主干路设计应用中高杆路灯照明，根据实际照度及节能需要采用12~15米中杆设计，灯杆间距依据项目要求一般设定为30~35米，通常使用400W高压钠灯，如使用LED光源的灯具功率250~150W，双挑臂设计，灯头臂长度2米。主干道快速路白天车流量大，车速比较快，因此晚上需要合适的灯光照明，智慧路灯可自动根据白天黑夜自动调节灯光亮度，节省资源，此外还可提供交通、天气或者路况信息等，方便游客居民出行，避免拥堵，让驾车的人享受到愉快的出行体验。在路口的智慧路灯上加装视频监控系统能够同时监控来往车辆的行驶情况。此外还可以通过收取租金等方式将广告讯息投放在智慧路灯上。
2、次干道智慧路灯部署
次干路设计应用中杆路灯照明，灯杆高度通常使用10～12米高度，灯杆间距依据项目要求一般设定为20~35米，通常使用250W高压钠灯，如使用LED光源的灯具功率150W~180W，双挑臂灯杆设计，灯头臂长度1.5~2米。次干道大部分均是人流聚集处，因此智慧路灯需要晚上能够感应人的行走，在无人时可将路灯熄灭，节约资源，而有路人经过时，可自动照明。在商业区智慧路灯应能提供相关的信息，给游客或居民参考;在生活区中，可通过无线网路操控播放音乐或广播功能，为小区居民提供便利;在景观区，智慧路灯除了照明功效之外，还可以播放与景观相关的解说和音乐，让游客流连忘返。
3、居民区支路智慧路灯部署
居民区支路设计应用低杆路灯照明，灯杆高度通常使用7～10米高度，灯杆间距依据项目要求设定为15~25米，使用LED光源，根据其间距不同，灯具功率50~150W，单挑臂灯杆设计，灯头臂长度1.5米。主要是固定的居民社区，因此除了照明功能之外，智慧路灯还可以向居民发布每天的天气、温度、湿度、光照、PM2.5、噪声、雨量、风速、车流等信息，方便居民出行。
四、基于智慧城市的智慧照明系统组成
基于智慧城市的智慧照明系统包括感知层和网络层：
感知层：以视频监控、环境监测、多媒体显示大屏、公共广播等传感检测项目为主，相应设备根据街区路灯位置集成在智慧路灯杆上，部分特殊区域单独设置。
网络层：网络层的建设包括有线网和无线网。有线网主要建设骨干网和接入网，采用96芯单模光纤构建骨干光纤路由和EPON/GPON技术实现末梢网的接入部署;无线网为无线WIFI，采用无线发射器实现无线信息的覆盖，部分集成在路灯上，其余部分安装在建筑物墙壁上。
智慧照明系统基于智能路灯实现照明管理智慧化，以互联在线方式实现路灯在线实时监控，完成远程照明控制、故障自动报警、线缆防盗、远程抄表等功能。通过将LED照明和信息采集、传输、发布和数据处理和控制进行结合。根据OSI的层次分成应用层、控制层、终端层三层，将传感器和灯结合在一起，以智能控制的方式，在应用端，通过系统集成和应用软件全部集成。
智慧照明系统设备清单
1、照明系统模块
智慧路灯终端采用智能控制，按需照明，实现可观的二次节能。通过智慧路灯终端，与城市物联网整合，形成统一信息源，再分散至各主管智能部门，形成分散-集中-再分散的结构，
在不打破现有城市主管智能部门结构的前提下，实现信息的收集、整合、反馈与发布。智能照明系统由LED路灯和远程监控系统组成。
LED路灯采用了模组化设计，配备标准接口，实现快速维护更修。LED模组可配备多款光学透镜，根据人类功效学配光，实现不同道路的按需照明。LED路灯配合终端控制器实现远程开关、调光、电能数据和灯具状态查询。
远程监控系统的设计基于分布式系统的集中管理策略，采用分层结构设计，逻辑关系上分为三层：前端控制采集、数据处理传输和服务器应用组成。由上位机管理软件、集中控制器、终端控制器组成。集中控制器通过接收、执行、转发上位机管理软件的命令，对每个终端控制器进行控制，达到控制每盏路灯的亮灭及调光，节约电能，并可通过监控终端控制器下的灯具电量信息实现灯具故障报警功能。
典型应用功能：
控制功能：可以对单灯和路段进行手动控制、排程控制、自动控制;可以详细设定定时控制策略;自动控制可以通过光照、车流量等信息进行灯泡开闭和调光的控制;可以通过树形结构选择单灯和一组灯来进行操作。
数据监测：可以对单灯和路段进行如下的数据监测：照明信息实时查询(功率、功率因子、电压、电流、驱动器电压、驱动器电流、累计工作小时数);照明信息历史数据查询 ;区域亮灯率统计信息故障报警：可以对如下类型的故障进行报警(驱动器故障、灯泡故障、灯泡电流过高、灯泡寿命到达、电源电压过高、电源功率因数过低、丢失节点、电源电压过低、功率过高、线缆偷盗告警、电力偷盗告警 、开门关告警 、线路供电异常告警 )
能耗统计：可以对照明能耗数据进行实时查看和历史分析：
设备维护：可以对照明设备进行增加，查找，删除，历史统计信息查询等操作。
2、基础网络模块
骨干网设计：智慧城市服务与运营商的公网不同。小区和商业用户宽带上网一般走三大运营商的网络，未来如果智慧城市运营中心拿到ISP接入牌照，则公众业务存在走专网到运营中心出口的可能性。末端EPON ONU要采用工业级芯片、要求环境适应能力强，安装方便，性能稳定，必须具备以下功能接口：多业务隔离，LLID加密技术，波长隔离技术，防网络攻击，带宽可扩展，端口可扩展，业务可扩展，高带宽，虚拟专网主流技术，业务调试灵活，组网拓扑灵活业务接入灵活，虚拟专网实现多业务隔离：1、OTN/WDM的波长隔离技术;2、EPON的时隙隔离、VLAN隔离和LLID技术;3、PTN的MPLS VPN隔离技术，划分为多个个光纤环网;
基于智慧城市的智慧照明典型带宽需求：(以1000根灯杆部署为例)
考虑到带宽复用以及QoS效率控制，导致带宽需求下降40%，实际需求带宽为：最小：33120M*0.6=19872M≈20G最大：77280M*0.6=46369M≈46G;环网节省光纤资源，同时支持50ms保护倒换，提高了业务承载的可靠性;考虑到今后城市发展，需要部署其他类型的装置和设备，对智慧街区接入网络的带宽需求为目前整个智慧街区接入能力综合的20%最低需求： 1+2+3=6443.25+33120+(6443.25+33120)*0.2=47475.9M≈50G最大需求:1+2+3=10661.5+77280+(10661.5+77280)*0.2=105529.8M≈110G总带宽需求：对于接入网络，每个核心汇聚点的汇聚能力应不低于6443.25M+20G≈27G;对于骨干传输网络，骨干路由设备背板带宽应不低于(未考虑复用)：50G*(1+0.2)=60G;接入网络和骨干传输网络综合接入能力不低于110G
多业务综合承载部署设备的机房可自建也可以考虑租用运营商的资源。光纤管线租用管线公司的资源本专网工程需要在运营中心设立网管中心，维护可由运营中心完成或者外包给专业公司;总体功能结构设置的智慧城市底层部分基于SCADA软件的实时数据采集和管控平台，将系统数据通过接口统一接入，并实时提供数据给需要的数据中心和上层应用。通过该平台可以实现：数据收集数据存储数据流转状态展示实时分析设备控制，多系统的连接和智慧控制的实现都离不开这个实时数据采集和管控平台。
接入网设计：网络通信是智慧照明系统的信息基础，利用智慧灯杆的分布式特点，
采用点到多点结构的以太网无源光网络传输方案(EPON)，在物理层采用PON技术，在数据链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现以太网接入。
EPON系统能够提供高达1 Gbps的上下行带宽，这一带宽能够适应现在及将来10年内用户对带宽的需求。EPON采用复用技术，支持更多的用户，每个用户可以享受到更大的带宽。 EPON支持1.25G bps对称速率，支持10km和20km两种最大传输距离，支持的用户分支数为32到128路。由于无源光器件有很长的寿命，户外线路的维护费用大为减少。标准的以太网接口可以利用现有的价格低廉的以太网络设备。
光纤接入网络采用目前流行EPON/GPON技术，实现末梢网的部署。通过在智慧街区内部署EPON/GPON光接入点，实现光接入点周边100m-150m范围内的物联网设备(摄像头、
各类传感器、各类控制器等等)以IP的方式接入骨干网接入设备(骨干网路由设备)。通过采用不同比率的分光设备，如：1：16;1：32;1：64等，将接入网络延伸至整个智慧街区范围，实现全区域接入。
通过EPON组网模式构建智慧照明系统的网络基础具有低成本、高带宽、扩展性强、与现有以太网兼容、方便管理等有点。为了保证智慧城市(街区)的用户体验，在核心区域、重点区域实现WIFI网络的全覆盖，在一般区域实现重点覆盖的要求，结合WIFI技术的特点，目前商用WIFI每个接入点(AP)接入带宽范围在150M-350M，考虑到跨站切换、复用、带宽损失等因素，每个AP接入带宽不低于150M-350M*(1+0.2);采用OTN/PTN等主流技术，便于互联互通;30G骨干带宽，并支持扩展到N*30G。
无线接入网设计：同时为能够更多的吸引人流、车流以及形象展示的需要，将在智慧城市道路范围内建立WLAN网络，采用WIFI技术，实现WIFI信号全方位、无死角覆盖全部街道、
公园绿地、广场、地下空间出入口及周边、政府公共办公场所等区域和建筑。整
个WLAN网络(WIFI)采用电信级标准进行设计，采取中心AP结合接入瘦AP分区域控制组网方式。AP设备的覆盖范围性能指标为：开阔环境100～300米，室内环境30～60米。根据WLAN工程经验，AP数量与AC数量的比例大约为20:1。随着将来用户的快速发展和用户通信量的增加，AP的分布密度将会有所增加。
在智慧街区范围内主要采用光接入网络实现99%左右的接入点的接入问题，对于个别光缆资源无法到达、施工难度较高、接入成本较大的接入点，建议采用5.8G无线扩频设备实现接入。
其接入距离在0~15km范围内，实现点对点、点对多点的IP业务传输，是对光网络无法到达的接入点的有力补充。目前国家无线电管理委员会已放开5.8G频点的接入限制。但是需要隔离区域内不同业务设备间的同频干扰问题。
3、视频监控模块
从基础性建设来说，视频监控系统的是保证城市安全首要手段。目前全国各城市监控摄像头分布密度统计数据如下：(2016年11月数据)
视频监控系统通过在城市各重要交通道口安装智能型高清道路监控系统，实时了解城区路面、社区治安状态及交通状态，并通过图像传输通道将社区安防环境/路面交通情况实时上传至后台治安管理中心/道路监控指挥中心，形成一个统一协调的动态视频安防监控指挥网络。
视频监控系统由前端子系统、网络传输子系统和后端管理子系统组成，实现对监控点的视频监视、图像传输、图像预览、录像存储、录像检索回放及管理。
4、环境监测模块
环境监测集成风速、风向、温度、湿度、大气压力、降雨量等参数的测量。系统结构紧凑，无任何移动部件，坚固耐用，无需维护和现场校准，全天候工作，不受暴雨、冰雪、霜冻天气的影响。智慧环保系统的建设，完善境质量监测管理加强大气、水智慧环保系统的自动监测体系建设，使数据采集、展示和分析使管理者能够准确把握环境质量的变化趋势。增加自动点位，拓展环境空气中自动监测项目包括PM2.5 及其前体物质的遥感监测。面向空气质量预测警的需要，依托报模型建立空气质量集成预报系统，形成PM10 、PM2.5 、臭氧二化氮硫等常规污染物的预报能力，并够通过情景设置实现源排放清单更新与动态转换，通过模式运算实现空气质量预报结果的更新。
5、多媒体显示屏及公共广播、一键告警模块
网络多媒体信息发布系统是一个集视频技术、计算机及网络技术、更换，显示信息可包括如商业广告、公益宣传、公共信息发布、超大规模集成电路等技术综合应用于一体的系统。具有多媒体、多输入、可实时显示高速变化的数据信息等功能，作为网络多媒体信息发布的平台，内嵌LAN、WIFI、3G智能管理核心模块，让广告可以随心掌控，广告图文信息随便紧急情况警告、区域地图显示、周边环境空气污染状况等。
公共广播是一个适应范围广、功能繁多、政民相结合的系统，既可以起着为大众宣传时事政策、播放娱乐休闲节目、公众寻呼等功能，同时也承载着面临突发事件、极端灾难时，政府部门向大众集中指挥，统筹调度作用。
一键呼叫系统由语音求助软件平台、紧急求助主机组成，利用现有路灯灯杆，打造平安报警联动点。每根路灯杆都是天然的地理信息基础点，市民如遇紧急情况，通过一键呼叫系统上的求助按钮，即可与求助中心人员进行通话，同时报警信息会联动到110报警指挥中心。
6、智能充电桩模块
智能充电桩提供标准化车辆充电服务，并提供对分散于市区内充电设施的设备管理、计量计费、支付结算、统计分析、运行管理、用户管理、客户管理、集中监测等功能，为电动汽车充电服务网络的运行管理提供支撑，保证电动汽车充电运营高效有序，实现运营智能化、规范化管理。
7、车辆及车流监测模块
智慧停车系统通过在停车位安装地磁感应器(泊车诱导)，将采集到的数据通过基站控制器发送给停车场的后端支撑平台，建立一个一体化的智能停车管理系统，实现停车场车位查询、停车引导、自助缴费的智能服务，全自动化泊车管理系统。
四、基于智慧城市的智慧照明系统建设需要重点关注的问题
1、路灯基础建设：
①路灯杆加装各类智能设备，如多媒体屏自身重量大，而且受风面积大，电动汽车充电桩的重量较大，对路灯杆的工况影响大。所以应相应加大路灯杆的强度和刚度，或根据实际情况，
②严格校核原有路灯杆符合增加设备后的工况。建议加宽、加深原有路灯基础，增加配筋，加大法兰半径和地脚螺栓的规格。
③需要在灯杆上增加线路出口;路灯杆加装摄像机的情况下，需要考虑安装的摄像机的类型和数量。全景摄像机、球机、枪机的安装高度依次降低。对于有人脸识别需求的摄像机，高度不宜超过3米。
④路灯设备箱：智能设备的类型和数量较少的情况下，设备箱可以安装在路灯杆上;智能设备的类型和数量较多、占用空间大的情况下，设备箱可以安装在路灯杆旁边的手井旁。
⑤路灯照明器的改造：LED灯具具有绿色节能环保的特点，是将来道路照明发展的趋势，使用LED路灯便于调色、调光，能更好的满足智慧街区中智慧照明的要求。
2、通信系统建设：
①宜采用光纤直达路灯的方式。通过末端的TCP/IP协议的POE网络交换机，再连接相应的灯杆上的智能设备。智能设备宜采用POE供电方式。或者网络交换机先连接RTU，通过RTU再连接非网络协议的设备。
②建议增加敷设通信线缆的管道。建议车行道下保护管增加玻璃钢管的管道一根，其余部位增加PVC-C110管一根。通信线缆管道和供电管道不宜共用一根管道。
③采用光纤直达路灯的方式、通信线缆管道和供电管道不宜共用一根管道。
3、供电系统建设：
①宜分区段单独配置供电电缆。对智能设备单独布电。
②电动汽车充电桩因为功率和电流大，通断频繁，易引起电路的电压波动，需要单独配电，具体方案应由充电桩供货公司提供。
③路灯箱变根据上述设计来更新配置，设置智慧街区专用配电箱。
④增加敷设供电电缆的管道。建议车行道下保护管增加玻璃钢管的管道一根，其余部位增加PVC-C110管一根。分区段单独配置供电电缆、建议增加敷设供电电缆的管道。建议车行道下保护管增加玻璃钢管的管道一根，其余部位增加PVC-C110管一根。
【结语】
智慧城市所涉及覆盖的技术范围十分广泛，是一个综合性的范畴，基于智慧城市的智慧照明建设更是一个长期且不断深入发展的项目内容，因此需要在多方面考虑其最终的实用性及平台可靠性建设，更多的在后期扩展性上进一步思考如何满足用户的最终应用需求，才能达到有效的建设目的。
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