1、引言
       隨著智慧城市概念的推出,越來越多的城市將其納入衡量城市管理水平的指標(biāo)之一。在實踐中,大多數(shù)采用數(shù)字化城市管理模式的城市,對城市管理的有效性、降低城市管理成本和促進精細管理都產(chǎn)生了顯著的影響。其中,路燈是城市公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容之一,公共路燈是未來智慧城市獲取信息的終端載體重要切入口,建立基于互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的智能路燈公共系統(tǒng)已經(jīng)成為相當(dāng)一部分城市信息化建設(shè)的一種直接有效方式。
2、智能路燈系統(tǒng)概述
       智能路燈系統(tǒng)是信息技術(shù)滲透到城市管理系統(tǒng)的具體體現(xiàn)。傳統(tǒng)路燈只為城市提供照明功能，改變了人們的傳統(tǒng)認知。智能路燈具有路燈遠程開關(guān)和調(diào)光控制、遠程交通監(jiān)控、遠程公共安全監(jiān)控、遠程信息發(fā)布、遠程環(huán)境監(jiān)控、災(zāi)害預(yù)警監(jiān)控、一鍵報警和廣播、路側(cè)充電樁及自動駕駛車輛協(xié)同控制等多種功能。
       以信息技術(shù)為載體，構(gòu)建自動化、智能化、系統(tǒng)化的路燈綜合服務(wù)系統(tǒng)，滿足城市管理多樣化的功能需求。智能路燈系統(tǒng)還可以整合相關(guān)數(shù)據(jù)資源，由前端設(shè)備、通信傳輸設(shè)備和后端數(shù)據(jù)中心三個模塊組成。
       前端設(shè)備由多個功能不同的傳感器、攝像頭、音頻設(shè)備、發(fā)光二極管顯示屏等設(shè)備組成。各種傳感器是感知環(huán)境狀態(tài)和收集數(shù)據(jù)信息的主要設(shè)備。高清攝像機可以實現(xiàn)前端音視頻、圖像等的實時采集。音頻設(shè)備主要完成音頻廣播服  務(wù)。顯示屏是顯示圖片、文本、視頻等的主要載體。
      通信傳輸設(shè)備是負責(zé)從前端設(shè)備接收數(shù)據(jù)信息的主  要設(shè)備。接收到的信號被加密并上傳到數(shù)據(jù)中心。
      后端數(shù)據(jù)中心是集成各種服務(wù)器、系統(tǒng)平臺和監(jiān)控  中心等各種管理功能的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)平臺，負責(zé)數(shù)據(jù)查  詢、接收和處理。
3、智能安全路燈系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容分析
       3.1  安全方案分析
       為了提高路燈的安全性能，加強智能路燈的遠程控制，減少信息重復(fù)和被盜等不良現(xiàn)象的發(fā)生，相關(guān)部門按照國家電網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)開展了相關(guān)工作。ESAM安全芯片用于加強其安全系統(tǒng)的處理。數(shù)據(jù)加密采用SMI算法，數(shù)據(jù)簽名采用SM2算法。這樣做的好處主要包括以下兩點：一方面可以有效提高工作效率，另一方面可以提高安全性，這是ESAM更顯著的優(yōu)勢，為智能路燈的安全提供了保障。
       3.2安全路燈系統(tǒng)分析
       一般來說，智能路燈的系統(tǒng)架構(gòu)主要由以下三部分組成：管理控制軟件、現(xiàn)場環(huán)境采集反饋圖和智能路燈安全通信系統(tǒng)。智能路燈通信系統(tǒng)可分為主站層、通信層和終端層。安全芯片和密鑰管理系統(tǒng)的配合為智能路燈系統(tǒng)的安全提供了更加可靠的保護措施。
       為了智能路燈系統(tǒng)的安全管理，應(yīng)設(shè)立智能路燈安全管理機構(gòu)，定期進行安全檢查和安全風(fēng)險評估，應(yīng)采取措施控制檢查和評估中出現(xiàn)的風(fēng)險，并定期向主管單位報告。應(yīng)對智能路燈的施工、安裝、操作和維護人員進行安全培訓(xùn)，并制定安全操作規(guī)程和規(guī)范。未經(jīng)授權(quán)，不得訪問和非法收集、下載、共享或傳輸系統(tǒng)視頻、圖片、數(shù)據(jù)等信息。建立信息安全應(yīng)急機制，制定應(yīng)急預(yù)案，定期演練，重新評估和完善應(yīng)急機制，確保智能路燈各設(shè)備的兼容性，避免功能模塊相互干擾，應(yīng)進行第三方的單元測試和整體測試，并應(yīng)進行桿體力學(xué)驗算與測試。
       智能路燈系統(tǒng)應(yīng)具備防盜防破壞基本要求，對于系統(tǒng)設(shè)備運行產(chǎn)生的數(shù)據(jù)應(yīng)由政府相關(guān)主管部門或授權(quán)第三方進行統(tǒng)一保存管理。
4、基于路燈的智慧城市信息化建設(shè)
       4.1城市感知
       由于城市污染、損壞或損失的基礎(chǔ)設(shè)施和其他不利因素增多，從而導(dǎo)致了政府提出的要求越來越高。承載在智能路燈上的環(huán)境監(jiān)測設(shè)備，可以準(zhǔn)確快速的監(jiān)測各個不同區(qū)域的溫度、濕度、風(fēng)力、噪音、PMlO、PM2.5、降雨、水質(zhì)等環(huán)境參數(shù)。城市道路上的各類井蓋經(jīng)常丟失、翻轉(zhuǎn)，造成人員傷亡，在井蓋下附上智能模塊，通過物聯(lián)網(wǎng)可以感知井蓋狀態(tài)。在路側(cè)消火栓上增加智能模塊，可以感知消火栓狀態(tài)，為水務(wù)部門提供消火栓狀態(tài)信息數(shù)據(jù)。
       視頻全息感知對人行道上的行人進行人臉識別，也可以對道路積水進行圖像識別，從而為城市安全提供保障。交通監(jiān)控視頻可采集車輛通行流量和速度參數(shù)以及對車牌進行識別等，為交通部門提供交通信息數(shù)據(jù)。WIFI模塊為市民提供無線互聯(lián)網(wǎng)通信的同時，也可以為城市管理者提供公交車站人流信息。
       路燈充電樁為路側(cè)電動汽車提供充電功能，道路側(cè)車路協(xié)同設(shè)備可以為城市自動駕駛提供硬件支撐；一鍵報警及廣播可以連接公安部門，為城市安全增加保障，信息發(fā)布屏可以為市民提供出行及信息服務(wù)。智能照明模塊可以對路燈進行開關(guān)控制、調(diào)光控制及故障路燈報警，為路燈管理部門提供準(zhǔn)確、全面的路燈管理信息。
       5C是新一代移動通信最新技術(shù)，5G基站建設(shè)相比4G基站相對要更加密集，路燈桿作為城市公共基礎(chǔ)設(shè)施，具有桿體距離合適和供電方便的優(yōu)勢，是5G基站最好的承載體。城市感知終端設(shè)備是保障智慧城市建設(shè)的基本服務(wù)設(shè)施，為城市安全、實時監(jiān)控的城市服務(wù)管理平臺及時提供準(zhǔn)確的信息。
       4.2智能路燈維護系統(tǒng)設(shè)計
       4.2.1  日常工作信息維護系統(tǒng)設(shè)計
       維護系統(tǒng)的設(shè)計可以為智能路燈的高效運行提供保障。系統(tǒng)的日常維護必須以智能路燈系統(tǒng)的工作信息為基礎(chǔ)，利用物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集智能路燈的工作信息。系統(tǒng)功能需要完成路燈控制系統(tǒng)是否達到預(yù)期效果、路燈工作狀態(tài)是否穩(wěn)定等信息的采集。該信息通過傳感器采集和通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒胩幚砥?，以便管理人員根據(jù)路燈的運行情況調(diào)整運行參數(shù)或進行故障排除。
       4.2.2常見故障應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計
       為了減少智能路燈故障造成的損失，需要在智能路燈系統(tǒng)設(shè)計中增加應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計，以保持智能路燈的高效運行。例如，故障報警系統(tǒng)是一個應(yīng)急系統(tǒng)，可以及時排除智能路燈的故障，提醒人們迅速處理。報警系統(tǒng)以電路傳輸為載體，與控制中心有效連接。當(dāng)智能路燈系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，故障信息可以快速傳輸?shù)娇刂浦行摹?br />        4.3智能路燈管理平臺
       智能路燈管理和數(shù)據(jù)分析，是用于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、實時傳送數(shù)據(jù)及其獲得流量、環(huán)境和安全的事件，通過總結(jié)和分析上述數(shù)據(jù)，通過更直觀的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和分析，幫助城市實現(xiàn)精確的計算機信息化。
       以智能路燈照明平臺管理為例，管理程序如下：
        1)設(shè)備檢查
         啟動／關(guān)閉控制、故障狀態(tài)、照度時間設(shè)置和光檢測數(shù)據(jù)允許對一盞燈進行簡單的控制。
         ①獨立路燈開關(guān)。公共照明的開啟和關(guān)閉取決于每盞燈的位置、樹木的黑暗和氣候變化，環(huán)境變化是自主感知的。
         ②夜晚結(jié)束時很少有人使用的個人照明。在后半段的夜里，行人在路上的交通流量，客觀上減少，以及路燈可以搜集（人數(shù)、車輛運行速度）來提供合適的照明。
         ③街道照明和導(dǎo)航系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。借助移動應(yīng)用、夜間旅客可提前規(guī)劃自己的路線和車輛及行人通行的位置，可實時接收的是光源的信號，誰都可以提前點亮每一個導(dǎo)航系統(tǒng)規(guī)劃路線上的每一盞燈，甚至成為在偏僻地區(qū)的照明指南。
         ④色溫變化。冬天的路燈是暖色的，夏天的路燈是冷色的，以緩解情緒。
         2)智能故障報警，智能燈電源、電壓及其波動、電源供電和故障報警。
         3)輔助維護目標(biāo)，通過監(jiān)控運行參數(shù)，結(jié)合大云數(shù)據(jù)，路燈自動旋轉(zhuǎn)并發(fā)出維護指令，使維護人員能夠有效維護路燈。
          ①設(shè)備狀況自我評價，維修方案建議。通過將云數(shù)據(jù)與終端瞬時數(shù)據(jù)進行比較，向維護人員提出維護計劃。
          ②電纜防盜。該系統(tǒng)具有短信報警功能，用戶可以通過手機設(shè)置報警主機的參數(shù)。
          ③自我修復(fù)和維護后的評估。終端可以立即下載數(shù)據(jù)，將其與健康狀況進行比較，并主動報告問題。維護完成后，對安裝進行評估并記錄數(shù)據(jù)。
5、結(jié)語
       智能路燈作為智慧城市的重要組成部分，是未來路燈的發(fā)展趨勢。隨著5G應(yīng)用加速、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展、人工智能、通信技術(shù)、電子工業(yè)等技術(shù)的發(fā)展、感知環(huán)境的變化、視頻全息感知、萬物互聯(lián)、城市光照強度的自動調(diào)節(jié)以及智能路燈帶來的多場景自動切換，城市的管理水平得到了提高，為市民的工作、生活和學(xué)習(xí)提供了綠色、智能的環(huán)境技術(shù)。
未來，隨著智慧城市和智能路燈的廣泛應(yīng)用，更多綠色、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的城市標(biāo)志將越來越多地進人人們的生活，改變?nèi)藗兊纳罘较?。智能路燈的?chuàng)新和發(fā)展，智慧城市的建設(shè)和發(fā)展必將越來越好。