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摘要：城市公共照明需求持續增加，用電需求不斷增長，在道路照明管理方面的要求更加嚴格，主管部門要提高重視程度，有效減少能耗。文章分析了當前我國城市道路照明存在的不足，闡述了新形勢下道路照明管控的趨勢，并提出了節能降耗的有效措施，為國民經濟健康穩定發展提供有效幫助。

關鍵詞：城市道路照明；管控趨勢；節能降耗

引言

道路照明節能是一項系統性、復雜性工程，涵蓋多項內容。比如，照明系統設計、高效照明、科學運行方式、靈活運管模式等，任何一項內容均會對照明節能產生影響。為了進一步實現綠色照明目標，應該認真開展每一項工作，在照明系統建設初期應該認真規劃照明系統設計，并對后期的運行管控工作進行更加全面的考慮。

1當前我國城市道路照明存在的不足

1.1監管方式缺乏先進性，維護成本高

當前，道路照明主要采用時鐘控制模式，在陰雨天、重大節日等時段無法按照需求合理調整照度，無法控制單燈，并且無法按照重大活動等具體情況對開掛等進行及時修改或校時，無法滿足按需照明要求。難以準確、實時地查看路燈運行情況，控制器損壞時會出現白天亮燈問題，并且無法向監控中心進行反饋。城市中路燈分布廣、數量多，主要通過人工巡查方式尋找設施故障，工作量較大，需要提供人力、物力等資源保障，同時存在盲區。

1.2能源消耗大

在城市不斷發展過程中，我國城區亮化工程與道路照明工程獲得良好發展機遇，景觀燈與路燈數量不斷增加。政府財政需要為道路照明中的能耗不斷增加支出，與我國低碳環保、節能減排政策相悖，難以達到按需照明要求，電能浪費量達到25%，出現光污染問題，嚴重影響燈具使用壽命［1］。

1.3設施損壞造成大范圍停電

照明線纜與照明設備損壞時有發生，不僅增加政府經濟負擔，同時線纜損壞之后還會造成停電，嚴重影響交通安全。另外，裸露線纜存在安全隱患，燈桿漏電也會對附近居民的安全構成威脅，特別是在雨季，會使觸電的概率增加。

2新形勢下道路管控照明趨勢

隨著城市化進程以及城市規劃速度的加快，城市道路照明管控系統方面的要求不斷增加，趨于自動化和智能化，城市道路照明管控演變過程如下：天文時鐘控制—路燈控制系統三遙控制—光電控制—經緯度時間控制—微電腦時控開關—無線遠程監控系統。其中，天文時鐘控制在具體操作中，將一年四季變化規律、地球自轉原理、繞太陽公轉原理等作為依據，且結合全球各地區均具有唯一經緯度的原則，計算這一地區日出日落時間，并可以人為調整，人工修整幅度為2h左右，然后設置路燈開關時間。這一方法不夠靈活，難以應對一些特殊情況；路燈控制系統三遙控制，主要包括遙控、遙測、遙信3個方面。遙控是對路燈開關實施遠程控制；遙測是指遠程測量路燈配電柜運行狀態、三相主回路電壓電流測量；遙信是指對終端狀態進行遠程監測。這一模式節能效果較好，但智能化水平、抗干擾設計、維管等方面有待加強。光電控制，主要使用光信號的作用進行光源開啟、明暗程度調節等方面的控制。具體操作時，使用光敏元件進行光電轉換，將光信號轉化為電流，并利用放大器和控制器等控制光源。這一控制模式的精準度、光電轉化效率等方面有待提升。經緯度時間控制，主要依據每個地區經緯度唯一的原則，計算不同地區日出和日落時間，并針對性修正，設置路燈開閉時間。有關方面的經緯度時控開關可以與時間控制結合在一起，并隨季節變化自動調整開關時間，體現路燈開關管控的智能化。微電腦時控開關，在組成方面，以單片微處理器作為核心，并配套設置相應的電子電路，組成電源開關控制裝置，可以將天或者星期作為周期，實現多時段循環控制，便于使用，成本較低。無線遠程監控系統主要以電力線載波通訊作為核心技術，對路燈的開關、工作狀態等進行監測和控制，系統功能設計包括主動詢問功能、主動控制功能、自動控制功能、報警功能、顯示功能、數據存儲功能、查詢功能、曲線報表功能、遠程維護功能、拓展功能等，還具有效率高、低成本的優勢。此外，在傳感技術快速發展推動下，照明管控進入全新階段，即自動控制，借助光控、聲控以及其他傳感器對周邊信息進行感知，進而自動關閉或是啟動照明燈具。與傳統手動控制相比，自動控制的效率與靈活性得到有效提升，同時擴大了控制范圍，然而無法進行調光，在復雜環境中難以滿足照明需要。近年來，網絡通信與計算機技術促使照明控制開始朝著智能化方向發展。借助智能控制、傳感采集以及微處理等技術向核心控制器傳輸傳感器收集的數據，并進行處理，有效控制照明燈具，能夠根據具體照明需求進行智能控制，可以對照明系統進行遠程操控，然而無法進行深層處理。當前，社會經濟在發展過程中對于能源問題的重視程度不斷提升，而我國幅員遼闊、城市發展迅速，因此傳統道路照明管控模式已經不適應現代化管理需要。照明設施越來越多，民眾不僅要求路燈具有良好照明功能，同時還需要保證維護及時性與照明舒適度，充分體現“人本”理念，因此在照明管控方面，節能照明與智慧照明已經成為主要發展趨勢。物聯網技術的不斷引入，促使照明管理工作更加高效和便捷，有效實現節能降耗目標。借助科學制定管理策略，促使照明管理不斷朝著智能化與智慧化方向發展［2］。

3路燈節能降耗措施

3.1材料節能降耗

在路燈節能降耗措施制定時，可以通過材料節能實現這一目標，具體包括以下兩個方面。一是使用LED燈具節能。在實踐過程中，隨著城市化建設的加快，城市系統的規模和耗電量與日俱增，為了實現節能減耗的目標，可以將傳統的鈉燈更換為LED燈，從而減少能源消耗。LED節能特性表現為：①發光效率較高，鈉燈為90~140lm/W，LED燈則為50~200lm/W；②光源耗電量較少，LED單管功率為0.03~0.06W，在直流驅動模式下，單管驅動電壓為1.5~3.5V。在同樣照明效果下，耗電量為鈉燈的十分之一。二是使用材料節能。在使用材料節能方面，為了實現節能減耗的目標，應在滿足使用要求的前提下，盡量選擇一些自身能耗較低的材料，并降低材料的使用量。例如在材料選擇方面，鋼芯高導電率硬鋁絞線、鋁合金芯鋁絞線、全鋁合金絞線皆屬于節能型材料，電氣和機械性能基本相同，節能效果良好。在材料使用方面，應合理設置路燈數量，科學布線，盡量減少材料使用量，從而實現節能降耗的目標。

3.2平臺節能降耗

新形勢下城市道路照明管控平臺的建設，應體現節能降耗理念，從而提升設計的合理性。一是控制系統選擇。通過上述研究，城市道路照明管控系統較多，且各有優缺點，從節能降耗和控制效果等角度分析，應盡量選擇無線遠程監控系統，可以減少連接線路材料的使用量和電損耗量。除此以外，對于控制平臺運行所需能源，可以使用太陽能、風能等，并設置相應的儲能裝置，保證能量供給，從而實現節約電能的目標。新時期背景下，可以對道路照明管控平臺實現系統集成，即同一個管理軟件層面實現不同功能控制需求，形成大融合的集成控制，減少設備數量，節能效果明顯。二是有效使用5G多功能智慧路燈桿。5G多功能智慧路燈桿，屬于智慧路燈系統建設中的重要內容，具有節能、環保、智能化控制等方面的特點。其系統組成主要包括感知輸出設備、通信控制設備、數據指令流程。其中，感知輸出設備負責對前端數據進行感知和輸出，具體由照明燈、傳感器、一鍵報警器、攝像頭、音頻廣播、LED屏等組成。通信控制設備負責對輸出設備數據采集、通信和控制等進行感知，具體可以選擇路燈專用網關、RTU等。數據指令流程是指將通信控制設備下端與感知輸出設備通過RS232、RS485等接口相連，從而進行設備控制和數據采集，在通信設備上行方面，可以選擇4G、有線等與平臺建立連接關系，實現信息實時傳輸。在照明系統控制方面，采取單燈/燈群控制模式，一些城市采用集中控制模式，把單燈控制器（控制終端）向燈桿進行延伸，能夠實現分別控制單盞燈具的目的，充分實現精細化可通知目標，能夠改變控制對象，完全突破接線方式與線路布局的限制，促使多控制策略的執行更加便捷與靈活，通過延伸控制終端為節能降耗提供良好發展空間。單燈控制模式能夠剔除臺區供電范圍中有關地段，不采用半夜燈工作模式，對于其他路段采用半夜燈模式不會產生影響。另外，單燈控制模式能夠實現任意分區組與分時目標，有效強化節能效率［3］。5G多功能智慧路燈桿可以根據場景需求進行節能控制策略制定，延長燈具使用壽命，實現智能化節能。與此同時，還可以對設備的狀態進行在線監測，并及時告警，及時進行調控和管理。除此以外，還可以對比分析燈具能耗情況、亮燈率、故障率等情況，優化相應的節能管理策略。

3.3分布式路燈節能控制

路燈節能主要通過分布式與集中式，其中分布式控制能夠控制單盞路燈電壓，有效防止發生首端電壓比額定電壓高的問題。分布式路燈控制系統屬于計算機網絡控制系統，在節能控制與路燈管理等方面具有良好應用效果，核心環節是監管中心系統、監控終端、控制器等［4］。控制器通過分布式模式進行安裝，對各盞路燈進行有效控制，主要是由監控終端展開管控，1條路燈主要由1個監控終端與不同控制器構成，通信方式采用電力線、無線與有線等不同方式。1個城市道路照明是由若干條路燈構成，并通過計算機實現控制與管理。路燈監管中心與控制終端可以選擇有線通信，借助此種方法可以對道路照明展開數字化管理、監測與控制。邳州市采用該方式，電壓調節范圍為220~60V，有效提高控制系統調壓以及自動穩壓等功能，借助有效控制區域內路燈照度，促使城市照度得到充分優化，有效提高電能消耗合理性，節能效果超過25%。通過軟啟動方式，充分控制燈泡受到電流浪涌沖擊的影響，燈泡使用壽命延長4倍左右。另外，借助電力電子技術達到了零電流與零電壓目的，充分延長控制器中繼電器使用期限，保證電氣壽命達到機械壽命狀態，有效延長系統使用期限。路燈終端與控制器工作溫度為-30~80℃，無故障時間的MTBF超出50000h。

3.4精細化控制通信保障

要想保證照明系統的節能效果，需要保證運行控制的精細性與靈活性，“按需照明”一般通過把臺區控制終端向燈桿延伸的方式實現這一目標，能夠控制單盞燈具，這是實現照明地段分組、時段分組等方面策略的基礎保障，不僅能夠滿足“按需照明”需求，同時能夠有效滿足節能需要［5］。在延伸控制終端過程中，主要問題為需要制定低運行成本與低投入的通信方案，現階段單燈控制器與集中控制器主要通過微功率無線或是PLC等技術手段實現通信。因為道路照明基本上采用HID光源，鎮流器類型以及燈具種類較多，同時還存在補償電容，均會對微功率無線與PLC通信方式的可靠性產生影響，通信狀態無法保證照明環節中控制過程要求得到滿足，進而無法順暢傳達控制指令，無法有效執行控制策略，影響最終節能質量。以互聯網技術為基礎的路燈節能方案相比其他照明系統，主要是在單燈控制器和臺區集中器的通信方式上存在差異。采用WPLC技術可有效提高通信可靠性與穩定性，進而提高控制過程中的流暢性與精準性。WPLC技術簡介：首先調制信號特征，持續時間低于1.2ms，頻譜保持在200~550Hz，其中315Hz是密度最大點；其次，調制信號傳輸，在15Hz時，頻譜是6倍的工頻，電力線傳輸的衰減度較低，遠遠低于PLC衰減度，頻譜相應的1/4波長最長能夠達到375km，遠高于路燈配線長度，并且能夠避免出現駐波現象，補償電容與分布參數不會影響調制信號。綜上所述，實施節能降耗規劃工作是為了響應我國“低碳生活、節能減排”的發展理念，減少資源消耗，控制二氧化碳排放，進一步樹立“科技環保，提高能源利用率”的城市形象。在實際工作中，可以使用LED光源、5G多功能智慧路桿、集成控制平臺、精細化控制通信保障、分布式路燈節能控制等策略提高照明管控效果，進而實現節能降耗的目標。

參考文獻

［1］高益鋒.智慧城市道路照明系統關鍵技術研究與應用［J］.電子世界，2020（14）：161-162.

［2］張鎮強，付榮偉.關于城市道路照明節能的技術、理念與體會［J］.城市照明，2017（3）：37-40.

［3］欒健.電氣工程節能技術在建筑工程照明設計中的應用［J］.江蘇科技信息，2020（5）：48-50.

［4］王兆明.關于市政道路照明設計及節能對策分析［J］.經濟視野，2017（2）：162.

［5］高勤有.智能照明系統在高校教學樓建筑節能改造中的應用探討［J］.江蘇科技信息，2019（3）：51-53.

作者：馬連曄 單位：江蘇省邳州市燈橋管理處