(duì)環(huán)境保護(hù)及節(jié)約資源的重視程度不斷提升。

1.2 研究意義

日益增長(zhǎng)的城市公共照明規(guī)模與傳統(tǒng)的公共照明管理方式產(chǎn)生了劇烈矛盾，傳統(tǒng)的城市道路照明系統(tǒng)存在管理方式粗放、能源消耗較大、運(yùn)營(yíng)維修效率低下、照明控制不靈活、管理難度和成本較高等問(wèn)題。使公共照明設(shè)施進(jìn)行智能化管理、提高運(yùn)營(yíng)管理水平、減少能源消耗，降低其運(yùn)營(yíng)成本是路燈產(chǎn)業(yè)及城市演進(jìn)過(guò)程中必須解決的問(wèn)題，也是智慧路燈的目的與意義。對(duì)國(guó)內(nèi)外智慧路燈進(jìn)行探析，有利于總結(jié)過(guò)去，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中不斷創(chuàng)新發(fā)展[1]。

2 國(guó)內(nèi)外智慧路燈的發(fā)展探析

2.1 當(dāng)前國(guó)內(nèi)智慧路燈的現(xiàn)狀

智慧路燈桿在2015年首次推出，2016年正式使用，目前均處于初期階段。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2018年我國(guó)的智慧燈桿建設(shè)規(guī)模達(dá)到6 500根，整體市場(chǎng)規(guī)模較小、創(chuàng)新力度不足。在智慧城市建設(shè)的不斷推進(jìn)及5G商業(yè)化浪潮的推動(dòng)下，智慧燈桿可作為5G微基站的天然搭配，未來(lái)將會(huì)實(shí)現(xiàn)突破式增長(zhǎng)[2]。

（1）遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。

目前的遙感遙測(cè)發(fā)展形勢(shì)良好，目前可利用現(xiàn)有的遙感遙測(cè)技術(shù)對(duì)路燈進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，遠(yuǎn)程控制路燈的時(shí)間、亮度等，可通過(guò)太空的遙感衛(wèi)星對(duì)重要路段的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行遙視，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

（2）監(jiān)測(cè)與故障診斷。

對(duì)LED路燈芯片焊盤(pán)、燈具殼體的溫度等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與故障診斷。

（3）節(jié)能功能。

可結(jié)合周邊實(shí)際情況的亮度和人車(chē)感應(yīng)進(jìn)行燈光調(diào)控。

（4）維修功能。

利用自動(dòng)反饋損壞路燈的地標(biāo)，有目的性進(jìn)行維修，減少巡查的人力、物力、財(cái)力，降低維修成本。

（5）亮度調(diào)節(jié)。

根據(jù)各個(gè)路段的照明要求設(shè)置亮度可變值，在不同的時(shí)間段根據(jù)車(chē)流量、人流量進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)。

由于凌晨時(shí)的行人與車(chē)輛的往來(lái)數(shù)量較少，車(chē)輛在行駛時(shí)會(huì)開(kāi)啟車(chē)燈，為了優(yōu)化資源管理，可在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)將路燈的亮度調(diào)減到70%，保證在黑夜中行人與車(chē)輛可清晰看清道路的情況，也能更好地進(jìn)行節(jié)能。智慧城市與智慧路燈普遍適用于社會(huì)的各角落，不能只是空中樓閣或局限小規(guī)模測(cè)試場(chǎng)景，最新5G帶來(lái)智慧聯(lián)網(wǎng)與城市改造的效益較為明顯。智慧燈桿的改造需要解決基礎(chǔ)建設(shè)的時(shí)代交替問(wèn)題，同時(shí)也需要搭配5G技術(shù)與成熟的商用運(yùn)營(yíng)環(huán)境，使新型的智慧路燈獲得成效[3]。

2.2 國(guó)外智慧路燈的現(xiàn)狀及功能

國(guó)外路燈最早起源于1417年，起初的目的是使倫敦漆黑的夜晚更明亮，倫敦市相關(guān)部門(mén)下令，要求在室外懸掛燈具照明，是路燈的初始形態(tài)。

紐約創(chuàng)業(yè)公司EnGoPLANET設(shè)計(jì)并在拉斯維加斯一廣場(chǎng)安裝了4盞智能路燈，在地面配備8塊動(dòng)能發(fā)電板。電力主要由太陽(yáng)能板提供，但當(dāng)早上天氣較陰暗、晚上電池電力不足時(shí)，動(dòng)能發(fā)電板可利用行人的腳步為電池充電。此系統(tǒng)不僅是一個(gè)路燈供電系統(tǒng)，廣場(chǎng)的閉路電視、手機(jī)充電站等也使用了同一電力系統(tǒng)。除此之外，其還有檢測(cè)空氣質(zhì)量、溫度、濕度等功能。

國(guó)外還有許多國(guó)家進(jìn)行了路燈的創(chuàng)新，如斯德哥爾摩的市政廳。斯德哥爾摩通過(guò)在工作日期間的固定時(shí)間內(nèi)，對(duì)進(jìn)出市中心的車(chē)輛采用收取擁堵稅的措施，降低交通擁堵的水平，還可以有效控制溫室氣體的排放問(wèn)題。

智能交通的監(jiān)視器、射頻識(shí)別、激光掃描和自動(dòng)拍照等技術(shù)較為關(guān)鍵，可監(jiān)控通往市中心道路上的車(chē)輛，可對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。2015年巴黎設(shè)計(jì)了一款路燈，其除了路燈基本的照亮功能外，可為過(guò)路行人提供可休息的座椅。鋁制的拱頂使燈光直接向下發(fā)散，確保了燈光的光度，可供路人休息。拱頂另一側(cè)是太陽(yáng)能電池板，可以儲(chǔ)存連續(xù)照明3 h的電能，避免停電等的特殊情況。路燈上方設(shè)置了一個(gè)充電連接口，可以為行人的手機(jī)充電，此路燈適合安裝在山路間，為爬山人員提供座位，可以防止爬山人員手機(jī)沒(méi)電失去聯(lián)系。為了更智能化管理路燈，哥本哈根在路燈上安裝了智能芯片，城市管理人員可通過(guò)遠(yuǎn)程遙控調(diào)節(jié)路燈亮度，為新能源汽車(chē)進(jìn)行充電，燈泡達(dá)到使用壽命需要進(jìn)行更換時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行提示。

2.3 國(guó)內(nèi)外智慧路燈的對(duì)比

國(guó)內(nèi)外路燈的發(fā)展均歷經(jīng)了從人工管理到智能化管理的過(guò)程，路燈作為城市不可或缺的一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施，其市場(chǎng)需求量一直穩(wěn)固增長(zhǎng)。智慧路燈作為一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)，近年來(lái)發(fā)展的現(xiàn)狀可觀，主要體現(xiàn)在智慧路燈的增長(zhǎng)數(shù)量、智慧路燈的建設(shè)質(zhì)量方面，智慧路燈的規(guī)模和城市覆蓋率在未來(lái)將保持高速增長(zhǎng)。國(guó)外智慧路燈的建設(shè)起步較早，國(guó)外的智慧路燈有許多優(yōu)秀的案例，積累了一些關(guān)于智慧路燈的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)應(yīng)借鑒國(guó)外的創(chuàng)新之處，不斷更新智慧路燈承載的功能和服務(wù)。相比于國(guó)外智慧路燈的建設(shè)，國(guó)內(nèi)的智能路燈的建設(shè)起步較晚，目前正處于起步發(fā)展階段。在相關(guān)部門(mén)的鼓勵(lì)下，我國(guó)智慧路燈領(lǐng)域隨著智慧城市和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，進(jìn)度速度較快，國(guó)內(nèi)智慧路燈的市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。國(guó)內(nèi)部分城市已開(kāi)始在城市基礎(chǔ)建設(shè)中試點(diǎn)智慧路燈，也有部分城市對(duì)普通路燈進(jìn)行智能化改造。智慧路燈作為城市不可或缺、需求數(shù)量大且分布密集的基礎(chǔ)設(shè)施，是智慧城市的重要切入口，我國(guó)自2002年便將環(huán)境保護(hù)提上日程，截至目前環(huán)境保護(hù)依舊是我國(guó)的一個(gè)重要課題，降凈路燈的設(shè)置符合國(guó)家未來(lái)的發(fā)展方向。

3 降凈路燈的設(shè)想

3.1 降凈路燈的意義

降凈路燈具有照明道路、指引方向、充當(dāng)路標(biāo)、灑水降塵等功能，公路上灰塵較多，且灰塵中含有大量細(xì)菌，易影響人們的健康。為了減少空氣中飛揚(yáng)的灰塵，會(huì)有灑水車(chē)經(jīng)過(guò)將灰塵潤(rùn)濕，減少空氣污染。灑水車(chē)在作業(yè)過(guò)程中，需要耗費(fèi)大量時(shí)間成本、經(jīng)濟(jì)成本，汽車(chē)尾氣排放影響環(huán)境。在路燈上安裝灑水器與吸塵器，可以減少空氣中灰塵的數(shù)量，避免污染環(huán)境，凈化空氣的質(zhì)量。

3.2 降凈路燈的優(yōu)勢(shì)

粉塵、煙和霧均為顆粒物，是懸浮在空氣中的微小固體顆粒。降凈路燈能夠水霧降塵，為行人提供舒適的空氣環(huán)境，可以通過(guò)吸塵器的吸塵口減少空氣中的有害物質(zhì)的含量，減少對(duì)人們健康的影響[4]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技水平的提升，越來(lái)越多的科學(xué)技術(shù)可以運(yùn)用到道路建設(shè)過(guò)程中。5G在2019年開(kāi)始試驗(yàn)，截至目前5G技術(shù)仍在不斷完善，強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)兼容、協(xié)調(diào)合理規(guī)劃、滿足業(yè)務(wù)需求。將5G技術(shù)運(yùn)用到降凈路燈，燈桿作為5G微基站，方便路燈的監(jiān)控與管理，可促進(jìn)商業(yè)5G的發(fā)展。降凈路燈可提供GIS定位服務(wù)，每盞路燈皆可在地圖上顯示位置，可對(duì)每一桿路燈進(jìn)行監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)毀壞、電纜被盜、短路等現(xiàn)象時(shí)，可及時(shí)進(jìn)行修理，提升了路燈的修理速度。

路燈是城鄉(xiāng)道路建設(shè)過(guò)程中投入量較大的建設(shè)設(shè)備之一，可在路燈上安裝車(chē)輛監(jiān)控，明確車(chē)輛的行駛路線，有案件需要追蹤處理時(shí)，可加快追查速度。使用光學(xué)的方法或利用靜電感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)粉塵監(jiān)測(cè)，粉塵濃度達(dá)到一定的值時(shí)，降凈路燈會(huì)收到吸塵的信息，開(kāi)始實(shí)施吸塵。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)控制路燈相應(yīng)的功能開(kāi)關(guān)，也可通過(guò)人工進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可將降凈路燈與現(xiàn)有的技術(shù)相結(jié)合，使降凈路燈更智能化。

3.3 優(yōu)化降凈路燈的創(chuàng)新點(diǎn)

降凈路燈的創(chuàng)新點(diǎn)主要在降凈路燈上設(shè)置吸塵和灑水裝置，采用更節(jié)能的裝置進(jìn)行安裝，排除斷電等不良情況，減少空氣中的灰塵，凈化空氣、美化環(huán)境，保障人體健康。

3.4 降凈路燈的應(yīng)用潛力

由于城市工業(yè)區(qū)的違法排泄，使部分地區(qū)出現(xiàn)了霧霾等天氣狀況，危害人們的健康。降凈路燈的建設(shè)，可以降低環(huán)境污染對(duì)人們的影響，路燈可從空氣中直接吸取有害物質(zhì)，在一定的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行灑水降塵，有效提高了空氣指標(biāo)[5]。

在建筑工地區(qū)附近，施工會(huì)導(dǎo)致?lián)P塵污染，揚(yáng)塵顆粒包含的細(xì)菌和病毒數(shù)量較多，在空氣中的流動(dòng)速度較快，對(duì)附近環(huán)境、附近居民和過(guò)往行人的危害較大。降凈路燈的建設(shè)，灑水噴霧可使空氣中的污染顆粒物以較快速度沉降，吸塵可減少空氣中的污染顆粒物，有效提高空氣質(zhì)量，維護(hù)生態(tài)環(huán)境，保障人體的生命健康。

4 結(jié)語(yǔ)

智慧路燈是智慧城市的最佳入口和服務(wù)端口，打造智慧城市可以從智慧路燈作為切入口。城市照明、能源消耗和維修成本在城市照明建設(shè)中均較為關(guān)鍵，智慧路燈的發(fā)展應(yīng)將經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益相統(tǒng)一，在逐步提高路燈照明效益和其他使用效益的同時(shí)，不斷減少能源損耗、降低維修成本。智能路燈應(yīng)朝高效、節(jié)能、綠色、健康方向發(fā)展。降凈路燈滿足一燈多用，且具備按需提供照明、高效節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)，其市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Υ?，社?huì)效益突出，對(duì)促進(jìn)智慧城市構(gòu)建具有重要的意義。