一、智慧路灯是智慧城市最天然的物联网平台
智慧城市就是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的关键信息，从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应。实现城市智能、先进、有效、安全、可靠智慧式管理和运行，进而为城市中的人创造更美好的生活，促进城市的和谐、可持续发展。
本文NB-IoT路灯智能管理系统，采用互联网、物联 网、云计算、空间地理信息（GIS）、无线通信等先进技术，建立起一个连接整个城市照明设备的资源管理、能耗管理和运行监控系统。该系统具备远程控制、故障报警、能耗分析等功能，可监控路灯的开关状态、电流电压、电量等数据，对路灯实现遥控、遥测、遥信、遥调 “四遥”功能。系统建成后，不但能解决城市照明现存不足和问题，提高城市照明基础设施智能化水平，还为真正实现信息资源共享一体化的智慧城市打好坚实基础。
二、传统路灯现状问题
2.1高额电费，当地财政的支出压力
2.1.1部分地区因不堪电费的 负荷，亮灯时间短，无法满足晚归早起群体的需求，不能根据市民实际需求定点亮灯，便民工程实际无法从根本上解决便民需求；
2.1.2对一些特殊路段需要长时间亮灯的地方（如学校、医院、市场等）、交叉路口、事故多发地段等，但因目前的设备实施和管理上局限性，无法实现，增加安全隐患。
2.1.3本为节约电而控制开灯时间，但因为统一开关灯带来的不便和安全隐患及其他成本增 加；
2.2 传统路灯，无法实现个性化亮灯需求
由计时器或者人工控制，节假日，或因特殊情况下，需要调整亮灯时间，只能靠人力现场解决，增加人员调配和管理压力。
2.3 依靠人工为主，付高额的人员和管理成本
2.3.1管理者无法及时监管辖区内的应急事件的发生，信息反馈时间长，无法做到预防和及时 处理，带来隐患。
2.3.2报修检修需开车现场巡查、市民上报故障等。
2.3.3对用电损耗无法做统计，无法得知工作时间或确切的电能消耗。
2.3.4不能及时发现问题，带来安全隐患。
2.3.5随着城市的发展，路灯增加，工作量不断加大，成本不断增加。
2.3.6无法在低峰期把能耗降到最小，实现二次节能。
2.3.7无法远程控制或检索重要信息，需靠人员现场采集数据。
2.3.8异常开关灯无法控制，缩短灯具使用时间，增加相关成本。
2.3.9劳动强度大，工作效率低，开关灯较麻烦，需要人员近距离开关，特别遇大雨、台风等恶劣天气难以安全开关灯；
三、智慧系统所产生的效益
3.1降低电费成本，增加亮灯时间和 路段，减少隐患
3.1.1使用单灯管理系统，使得各开关箱，准确开灯、关灯；克服原分散式有早开，、晚关的误控制而造成的浪费，达到节能目的。
3.1.2采用了城市智慧照明监控系统，可以根据每天的日出日落时间、光照强度来实现对路灯的统一开关，真正实现精确开关灯。通过单灯调光控制技术，根据人流、车流来实现按需照明减少过度照明，从而实现节能减排，减少资源浪费，实现二次节能。
3.1.3设置科学合理的亮灯模式、调光模式和组合模式，使得灯具工作在交替照明、非满功率照明模式下，有效延长照明设施、灯具寿命。
3.2降低人力成本
系统建成后，照明设施发生故障会主动告警，不需要管理单位派遣人员进行巡逻排查。由“人找故障”转化为“故障找人”大大减少人员车辆等运维开支。提高维护效率，减少财政支出。
3.3降低管理成本
使用单灯管理系统， 由“巡灯查找故障”改为“值班等待报警”方式，减少了“巡灯”人员和车辆劳动，机械的损耗，提高工作效率，从而减少运营、管理等费用，同时还提高了管理水平。
3.4降低车辆行驶安全隐患
根据行车时间，进行分组或者降功率使用，避免完全灭灯，降低车祸等事故发生几率。
3.5提升和谐社会的促进作用
在路灯上装上摄像头，有效监控街道状况，降低罪案发生率，在社会和谐方面起到了一定程度的促进作用。
3.6提升应用系统在管理精细化方面的作用
3.6.1.应用系统可对每盏灯、每条街道、每个区域、每个分组进行按小时、天、周、月、季度、年或任意时间周期进行监测分析并形成相应的曲线，为理方提供了实时、可靠的数据，减少了工作中的盲目性，降低了管理成本，为辖区各领域的智能管控决策提供了科学依据。
3.6.2让管理方直观、形象、全面的看到每盏灯的负载、驱动及控制器情况，并且对能源使用情况进行监测分析。
3.6.3系统建成后，可在地图上直接显示：配电柜的数量、配电柜的回路数量、安装位置、管理灯杆的范围、走向；显示每个灯杆的位置、灯头数量、灯具功率等信息。
3.7 可扩展性及前瞻性
3.7.1完善智慧城市网络信息化建设
路灯覆盖面积广：城市智慧照明系统建设利用遍布城市各个角落的路灯、路灯杆来实现：城市无线WIFI无死角覆盖、充电桩便于绿色节能汽车技术的推广、电子信息发布平台便于民生信息的发布。
3.7.2实现城市环境空气质量实时监控及多点数据采集
城市智慧照明系统建设以配电柜作为每个环境监测的数据采集点，通过GPRS技术将城市各个区域的环境、气象信息进行实时监测和采集。
3.8供电线缆故障提前预判
监控系统可以对以控制柜为单位的线路进行线路老化、接点松动、外皮破损等故障引起的漏电进行监测并报警，可以使用户提前知道线缆存在的潜在危险，进行预防。
3.9系统兼容性高，后期易于接入智慧城市云控制
3.10会效益分析
3.10.1提升城市品牌形象
城市照明系统既是一种公益性事业，也是城市形象工程，城市灯光监控系统的建成，将使城市的灯光管理水平与现代化的大都市相适应，营造出现代城市科学和艺术完美结合的照明效果，提升城市品牌形象。
3.11 改善人居环境
通过系统的场景切换功能，能够根据实际情况进行不同组合的亮灯，更可将城市建筑物照明统一管理，使平常日期和节假日、周末的灯光具有不同效果，充分改善人居环境。
3.12 改善投资环境
通过系统的改造，使得整个城市的亮化、美化和安全照明都能够得到提高，充分改善投资环境，吸引外地客商来城市考察、投资，促进城市的发展
四、智慧系统的改造方案
智慧照明软件平台采用 B/S 架构，以城区智慧照明“一张网”和“一朵云”为建设原则，系统软件以大数据、云平台为设计基础，并且采用模块化结构。该系统主要应用于城市智能照明，实现远程监控，是为照明管理和维护工作量身定做的一套智能监控和管理软件，它集通讯、信息管理、电气组态控制为一体。
4.2系统采用三层架构：
4.2.1应用层：即系统监控中心。运 用计算机系统构建数据库、数据处理、控制、WEB服务。中心通过光纤以及NB-IOT网络，实现对前端设备的控制，监控中心将现场情况、数据报表进行反应和显示，以供用户进行管理和决策，用户还可通过Internet访问监控中心系统软件，进行远程操作与控制。
4.2.2通讯层：由移动或联通等运行商的光纤和无线网络组成，实现前端设备与应用层的数据传输。
4.2.3执行层：照明前端由单灯控制器以及配套的LED驱动电源组成，实现对路灯的控制、运行数据的采集、故障查询等功能。
4.3 系统功能说明
4.4遥测功能
定时或实时遥测灯具的工作状态。监测的数据主要有电流、电压、功率、功率因数、用电量、故障情况等照明设施的运行参数及三相电压三相电流、功率因数、支路电流等。
4.5遥控功能
系统可结合当地经纬度，对任一灯具自由组合，设定控制策略，通过监控中心合理分设来实现单盏、多盏，分组、分区、多时间段、自定义模式不同时间段对应不同的亮度值、环境自适应亮度与当前环境的亮度值比较，自动开关灯的遥控。
4.6遥调功能
可对单盏、多盏，分组、分区、多时间段、经纬度和照度要求远程调光，实现一次节能， 二次节能调光管理。
每个控制点可根据实际需要设置各自的报警类型和报警内容，当终端达到报警设置条件时，在监控管理中心及监控终端之间建立数据信息通道， 24小时实时监控各终端当前运行状态，当终端达到报警设置条件时会在第一时间将异常信息发送给监控中心。
通过灯具上感应器件对空气PM值、能见度…等实时监控并在视屏监控中心显指各区块监控数据。
4.9遥视功能
通过路灯外加监控摄像头时监控画面影象（需通过光纤现实）并在视屏监控中心实时记录。
4.10无线回路控制功能
4.10.1控制箱中物联网智能空气开关对三相电压、三相总电流、有功功率、功率因数、三相分时段电度和总有功电度采集。
4.10.2具有完善的故障状态监测（ 过载、短路、过欠压、缺相、相间不平衡）并实时上报和给与告警提示。
4.10.3无线通讯：具有本地的 RS485 通讯以及 GPRS/NB-IoT的无线通讯，可实现远程分 合闸控制、故障查询以及计量数据的定时上报。
4.10.4集中控制箱中的光控利用光照度传感器控制回路的开关，可设定光线强度阈值进行自动开关。
4.11报警维修功能
故障报警管理，可同时进行声光报警和短信报警；报警内容包括但不限于：电源停电、缺相、交流接触器失效、交流接触器反馈失效、通信失败、异常亮灯、异常 灭灯、过/欠电压、过/欠电流、回路断路、配电箱门开等；报警可自动、手动解除，并通过短信或邮箱来通知维修人员。
按区域或组设定维修人员，系统将故障信息自发负责区域或组人员手机号码或邮箱中。
4.14数据汇总及分析
系统可以对各终端任意时间的数据按照年、月、日进行查询、统计，并存盘保留。
4.15地理信息系统（GIS）
系统提供实时网络技术的Google地图GIS系统，实现息信查询、地图信息维护、实时信息显示、图层编辑、缩放、比例切换以及单灯故障报警定位、单灯定位、数据统计、设施添加、修改、删除、拖动、条件查询等功能。
4.16移动设备远程接入
系统采用B/S工作，通过因特网，支持智能手机、IPAD或便携式笔记等移动设备通过浏览器方式远程接入，实时查询和控制，查询内容包括各终端的最新以及历史数据和故障情况，实现异地远程接入访问。
4.17历史报表查询打印
系统对所有数据能够按照操作人员的要求进行查询和打印，并且能够按照Excel等格式进行保存或打印。
系统具有合理的分级权限设定，可在同一服务器上，对不同的用户划分不同权限角色， 角色所具有的权限可动态修改分配。
通过态势感知大屏了解资产概览及路灯、灯杆在地图中的大致分布，故障位置、用电量排名， 用统计展示月用电量跟故障设备实时数量。
4.20监控中心
特征
̀ 通讯模式: LoRaWAN / NB-ioT
5.1调光接口: 0~10V 和PWM,DALI;
5.2手机APP和电脑远程遥控;
5.3远程读取电流,电压,功率,功率因数,功耗;
5.4远程读取照明时间统计,故障时间统计,电力消耗累计数据;
5.5多种故障检测智能报警系统:灯具故障,电源故障,补充能源故障,灯 杆漏电等。
5.6 AC 输入: 96 – 264 V
5.7频率范围: 50 -60 Hz
5.8工作温度: -40~85°C
5.9相对湿度: ≤95%
5.10防水: IP67
5.11尺寸: 146*56*40 (mm)
5.12外壳材料: 防火 PA (nylon6) + 35% 玻璃纤维
六、设计标准
本系统建设严格遵循和执行国家关于智能化监控系统软件硬件集成的规范和标准，方案的依据是系统实施所涉及的技术标准和规范；产品标准和规范；工程标准和规范；验收标准和规范等必须符合中华人民共和国有关条例及规范：
《城市照明管理规定》住建部令第4号
《城市夜景照明设计规范》（JGJ/T 163-2008）
《信息技术开放系统互连网络层安全协议》（GB/T 17963-2000）
《智能建筑工程质量验收规范》 (GB 50339-2013)
《电子信息系统机房设计规范》(GB 50174-2008)
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB 50343-2012)
《智能建筑设计标准》(GB 50314-2015)
《防盗报警控制器通用技术条件》(GB 12663-2001)
《民用建筑电气设计规范》(JGJ 16-2008)
《综合布线系统工程设计规范》(GB 50311-2007)
《供配电系统设计规范》(GB 50052-2009)
