智慧路灯物联网解决方案

1. 概述
   1. 建设必要性

城市路灯是与人们生活息息相关的重要公共基础设施，一方面保证夜间车辆和行人的交通的安全，另一方面承担了整个城市形象美化的重任。路灯作为城市重要基础设施，遍布城市所有的交通网络。当前随着我国新型城市的发展，更多与城市环境、民生相关的问题，已纳入到现代城市建设的重要范畴。

路灯作为城市重要的基础设施，覆盖城市各管理区域，通过采用物联网、云 计算等高新技术，可将广泛分布的路灯进行连通，成为覆盖城市广大区域的路灯 物联网，支撑城市更多的领域的智慧应用，是具有现实意义的城市新型网络基础， 会进一步提升城市的智能化、信息化和精细化水平，推动新型城市蓬勃发展，对 城市服务各环节运作将会产生积极影响。路灯物联网的建设部署不仅仅本身就是 智慧城市的一项典型应用，同时还可以作为智慧城市其它领域扩展建设的有效支 撑。针对城市路灯遍布城市范围广、取电方便、可利用现有电力线通信，成本低、部署快捷等特点，以城市路灯为城市物联网感知的基本载体，通过安装于路灯的各类智能控制设备，快速接入智慧城市各领域的传感设备。基于城市路灯的路灯 综合传感网络已经形成成熟的智能感知、信息化传输、远程智能控制的方案体系， 可以进一步快速扩展智慧城市更多领域的传感部署，建立起一个统一的基于路灯 物联网的城市管理平台，对提升城市区域综合信息化管理水平，减少智慧城区建 设基础设施资的金投入，避免智慧城市基础传载网络设施重复建设具有重大意义。

 

1. 符合重点发展领域中的“物联传感网”领域

• 路灯物联网中采用的各类传感器：光传感器、井盖监测传感器、温湿传感器、风力传感、交通车流量监测、停车位监测等技术，符合物联网和云计算中各 种传感器以及智能终端联接的物联网关键设备方向。
• 路灯物联网云计算统一管理平台软件系统，符合 “（一）高端软件：行业应用软件整体解决方案在通信、电力、交通等领域的应用”，以及“（二）物联网和云计算：云计算在电子商务、电子政务、企业信息化、制造业等领域的研发和应用”领域的应用要求。
• 路灯物联网通信网关设备所采用的 3G/4G 无线通信技术，符合新一代通信： 基于第三代移动通信的关键设备、终端产品研发和产业化方向要求。

1. 符合智慧城市领域建设

 

• 路灯物联网支撑的停车位监测、环境检测、交通车流量监测、井盖监测等都是智慧城市建设中的重要子应用。
• 路灯物联网打造集云计算、物联网传感技术为一体的管理平台，可以提高智慧城市传感监测和信息采集程度，可以更加有效地应对路灯领域出现的各种突发性紧急事件处理，符合智慧城市建设的城市应急指挥管理要求。
• 路灯物联网采用电力载波、ZigBee、6LowPAN、CDMA/GSM 等通信技术，可以带动一个城市的物联网、无线通信、传感信息采集和监测等物联网产业的发展和进步。

综上所述，路灯物联网的建设既是一个城市智能化应用综合支撑物联传感网络统一部署和要求，也是智慧城市战略的一个重要建设部分。它既促进了智慧城市建设，也可以推动我国物联网产业的发展，具有重大的社会和经济效益。

1. 1. 建设背景

 

当前在国内及全球基于物联网的各领域应用的建设都在蓬勃发展，目前国家智慧城市试点已达 193 个，目前我国所有的一线城市、50%以上的二线城市，都已经提出建设智慧城市的目标。2013 年我国国内首个面向智慧城市建设的物联网感知测试平台也已进行研发，该测试平台是针对智慧城市的建设需求进行范围更广的测试和部署，为国内智慧城市各领域探究和建设提供验证的测试平台。在国内和国外的智慧城市研究和实践项目中，相当一部分的投入就是针对城市的不同应用进行物联网智能感知。

德国联邦教研部与联邦内政部联手，共同支持一批物联网信息安全领域的研发项目，以期尽快为物联网的发展创造更好的网络安全环境，巩固德国作为世界最安全经济体的地位。实施的研发项目以物联网中的嵌入式信息系统安全、数据传输及编码过程安全为重点，采用产学研合作的形式进行，如卡尔斯鲁尔的Wibu-Systems AG 公司牵头的“嵌入式操作系统的集成化保护”项目，将研发能保障开放的互联网环境下嵌入式操作系统安全可靠运行的新型信息系统硬件结构； Furtwangen 科技大学协调的项目“虚拟-现实系统通用多形态安全解决方案”， 致力于研发物联网中恶意攻击和远程操控行为的识别和应对技术方案;弗朗霍夫 学会海因利希-赫茨研究所牵头的项目“物联网高效安全编码技术”，研究重点为 物联网数据无线传递过程的高效安全编码及加密技术方案。德国联邦教研部、联邦内政部将投入科研经费约 800 万欧元，这批项目预计 2015 年 8 月完成。

塞尔维亚的 Belgrade 物联网应用。该市部署的系统采用在城市公共交通车辆安装终端监测设备，实时采集大量的环境参数（CO，CO2，NO2，温度，湿度）， 以及公车的地理位置信息，为用户提供了多种信息。

2014 年由欧盟多个成员国组成的欧洲 SmartSantander 研发团队正在实施的物联网技术研发应用试点示范项目，试图通过技术的实际验证与优化，将物联网技术的应用推向欧盟其它城市。为此，SmartSantander 研发团队在西班牙桑坦德市安装了超过 18000 台感应装置，分别设立于路灯座、停车场、饭店商店、公园花园、政府服务机构、公交车辆顶部、水泥路面和草坪等公共场所，可有效提供动态的“瞬间” （Winking）实时图像信息或信息切换。可帮助市民适时选择出行、购物或寻找停车位等；协助公共部门根据实时的气候、温度、实况等有效实施清扫、浇灌、公交调度等；加强城市生态环境与污染监控等；促进社会安全、稳定、和谐等。

2014 年 6 月美国邮政局公布的计划打造新的物联网的邮政应用服务，结合低功耗感应器和新的无线技术来改善美国邮政数据的管理能力。此外美国波士顿市在公共场所部署的“智能长椅”，可提供手机充电的智慧应用。

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在世界智慧产业的这些应用探索中，都是借助于物联网进行智慧治理，充分 挖掘利用各种潜在的信息资源，加强对高能耗、高物耗、高污染行业的监督管理， 改进监测、预警手段和控制方法，从而降低城市社会发展对环境的负面影响，最 大限度实现社会经济和环境的协调发展。

 

1. 建设意义

路灯物联网在智慧城市建设发展中具有重要的意义和地位。首先，在路灯物联网基础上可以低成本扩展出城市园林管理、城市污水检测、管线监测、电子公告、车位监测等智慧城市的上层应用，具有多方面的社会管理效益；其次，这也是重要的民生的工程，对推进城市建设、管理，塑造低碳化和智慧化城市新形象起到无可替代的重要作用。最后，基于路灯物联网的云服务管理平台的各类应用可以促进城市的相关领域产业发展，形成良好的投资环境，提升城市品牌驱动效应和核心竞争力。路灯物联网的建设将会为智慧城市建设带来显著的社会和经济效益：

1. 新思路，促进智慧城市建设

基于路灯物联网建设智慧城市领域示范应用提供了一种新的物联网的建设路灯物联网建设方案模式，为智慧城市个领域应用提供了完整的解决方案。路灯物联网具备高度的开放性特点，可以快速有效地支撑各类应用，缩短各智慧城市建设方案的实施时间和投入成本，避免基础支撑环境的重复建设。打造的统一城市管理平台可实现各种技术方案的交流与共享。

1. 科技惠民，全面提升城市区域的建设水平和影响力

路灯物联网及示范应用的实施部署，为智慧城市建设提供的新的方案思路， 符合智慧城市高定位、高标准、国内先进性等的建设要求。同时基于城市路灯物联网的示范应用立足于城市居民应用需求，与市民的生活息息相关，为市民生活提供多种便利和实惠，让市民切实体验到新科技带来的生活便利。

1. 技术创新，带动城市区域的智慧城市产业发展

路灯物联网对一个城市的智慧城市建设具有重要的意义。开展面向智慧城市应用的路灯物联网及相关惠民示范应用的建设，在城市区域建设一个统一的物联综合感知基础平台，有着重要的前瞻性和适用性，具有巨大社会价值。此外，还可带动城市区域科技产业的发展，这项科技惠民的举措会将城市区域推向一个全新的形象，具有高度前瞻性、适用性以及较大的社会价值。

1. 长期运营，大大降低城市物联网终端传感数据采集费用

智慧城市上层应用的传感数据如果全部采用传统的 GPRS、3G 等无线通信方式，一个城区每年的通信运营费用大致预计在 200 多到 500 多万之间，而采用路灯物联网部署完成后，每年的运营费用将大约降低至 4 万到 10 万元。这种改变以往采用 GPRS、3G 等的无线采集方式，会大大节约传感数据传输的通信运营费用，每年可节约 90%以上的通信成本。最终通过长期运营，达到降低城市物联网终端传感数据采集费用，节省信息数据传输的通信运维费用的效果，产生间接、可观的经济收益。

1. 路灯物联网的提出
   1. 路灯物联网的定义

 

路灯物联网是以普遍存在的路灯为载体，建立电力载波、ZigBee、3G/GPRS、6LowPAN、 RS232 / 485 等无线有线通信网络相结合的物联网网络系统。路灯物联网可以支撑智慧城市上层的路灯、环境参数、城市积水、路灯 WIFI、110/119 报警点、土壤湿度、噪音污染、电子公告/广告牌、交通流量、道路停车位、市政井盖等的智能化监测和指令控制应用，并以云服务方式实现智慧城市传感终端的设备资源和传感数据资源的互通共享，避免智慧城市中承载各应用的基础传感网络设施重复建设，达到多元传感终端设备和信息资源高度共用共享。

1. 1. 建设条件已经成熟

1. 1. 1. 物联条件

 

(1)路灯是各城市分布最广的重要市政基础设施之一，各市的路灯管理部门具有较为完善的路灯设备信息；同时，城市多年陆续的路灯信息化建设管理工作，也积累了大量的运营管理数据。这些都可作为路灯物联网建设的基础支撑数据。

(2)各城市已有了一定规模的网络基础设施，可以作为路灯物联网建设的重要网络基础。

(3) 路灯物联网以路灯为载体进行建设，具有取电方便、可利用现有电力线通信，成本低、部署快捷等特点。以路灯为城市物联网感知的基本载 体，可快速接入智慧城市各领域的传感设备，基于路灯物联综合传感网络完成智能感知、信息化传输、远程控制。

1. 1. 1. 政策条件

(1)2010 年 10 月 18 日，国务院颁布了《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，提出促进物联网技术的研发和示范应用。

(2)国务院出台的《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》中还提到， 到 2015 年初步形成物联网产业体系，同时推出六大措施为物联网发展保驾护航。

(3)为了支持智慧城市、物联网、云计算的发展，实现智慧城市的战略计划，国家和地方各级政府出台了相关政策和法规。包括：颁布《住房城乡建设部办公厅关于开展国家智慧城市2013年度试点申报工作的通知》（建办科函[2013]275 号），住房和城乡建设部对外公布了 2013 年度国家智慧城市试点名单，确定 103 个城市（区、县、镇）为 2013 年度国家智慧城市试点；2013 年 9 月 17 日，国家发改委在其网站上发布了“关于印发 10 个物联网发展专项行动计划的通知”；广东省人民政府颁发《广东省信息化发展规划纲要（2013-2020 年）》以及《中共广州市委、广州市人民政府关于建设智慧广州的实施意见》明确提出要“推进 城市基础设施智能化，全面推进智能交通工程”等。

1. 1. 1. 技术条件

 

(1)计算机技术、GIS 技术、物联网、云计算 SaaS 技术、移动终端技术的飞速发展，成熟的云计算多租户管理平台都可作为路灯物联网各类应用终端的应用支撑。

(2)先进的电力载波、ZigBee、3G/GPRS、6LowPAN、RS232/485 等通讯技术可为物联传感信息传输提供基础技术保证。

(3) 目前应用于路灯智能化管理的来车检测算法、云计算基础平台、部分智能传感技术已大量应用到实际智慧路灯管理上；同时以路灯为接入载体扩展的应用，如环境参数、城市积水、路灯 WIFI、110/119 报警点、土壤湿度、噪音污染、电子公告/广告牌、交通流量、道路停车位等应用， 国内先进的科研单位已经通过技术可行性验证，并进行了示范区应用。通过以上分析不难看出，目前路灯物联网建设的客观条件是成熟的，只要做好宏观规划、规范建设标准、组织科学、保障到位，是不难完成的。

1. 建设目标

智慧城市的发展是当前世界城市建设的前沿趋势，未来智慧传感终端的发展必然是多元的。从智慧城市的感、传、知、用四大建设层面来看，感与传是整个智慧城市建设的最基本，也是最重要的支撑基础，只有规划合理、考虑充分，方能真正避免智慧城市底层传感支撑环境的重复建设。

城市级路灯物联网的建设将实现路灯物联网承载的海量传感信息和控制信 息的高资源共享，是标准统一、有序建设、打破传感终端信息传输孤岛，避免基础支撑环境的重复建设，提供统一的城市综合传感信息管理平台，是智慧城市应用终端信息共享底层物联支撑环境的重要体现，能够满足城市区域功能发展的高端新型基础设施要求，最终将实现向城市环保、公安、水务、农业、市政管理等部门提供实时监测数据和远程智能控制。提供给企业、科研机构或政府有关部门进行数据验证，及相关的信息综合分析使用，并使这些应用在城市智慧城市建设中形成标准的数据获取方式和长效的运营模式。同时也可借助路灯物联网建设的理念和实践，促进人们对新型城市建设模式和物联网实用性创新的认识。

1. 建设内容

路灯物联网的建设是服务于智慧城市总体建设，建立城市级路灯物联网及各领域传感信息采集和使用的实际应用，其内容主要有三部分组成，即基于路灯物联网的多元传感终端、路灯物联传感网、云服务管理平台。路灯物联网的建设是以普遍存在的路灯为基础，建立电力载波、 ZigBee、 3G/GPRS、 6LoWPAN、 RS232/485的无线、有线传感器网络相结合的物联网网络系统，提供给路灯监控、环境参数、城市积水、路灯 WIFI、110/119   报警点、土壤湿度、噪音污染、电子公告/广告牌、交通流量、道路停车位等应用。而基于路灯物联网的云服务管理平台可支持多种网络协议适配，实现各种传感器数据的采集、存储、管理、统计分析等功能， 并提供开放式的接口，为未来更多的传感终端的应用接入提供预留方案。对于路 灯物联网承载的面向智慧城市建设的各类顶层应用，一方面依托路灯物联网综合 传感的云服务管理平台进行管理，另一方面又作可作为平台的数据资源补充，使路灯物联网建设方案云服务管理平台信息数据更加丰富，并可提供给授权的用户使用。路灯物联网建设的具体内容主要包括：

(1)建立基于路灯融合传感技术和电力载波、ZigBee、3G/GPRS、6LoWPAN、RS232/485 的无线、有线等多种通信方式混合组网的路灯物联网网络和云服务管理平台，管理城市各种传感终端传输回来的传感信息，并基于这些信息数据进行汇总分析，智能控制，提供综合决策依据等。

(2)基于路灯物联网的云服务管理平台，具有混合组网的基础优势和应用扩展性强的特点，除了具备强的综合监测、管理、分析能力外，还可为智慧城市其他上层应用做测试验证使用，减少智慧城市新领域应用前期的探索周期、人力资源和资金投入。

(3)通过采用新型的物联网、云计算、无线传感以及 GIS 等技术，打造基于路灯物联网的多元终端应用，建设典型路灯物联网城市管理平台应 用，如路灯监控、环境参数、城市积水、路灯WIFI、110/119报警点、土壤湿度、噪音污染、电子公告/广告牌、交通流量、道路停车位、广播系统，并定时记录传感和运营信息，形成路灯物联网统一的云服务管理平台的可供查询统计数据，为后续的大规模应用推广和多领域数据交叉应用积累经验。

基于城市级路灯物联网，利用城市路灯物联网分布广、连通便捷、应用接入方便等特点进行应用建设，可以带动智慧城市及互联网等科技产业的发展，降低城市区域智慧城市公共基础设施总体投入成本，契合智慧城市节能低碳、先进创新的建设主题，可提升城市整体形象。

1. 1. 总体设计架构

路灯物联网总体架构设计如下图所示：

图 4.1 路灯物联网总体架构图

路灯物联网总体框架从智慧城市建设全局着眼，总体架构设计主要是从硬件基础感知层、通信传输网络、路灯物联网综合数据库、云服务统一管理平台及应用四个层面提出路灯物联网整体支撑业务运转的最合理的系统逻辑关系。

1. 1. 基础硬件设备

路灯物联网的硬件基础感知层，主要包括路灯灯具、节点控制器、集中控制器、视频监控设备、WIFI 热点、二维码、温湿度传感设备、光照感应设备、积水监测设备以及其他环境监测的终端基础硬件传感设备的部署。这些终端硬件设备接入遵循统一的部署接入标准，通过采用 RS232/485 有线或 3G/GPRS 无线传输模块与传输网络层关联，进行智能化控制信息的接收和传递。同时预留标准终端接入接口，为后期更多基于路灯进行终端感知应用扩展准备。

1. 1. 通信网络

 

通信网络层包括了 PLC 电力网、ZigBee、3G/GPRS、6LoWPAN、RS232/485 的无线、有线等通信方式。路灯物联网的设计框架中主要的智能控制信息的传递与控制，主要是通过组建一个有线 PLC+无线自组网 ZigBee + 移动通信相结合的异构网络实现。路灯物联网的硬件终端设备依托路灯的通信管道接入混合组网的异构网络。同时考虑到路灯物联网的规范性和后期的扩展性，将会有统一的接入标准，使其他硬件设备供应厂商根据规划好的标准通信规范和接入标准无缝接入该异构网络中，方便智慧城市多元传感终端规范有序地接入已搭建好的路灯物联网通信通道，而无需再自己组建网络，避免基础传感网络重复投资建设。

1. 1. 综合数据库

路灯物联网综合数据库将根据国家和相关行业的标准和规范，结合路灯物联网实施的实际情况，整合各类灯具、灯杆、电表、配电柜、节点控制器、集中控制器以及环境监测、城市积水监测、噪音监测、路灯 WIFI 等硬件终端传感设备的信息资源，实现路灯物联网综合数据库的分布式集中管理。综合数据库的数据框架能够为路灯物联网各类传感信息资源的梳理、整合、管理和利用提供操作指导。

1. 1. 云服务管理平台及应用

云服务管理平台是实现对路灯物联网示范应用监控调度、运维数据管理的中路灯物联网建设方案心平台。路灯物联网云服务管理平台可以通过地图的方式，迅速定位各类传感设备并进行相关设备的信息查询、统计及管理，包括设置控制和调度策略，查询各传感设备的状态和历史记录，实时更改传感设备的运行状态、提供各类报表等功能等。

 

1. 1. 1. 资产维护

 

路灯物联网涉及的设备数量大，种类多，生产厂家和批次多样化，对路灯物联网的资产维护是一项艰巨的工作。资产维护管理能够有效的管理路灯资产及各类传感设备资产信息，实现精细化管理。平台提供了对集中控制器、各感测设备节点控制器等设备的信息进行管理，包括录入、修改、删除、查询等功能，能快速的查询到相关设备的详细信息。

 

1. 1. 1. 数据统计

 

数据统计是通过定时轮询模块轮询路灯和设备的相关数据及状态，并记录下来。最终以报表的形式展示给运维管理人员。数据统计模块最终通过曲线图、柱状体以及列表等多种方式展示。

1. 1. 1. 1. 节点历史数据查询：实时查询路灯开关状态、亮度、电流、电压、

有功功率、积水情况、wifi 使用等数据；

1. 1. 1. 1. 电表数据统计：用户无需到现场即可了解路灯用电情况以及功率， 包括实时耗电数据查询和历史耗电数据查询；
         2. 节能率统计：可查询所有集中器在一定配置下的节能率统计信息， 方便查询节能情况，并为节能方案提供数据支撑；
         3. 来车数据统计：可查询任意时间段内车检器的来车统计数据，包括车流量信息和控制策略执行次数信息。

 

1. 1. 1. 监控中心

 

监控中心是实现对整个路灯物联网及设备管理进行全局监控，能够实时的发送预警功能，并提供详细数据显示，具备派送工单的功能。在没有预警时，也能实时查询各类传感设备的状态及数据，此外监控中心通过 GIS 地图，直观而全面的展示所有设备，这些功能都为实时指挥提供决策依据。

 

1. 1. 1. 智能策略

 

智能策略是路灯物联网统一管理平台的主要核心功能之一。故障处理分为策略设定和策略执行两大模块。通过智能策略方案便可以在感知环境数据和传感信息的基础上，根据智能策略执行相关操作，真正实现智能化无需人工操作，减少各类设备运维工作量，节约能源，实现按需照明。

1. 1. 1. 1. 主动报警：监测设备故障时即时自动上报后台管理中心，云服务管

理平台根据报警信息类型通过短信预警、邮件预警等方式提醒。

1. 1. 1. 1. 来车检测，智能统计：能自动检测路段是否有车经过，根据情况自动统计来车数量，分析车流分布情况等。

 

1. 1. 1. 大屏管理

 

各监测服务器将各自模块窗口的 VGA 视频信号以及远程视频信号传入视频矩阵，中央控制系统操控多屏处理器生成最终要显示的视频信号传入大屏幕投影机，最后由 DLP 投影拼接墙显示出来，大屏系统能够提供全面的路灯数据以及运维数据，以 GIS 地图的方式直观的展示出来。同时工作人员也可以根据应急工作的需要，使用平台提供的分屏管理功能来进行分屏控制管理，如工作人员可以在分屏管理模块中进行二分屏、三分屏或多分屏的控制和切换，以满足路灯物联网应用中应急指挥的工作需要。

1. 1. 1. 微信服务

 

微信的应用发展迅速，已经渗透到我们生活的各个方面，已经成为城市生活和工作极为广泛的互联网应用服务之一。本平台的微信服务支持微信功能，平台使用人员能够通过微信对路灯实现信息提醒、查询和浏览功能。微信服务还支持设备工单管理功能，运维人员可以通过微信接受工单，平台管理人员也可以通过微信派发工单，从而实现了随时随地处理故障，提高亮灯率。

 

1. 1. 1. 移动终端应用管理

 

路灯物联网云服务管理平台的移动终端应用是为了方便用户可以在不同地 点、在任意时间对路灯物联网涉及到终端设备实现智慧的移动式管理。用户通过登录框界面登录云服务管理平台的移动端后，将会呈现两种选择模式：地图模式与列表模式，用户可以根据需要选择相应的功能进行设备的查询和智能化调控等管理操作。

1. 1. 1. 路灯 wifi 应用

 

随网络和移动互联网的高速发展，城市居民对物联网的使用越来越广泛，需 求也越来越高，更多人都希望在城市主要区域，如城市道路、街区、景区、广场、公交站台等可以使用免费的网络服务。

基于路灯物联网建设的 wifi 应用可以很好地满足城市居民的网络服务需求， 形成城市区域的城市数字网络。wifi 站点的建设可以分布在路口的红绿灯杆、路灯杆还有监控杆上，也有少数分布在路牌指示牌上这些人流量较多的位置。本项目的 wifi 建设，将基于路灯物联网，通过 AC（无线控制器）+ 无线 AP（无线访问节点）实现，AC 统一配置和管理 AP，AP 装在灯杆上并由路灯进行供电，同时可在后台管理软件商上展现和定位 AP 设备。基于路灯的物联网传感网络，其他物联网设备通过 WIFI 基站轻松的获取网络连接，也为城市居民提供便利，为市民的手机、PAD、笔记本等智能设备提供网络。

基于路灯物联网的 wifi 应用覆盖面广，城市居民可以通过手机搜索附近的wifi，系统便自动跳转到“手机注册页面”，用户只需要在“用户登录区”输入了手机号码，并点击“短信获取密码”，手机便可收到系统动态生成的密码，输入该密码，进入该区域的无线网页面，便可进行使用。

1. 1. 1. 积水监测应用

 

随着城市的快速发展，现有的的城市排水管网建设已远远滞后于城市开发建设的步伐，部分地方的排水设施已不能满足城市排水的需要，无法承担暴雨时的排放要求。近年来，水害已成为诸多城市道路破坏最主要的病害路灯物联网建设方案之一。道路路面积水，一方面降低车辆的运行能力，甚至使车辆产生液面滑移， 给人们的出行带来了极大的不便和雨天出行的安全问题；另一方面，由于城市积水通常会使部分路面长期积水，浸润路基，降低路基土的强度，甚至造成路基整体破坏，道路在行车荷载的作用下产生不均匀沉陷。造成断板、错台、开裂等，最终导致交通路面早期破坏。

当前因城市积水，给人们出行、生活带来了不便甚至出行安全问题频频发生。因此对城市积水的实时监控，根据积水数据分析城市积水问题所在，为城市排水系统的规划改造提供数据依据和方案建议已越来越重要。利用城市最广泛的路灯物联网采集最及时的积水监测，可以提供有效的、客观的积水监测信息。基于路灯物联网的积水监测应用，可以实现以下功能：可以对监测区域的水位进行监测，尤其是城市交通中的重点通行路段、重点活动场所进行积水预警，当积水水位超过阈值便触发报警，将告警信息通过路灯物联网传输到后台软件管理中心，或基于路灯物联网同时将告警信息传输到城市排水的有关管理部门，并结合路灯物联网中布设的视频设施，为城市排水管理及暴雨天突发的应急事件提供及时、直观的决策信息。

图 4.2 积水监测

 

• 通过路灯物联网，采集城市积水最客观、最及时的的监测数据，根据一段时间内的统计数据、关键的统计字段，提供统计分析报表，为城市排

 

水相关规划管理部门，提供后期排水管道的规划改造数据分析依据，包

括排水管道的重现期分析、区域排水承载压力分析等。

• 通过路灯物联网传输给城市排水管理部门的积水智能传感检测数据，通过软件管理中心后台的积水警阀值和时间，可以对通常发生积水告警的地段进行汇总输出并进行工作建议提示，如提醒有关部门定期巡查这些区域的清淤情况等。
  1. 1. 交通流量监测应用

 

随着我国城市规模的不断地扩大，城市交通拥堵情况越来越严重，这给城市的建设者和管理者提出了一系列的难题。扩宽城市道路是解决交通拥堵的最有效的方法，但是这种方法的缺点在于占用了稀缺的土地资源、需要巨额的建设费用和较长的建设周期等。因此，基于路灯物联网对道路的交通流量进行有效监控， 合理分流是缓解交通拥堵的有效方法。来车流量检测由在道路路口安装的视频摄像头、来车视频分析仪、数据传输系统、后台软件管理中心等部分组成，路口视

频采集单元通过光纤 LAN 或 3G 无线路由器与后台系统相连接，完成数据传输， 后台管理系统收到检测到的视频数据后，执行相应的来车感应策略。

• 视频摄像头

前端视频摄像头安装监控路面附近，在无人值守环境下24小时全天候自动完成图像的采集工作。

• 来车视频分析仪

负责对摄像机提供的动态视频进行分析，采集车流量、平均速度等交通信息量。来车视频分析仪需要装在系统配电机箱。检测到来车信号后，发送指令到后台软件管理中心执行相应的策略。

• 数据传输系统

数据传输系统分成两种部署方式，光纤部署方式主要由光纤收发器，网络交换机等通讯链路共同组成，将检测到的来车信息发送到后台。无线部署方式则通过3G路由器，接上sim卡，将检测到的信息通过电信网络以无线的方式传输到后台。

1. 1. 1. 其他扩展应用

路灯物联网除了上述硬件设备外，还可方便扩展安装其他功能，例如：

 

1. 1. 1. 1. 空气温湿度传感设备：检测空气温湿度具体参数数据；
         2. 光照监测设备：加装光照传感器，实现路灯自动控制；
         3. 环境监测设备（沙尘、浓雾、PM10、土壤湿度、水位等）：加装环境监测设备，实现路灯自动控制；
         4. 多功能电能表：远程采集现场道路用电量数据。

 

1. 1. 1. 运维管理

路灯物联网的运维是一项艰巨的任务，云服务管理平台提供预警功能，能够实时的发现问题。通过平台的运维管理能够及时的通知运维人员，提供云服务管理平台的整体工作效率。此外通过平台还能查询到工单的处理状态以及问题的解决程度，为调度和指挥提供实时信息。

1. 系统管理：记录系统、操作日志、来车日志，管理个人信息。

 

1. 1. 个人信息：对用户基本信息进行管理，包括新增、修改，修改用户密码等操作；
   2. 日志信息：实时查询用户在系统后台管理系统中进行各类操作的工作日志和系统日志；
   3. 来车日志：查看来车检测操作的日志信息，包括用户对视频设备、道路区间等操作的信息。
2. 系统参数管理：系统各模块涉及的各类参数设置与管理。

 

1. 1. 集中器参数配置：集中器的系统时间、经纬度、时区、SIM 卡号码、管理员编号等参数查询和设置；
   2. 系统参数配置：可设置区间控制策略执行和回滚时间；
   3. 节能率参数配置：为每个片区制定照明策略，按照预设的控制策

 

略，对道路照明进行动态智能化管理，控制路灯(精确到单灯)在不同情况下实现多样化的道路照明场景。

1. 1. 标准体系

在路灯物联网建设过程中，标准体系的建立和实施是非常重要的一项基础性工作。统一标准是保证各类传感硬件终端设备接入、云服务统一管理平台规范化管理、路灯物联网综合传感信息共建共享的基础。通过制定路灯物联传感网建设标准和规范，对关键部分进行约定，就能从技术上、组织管理上把各方面有机的联系起来，形成一个统一的整体，确保整个智慧城市底层物联传感网框架得以维持。

1. 1. 安全体系

安全体系对业务、软件系统、数据各层面各环节的全安风险进行系统地梳理， 对路灯物联网建设及其上层传感信息应用中可能出现的信息安全侵害给出注意事项，提出解决方案，一方面可指导路灯物联网的建设，另一方面可为智慧城市各领域的传感应用接入及信息协同共享提供指引。

 

1. 1. 保障体系

路灯物联网建设作为智慧城市建设的重要支撑基础，是一项系统而复杂的工程，不仅涉及到技术实现的方法和手段，而且涉及到项目实施及运行期间各种资源的管理、调配以及后期的运营保障。为了保障路灯物联网的实施和效果，必须采取相应的保障体系来支撑，使得智慧城市路灯物联传感网体系能够长期稳定的协调发展、良性运作。其保障体系将从管理保障、支撑保障、项目管理和建成后的运营管理四个层面的组织、机制、政策、标准、资金、人才、技术等多个方面进行制定，确保路灯物联网的顺利推进和应用。

1. 实施步骤

路灯物联网的建设步骤包括：路灯物联网后台软件管理中心服务器设备安 装、集中控制器和节点控制器安装、系统接地和防雷设置、系统环境检测、现场检测与调试，以及工程验收等。建设步骤如下图所示：

图 5.1 实施步骤图

 

（1）软件管理中心服务器设备安装：对路灯物联网中的各种设备进行检查， 按照各类设备的运营情况进行统一监控和管理。可以对分采集点（控制点）进行抽样测试，搭建热备份环境。

（2）集中控制器和节点控制器安装：按路灯物联网中的具体应用管理部门的要求和配电箱接线图进行安装，将集中控制器安装于配电柜内，将电能表安装在配电柜内，具体的节点根据实际设备说明进行具体位置的安装。

（3）系统接地和防雷设置：按电力强电施工要求，进行施工，按照强电安全接地规范作业进行接地极和接地线的安装，对集中控制器进行防雷设置（一般会采用具有防雷功能的集中控制器）。

（4）系统环境检测：将感测设备的节点控制器的唯一标识导入路灯物联网后台管理中心的系统软件中，进行系统检测，包括电源检测，线路检测，并将后台软件管理系统连续开机 24 小时，直到无异常情况。

（5）现场检测与调试：对各传感设备进行有关调试工作，包括远方监控终端空载检测与调试，远方监控终端负载检测与调试；对传感设备进行手控测试和自控测试等，并进行路灯物联网示范应用的远程控制联机总调与试运行。

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