基于智能路灯系统的智慧园区和智慧城市建设

李胜 上海亚明照明有限公司

随着传感器技术和计算机技术的快速发展，改变了城市居民原有的生活状态，逐渐向智能化、科学化、系统化方向发展。利用现代化先进设备，为居民打造智慧生活空间。路灯系统作为城市建设不可缺少的一部分，通过添加不同功能传感器，改装为功能强大装置，形成多功能集中服务的智能设备，对园区和城市建设帮助较大。本文将充分利用此设备优势，提出新的园区和城市建设方案。

一、智能路灯系统

路灯系统作为城市建设重要资源，如果可以升级改造，集多功能为一体，那么对城市建设水平的提升帮助较大。目前，无线网络、自动控制、信息采集等技术逐渐成熟，利用不同类型传感器采集数据信息，通过无线网络发送到用户端，实现信息实时采集与监控，利用自动控制技术，实现费用计算、提示信息更改等。基于此设计思想，对路灯进行改造，如图1 所示为智能路灯系统。

该系统由信息采集模块、交通流量控制模块、安全报警模块、Wi-Fi 服务模块、当前位置指示模块、LED 广告牌、停车收费记录模块组成。其中，信息采集功能模块，在路灯杆中的核心控制器作用下，驱动空气温湿度传感器、气象采集器、土壤温湿度传感器、摄像头控制装置，采集相应信息，为数据分析及管理工作的开展提供数据支撑。交通流量模块利用红外检测装置，记录经过此路灯的车辆通行信号，从而掌握此路灯所在路段交通流量情况。安全报警模块是为紧急事件处理提供的设备，如果居民在此路灯下受到安全威胁，可以立即按下此功能按键求助。Wi-Fi 服务模块是实现城市网络覆盖的基础，在路灯周围即可享受Wi-Fi 服务，此部分设计可以与网络供应商合作，促进城市经济发展。当前位置指示模块，采用GPS 原理定位，准确提示当前路灯所处位置，便于居民辨别地理位置和方向。LED 广告牌的布设，是为智能路灯布设聚集资金的主要渠道，利用广告投资完成路灯布设。停车收费记录模块是为各个收费站提供的便利服务，无需布设车辆信息扫描装置，节省了空间资源。

图1 智能路灯系统

二、智能路灯系统在智慧园区中的建设研究

按照智能路灯系统原理图，在园区指定位置布设路灯系统。如图2 所示为智慧园区布设现场。

图2 智慧园区布设现场

图2 中的路灯系统布设于园区草坪某一角落，在为居民提供远程服务的同时，也可以为居民提供现场相关服务。

（1）远程服务

该项服务借助无线传输装置，将信息采集模块中的信息发送到指定设备上，包括空气温湿度、气象、摄像头视频、土壤温湿度等信息，便于居民查看某一地区不同类型信息。如图3 所示为远程服务建设框架。

图3 远程服务建设框架

图3 中，通过无线传输模块，建立路灯现场与用户端之间的连接，将采集到的信息发送到用户端。考虑到用户接收信息便捷服务问题，本次设计将用户端设置为开放型客户端，对客户端设备要求较低，可以选取智能手机、笔记本电脑等通讯设备作为信息接收端，通过服务器实现信号转发。

这种设计方案可以让居民在任何位置都可以快速查收到某一具体位置不同类型信息，为其生活和工作提供便利条件。例如，土壤温湿度信息的传送，可以为园区植物种植工作的开展提供参考依据，通过分析当前土壤湿度是否符合植物生长要求，计划下一步喷灌工作。

（2）现场服务

现场服务项目除了远程信息提供服务项目以外，还可以为居民提供当前位置信息，帮助居民辨别地理位置和方向，起到道路识别作用。另外，LED 广告牌的布设，以文字滚动方式体现广告信息，每个时段设置不同广告，这些广告均为居民日常所需，可以为居民生活提供参考[6]。部分小区设置收费管理服务，停车收费记录服务，节省设备布设空间的同时，也可以为居民查看收费项目提供便利条件。Wi-Fi 服务的增加，实现了园区网络覆盖，为居民提供网络资源。安全报警服务，可以在园区遇到危险时开启。

三、智能路灯系统在智慧城市中的建设研究

实际上，智慧城市的建设是智慧园区建设的覆盖，由多个智慧园区及道路等空间组合成一个网状体系结构，在城市各个角落布设智能路灯系统，为居民提供公共服务，减少社会管理机构交通管理工作任务。除此之外，还具有一定安全防控作用。如图4 所示为智慧城市建设体系。

图4 智慧城市建设体系

图4 中，将智能路灯应用到园区、景观、道路等建设中，为城市居民提供智能化服务，形成智慧城市建设体系。其中，园区建设前文已经介绍，景观建设主要是布设在各个景观所处地理位置，以摄像头视频采集、位置标示、Wi-Fi 为重点服务内容，为游客提供更高质量服务。道路建设是在原有道路照明基础上，增加其他服务，考虑到资源合理利用问题，智能路灯布设间隔设置需要进一步探究。

基于上述体系建设方案，利用模拟软件，以道路两边路灯布设为例，对智慧城市建设进行模拟，得到图5 中的拟合效果。

图5 中，路灯是道路建设的必要设备，为了体现智慧化城市建设特点，本建设方案添加了智能路灯。为了避免资源浪费，智能路灯的布设显得尤为重要。综合考虑智能路灯提供的服务，部分服务项目覆盖面积较大，在距离间隔上没有太大要求。而灯光照明是道路建设的必须指标，所以，本建设方案选取智能路灯和普通路灯混合应用方式，完成智慧城市道路建设。每两个智能路灯中间布设5 个普通路灯，所有智慧路灯的操控均有无线网络信号传输完成，道路管理人员可以在管控中心办公室，通过计算机显示屏查看相关数据信息，按照数据类别不同，分别将这些数据发送到相关管理部门，以便其他部门工作的开展。例如，气象信息发送给气象管理部门，作为路段气象提示参考依据。目前，手机天气预报精准到具体街道，这些信息的采集与发送，可以为气象信息发布提供便利条件，成为智慧城市建设不可缺少的一部分。

图5 智慧城市建设模拟图

四、总结

本文围绕智能路灯系统建设展开研究，依据系统功能，结合智慧园区和智慧城市建设需求，将智能路灯系统应用到其中，提出具体设计方案。其中，智慧园区的建设，以远程服务和现场服务两种方式为居民提供便利服务，除了获取不同类型信息以外，还可以为其提供定位、Wi-Fi、安全报警、广告信息获取、停车收费信息等多项服务。智慧城市建设在智慧园区基础上，通过大面积智能路灯布设，形成智慧城市。