摘要：多功能智慧灯杆功能包含了多个范畴，各种功能需要配套对应的模块和硬件设备，导致多功能智慧灯杆各个系统模块之间错综复杂，灯杆内部需要较大空间，线路布局庞杂。多功能智慧灯杆中的功能并非一成不变，伴随社会与科技的发展，其功能必然会有相应的增减和升级。因此，文章以多功能模块化智慧路灯为研究对象，探讨其设计思路。

关键词：城市亮化;路灯;节能措施

引言

城市道路照明在设计过程中需要考量的关键指标较多。一条道路照明设计是否合理，亮度的指标是否满足规范要求尤其重要，路灯箱变位置和容量的问题不容忽视，路灯杆发生漏电伤人事件也时有发生，尤其雨天发生的情况比较频繁，路灯安全性跟不同接地系统也有一定的相关性。

1整体设计方案

新型智能LED路灯节能系统是通过照度传感器及运动传感器采集上传的数据信息对LED路灯进行实时的自动调节其亮度。在控制策略上采用了模糊控制方法，建立模糊输入输出的隶属度函数，制定模糊规则及模糊推理，解模糊等步骤完成模糊控制器的设计。通过模糊控制可以实现路灯端电压自动调节，从而在不影响正常行人出行的前提下，大大的降低了城市路灯照明耗电量。路灯智能控制系统还打破了传统路灯的控制模式和管理模式。路灯管理中心可以直接通过可视化界面观察路灯的运营情况，同时遇到紧急状况，可以通过指挥中心手动控制任意一条街道路灯开关。在控制中心可以对路灯终端进行发送命令。路灯终端处理传感器上传的数倨与摄像头系统上传的图像信息，对道路情况进行实时监测与反馈，智能控制器根据反馈指令处理数据，在处理时采取模糊控制算法，按照上传数据推理出适宜的控制信号，从而实现对路灯的智能控制。

2智能控制终端

在智能路灯系统中，光照传感器布设于道路周边，用于实时监测道路区域的光信号，并将信号传递给智能控制器，经过内部控制回路的判断来决定是否控制驱动电路对路灯进行开启。在开启路灯的同时，系统内部的计时器将会启动，在达到定时时限后将会自动降低LED路灯的亮度。此时，如果驶入路灯所处道路区域，系统中的测速仪将会采集车辆信号并传递给智能控制器，系统将会自动控制路灯开启，为车辆提供200m范围的路灯照明，测速仪产生的速度信号将会由控制器内部算法计算得出每一个路灯的点亮与变暗延迟时间，使得路灯在满足车辆行驶照明需求的同时避免因长时间维持高亮度而产生不必要的电能损耗。此外，系统设定当处于后半夜这一道路行驶车辆相对较少的时段时，控制器将会通过PWM信号对LED路灯进行亮度调节，并在检测到车辆速度信号时增强LED亮度，在车辆通过后重复之前PWM信号的亮度调节工作，满足车辆安全通行的同时起到节约电能的功能效果。

3多功能智慧路灯的产品现状

希腊佩特雷市奥托诺斯-阿马利亚斯街在原基础路灯杆上装配智能照明调控器，能随着季节和时间的变化实现照明光强度自动调整。佩特雷市与华为使用了罗伊的LED照明系统和Flashnet的智能照明控制器，联合设计建设智慧路灯，并由德国电信集团的子公司COSMOTE融资，提供技术支持和维护服务，其电力消耗减少约70%。在国内，华体科技设计了第三代“玉兰”灯，在智慧路灯上搭载了LED显示屏、监控摄像头、WiFi、一键报警、应急广播、智能控制USB充电等7项实用功能，推动“智慧双流”建设。2017年全球智慧路灯市场规模达38.4亿元，其中我国的市场建设规模为7.9亿元。随着全球智慧城市建设的推进和智慧路灯的普及，预计到2022年，全球智慧路灯市场建设规模将达160亿元。多功能智慧路灯作为智慧城市中的基础设施，是智慧城市建设过程中关键的一步，重点加快智慧灯杆的研究与设计进程势在必行。

4城市亮化与路灯节能措施

4.1基于LED路灯节能的模糊控制器设计

LED路灯自动控制系统是可以通过光亮的强度来控制LED路灯开与关的，并且设计出了定时电路作为路灯正常情况下的状态，如果光控开关发生了故障，那就可能导致路灯无论白天还是黑夜就一直点亮，为了不发生这种状况我们设计了定时自动控制的方法。这样更具有合理性，整个系统对于节能起到了十分有效的作用。但是由于季节性不同，不同地方白天和黑夜时间长短不同，需要重新调节LED路灯的开关时间，才能达到节能目的。系统的输入量包括路面照度信息和路面行人、车辆情况信息，也就是照度传感器和运动传感器采集到的路面信息作为系统的输入。路灯即将需要打开的等级做为系统的输出。

4.2基于节能控制的智能化路灯系统的软件设计

智能化路灯系统的设计目标之一在于减少电能损耗，本系统根据光照亮度将一天划分为五个阶段三个部分，分别为白天至黄昏、黄昏后五个小时、黄昏五小时后至天亮。其中，第一部分光照较强，无需开启路灯，故利用PWM信号调节输出为0%;第二部分为道路行车、行人高峰期，此时光照较暗，故利用PWM信号调节输出为100%;第三部分无光照，但由于车辆、行人极少，则系统控制在未检测到行车时提供30%输出，在检测到行车时提供70%输出。系统的软件程序运行流程为：上电运行并完成初始化，光照传感器对当前环境的光信号进行采集，控制器依据模数转换的光信号判定是否开启路灯，若光照亮度低至预定标准，则启动路灯并进入5h的车辆行驶高峰期计时阶段，并将这段时间的路灯亮度调至最亮;当计时结束时，控制所有路灯亮度至30%状态，并启动测速仪采集车辆速度信号，完成车辆周边路灯亮度在70%与30%之间的调整，而信号的传输则需要依靠ZigBee无线网络进行。

4.3智能路灯控制系统的综合调试

系统采用Protues软件对程序进行仿真。Protues是一个功能强大的电路仿真软件，使用它可以对单片机仿真，实现单片机的设计，它支持KeilC51软件编译以及调试环境，电路图和PCB板的设计。在夜晚时候，主要靠声音控制路灯的亮灭，通过单片机的P1.4端口控制声音，用P3.4端口继电器控制灯，通过驻极体得到的声音，驻极体话筒将声信号转成电信号，经过放大器放大，然后将放大后的信号用迟滞比较器转换成单片机能够识别的电信号，继电器吸合，路灯就会亮。在白天时，主要靠光照控制路灯亮灭，通过单片机P1.0端口控制光敏电阻，将按键开关打开，灯亮，说明光线较暗，把按键按下去灯就会灭，说明此时光线亮，当感应到光强时，将关闭继电器，然后将光信号转化成电信号，以此来控制光对路灯的控制。

结束语

本文所研究的多功能智慧路灯具备模块化组装、多场景适用配置、结构稳定性强、监测系统集成度高等特征。文章通过对多功能智慧路灯进行系统分析，设计出一款贴合城市使用场景、对人们友好的多功能智慧路灯，有望加快我国智慧路灯的普及和智慧城市建设的进程，同时降低制造和维护成本。

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