城市道路照明智慧化管理研究论文

内容简介： 毕业设计（论文） PLC交通灯电气控制设计，共17页，6857字 [摘 要]: 针对近年来城市交通的拥挤现象,特别是驾驶员违章严重、交通事故频发、车辆尾气污染等问题,介绍丁集计算机、信息、电子及通讯等众多高新技术手段于一体的智能交通指挥中心控制系统.该系统的安装及使用,大大缓解了城市道路堵塞现象、提高了道路的通行能力.减少了驾驶员违章的次数,抑制了交通事故的发生,同时对减轻车辆尾气排放,从而降低环境污染都起到了不可低估的作用. 分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合城乡交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的硬件电路设计方案。 [关键词]: 交通控制 交通灯 PLC控制机下载地址

文章从智慧灯杆的定义和应用优势入手,主要探讨了智慧灯杆在城市道路照明改造中的应用及设计中遇到的一些问题,并列举国内应用案例和海口市道路照明改造中的工程实例。

智慧城市概念源于2008年IBM公司提出的智慧地球的理念，是数字城市与物联网相结合的产物，被认为是信息时代城市发展的方向。其实质是运用现代信息技术推动城市运行系统的互联、高效和智能，从而为城市人创造更加美好的生活。

据数据显示，截至2017年底，全国超过500个城市均已明确提出或正在建设智慧城市，预计到2021年市场规模将达到18.7万亿元。可以看出，智慧城市是大势所趋。

要想建设智慧城市，首先需要建设一系列联网的基础设施，而基于分布最广泛的城市基础设施路灯灯杆做信息化、自动化的系统建设会是第一突破口。

如今的路灯早已不再是单纯的照明工具，集合照明、安防、充电、WIFI等功能的智慧灯杆成为了未来智慧城市的主要发展趋势。

对于任何事物，只有了解它的过去，才能读懂它的现在，放眼它的未来!智慧灯杆亦是如此。

智慧灯杆的诞生

智慧灯杆的出现最早可以追溯到2010年IBM所提出的智慧城市愿景。最早的智慧灯杆是德国的一家公司研发的，仅仅给普通路灯上面安装了充电桩。

智慧灯杆的成长

实际上，智慧灯杆可以分为三个时代：

1.0时代：

智慧灯杆1.0时代是当前我国大部分路灯所处阶段，主要特点是着力于路灯本身照明节能及控制功能的智能化运作。一般是通过应用电力线载波通信技术和无线GPRS/CDMA通信技术实现对路灯的远程集中控制与管理。

2.0时代：

智慧灯杆2.0时代着力于路灯灯杆的智能化运作上，即通过在灯杆上集成各种智能化设备达到智慧城市入口的功能，纳入智慧城市愿景的初步应用。

3.0时代：

智慧灯杆3.0时代主要着力点在于对路灯灯杆主动相应方面的智能开发上，灯杆可实现基于云平台的联动与交互功能。

智慧灯杆2.0时代灯杆实现了功能集成后的智能化，3.0时代则是在2.0的基础上将智能化功能向人工智能领域拓展。智慧灯杆3.0平台研发重点是对人的信息采集利用。

目前，国内正在试点或已上线运作的智慧灯杆均处于2.0时代。2.0时代的智慧灯杆一般需要满足以下两个需求：

1.节能：LED路灯相比于传统的钠灯节能超过60%，然而全球LED路灯渗透率较低，因此城市需要一盏更加节能的路灯;

2.路灯功能不再只是照明：随着5G、人工智能、物联网等技术不断进步，行业需求对路灯所承担的职责提出了更多的要求，如城市环境监测、视频监控、无线网络、紧急呼叫、充电桩等。

智慧灯杆产业的现状

目前，智慧灯杆产业这块大蛋糕所产生的市场红利正与日俱增，以待瓜分。此时，深入了解产业发展现状将会有助于企业看清前进的方向。

一、利好

1.多省政策接连出台，助力智慧灯杆建设

截止今日，2018年一共出台了超过23项有关“多杆合一”、“智慧灯杆”的政策，涉及广东、上海、湖南、吉林、重庆、江苏、陕西、广西等多个省市，每一项都彰显了政府对智慧灯杆产业的支持。如：

工业和信息化部、国务院国有资产监督管理委员会联合发布了《关于2018年推进电信基础设施共建共享的实施意见》

广东省人民政府办公厅印发了《广东省信息基础设施建设三年行动计划(2018-2020)年)》

各省市的政策不断出台，助力推进集照明控制、WIFI天线基站、视频监控管理、城区环境实时监测、紧急呼叫等功能于一体的智慧灯杆建设，形成共建共享、集约高效的城市物联感知网络建设模式，提升公共安全、城市管理、道路交通、生态环境等领域的智能感知水平。

2.城镇化加速推进，城市道路建设改造不断，带飞智慧灯杆

城镇化进程加速推进，促进智慧灯杆行业持续增长。作为城市公共市政建设的一部分，城镇化的建设将直接推动智慧灯杆行业的发展。

近年来，我国城镇化进程快速推进，城镇化率逐步提高。在2006-2017年我国城镇人口已从5.83亿增至8.13亿，城镇化率从44.34%增长至58.52%，年均增长1.18个百分点。

同时城市道路建设与改造、升级不断增加，直接带动智慧灯杆行业发展。

智慧灯杆属于城市基础设施建设，是由国家投资的公共设施建设的一部分。国家城市道路建设的投入对智慧灯杆行业的市场变化趋势有重要影响，而城市道路建设长度及面积将会直接决定智慧灯杆的市场需求。

近些年来，随着国家对于道路建设的持续投入，我国城市年末实有道路长度和面积已连续多年增加。国家统计局的数据显示，2006年，我国年末实有道路长度为24.10万公里，到2017年已达40万公里，年均增长4.4%。

3.5G时代来临，将带来1176亿元市场

按照当前三大运营商的规划，预计5G技术将在2020年正式开通商用，届时对搭载基站的智慧灯杆需求在近两年内爆发概率较大。

此外，新能源 汽车 的普及，对充电桩需求将大幅上升，而智慧灯杆，也可以作为充电桩最为便捷的载体而存在。

小基站应用场景

目前小基站部署方式主要分为室内覆盖和室外覆盖两类。而室外覆盖的具体部署方式主要有：

(1)抱杆安装：利用路边水泥杆、电表箱等即有建设进行安装

(2)楼面安装：部署一体化微站，采用与大网异频的D频段，适用于有信号遮挡的高层建设。

(3)地面安装：将直立式小基站直接部署于地面。

5G小基站室外覆盖的三种部署方式

基于智慧灯杆的安装方式是抱杆安装的典型方式，其优势如下：

(1)供电优势：小基站与路灯的结合可以共用充电装置，节约能源，解决了小基站单独部署的供电问题。

(2)管理智能：通过智慧灯杆上的传感装置，可以方便地对小基站的运行状态、温度等情况进行监测，发现异常可以及时预警，同时也可以将各类监测数据传输至云端，便于分析和利用。

(3)覆盖密集：由于单个小基站目前覆盖范围不足200米，所以需要进行密集部署才可能全面覆盖盲点，而路灯分布均匀，间距不足百米，可以帮助小基站形成密集覆盖。

(4)节省空间：小基站与路灯的结合节省了单独部署所需的空间，能很大程度降低基站部署的物业协调难度。

(5)盲点覆盖：高速公路、铁路沿线往往是信号覆盖不好的地方，采用智慧灯杆的安装方式有利于实现盲点覆盖。

截至2017年底，三大运营商合计建设4G宏基站达到389万(其中，中国移动187万，中国联通85万，中国电信117万)。

参考频谱的覆盖半径对应的基站数量，可以预测5G宏基站约为4G的2倍，而参考国外运营商在3G时代的小基站数量达到宏站数量的1.5-2倍。

综上我们预测在国内5G网络建设的前四年，小基站数量将达到1167万(389*2*1.5=1167)套，年均约292万套。

目前4G小基站平均价格在2500元左右，预计年均市场空间=292*0.25万/套=73亿元。根据小基站室外室内部署比例为8:2测算，室外小基站年年均市场规模可达58.4亿元(73*80%=58.4)。

由于小基站与智慧灯杆的完美融合，基于智慧灯杆的小基站部署是室外部署的主要形式，按照90%测算，基于智慧灯杆的小基站年均市场规模可达53亿元(58.4*90%=52.56)。

小基站本身不贵，但安装费用高昂。

目前居民楼楼面安装需要支付每年逾万元的场地租赁合同，而智慧灯杆上安装基站的成本将会大幅减少，假设初装费为1.4万元，则5G基站的安装将会带动1176亿的智慧灯杆市场(1167*0.8*0.9*1.4)，年均294亿。

中国铁塔未来4年铁塔数量预测

说到基站，不得不提下华为和中兴在移动全球伙伴大会展示的5G基站设备。

这是华为首次展示5G端到端商用系统主要设备，其中包括5G CPE、5G系列化无线基站、5G传输系统等。此外，华为还表示，届时5G小基站很可能比4G的形态更丰富一些。

与华为的展示不同，中兴此次重点呈现的是5G宏站，其中包括TD-LTE&5G Dual-Mode RRU、5G 64T64R AAU等。

中兴5G宏站

关于抱杆安装的小基站验收规范，也是众多企业关注的重点。

4.既是必然，也是未然

从智能化到智慧化，是当今世界 科技 发展的必然趋势。

南方电网节能照明事业部技术总监韦家甫在2018年中国智能照明与电源技术应用论坛暨江苏照明学术年会曾提到，LED有三次引爆，而第三次“引爆”的是城市路灯杆，是5G技术发展以及国家智慧城市规划建设引起的。

基于政策引导、大市场、大跨界、大推动力、先天的物理位置等因素，他认为第三次“引爆”是彻底的，而且有理由相信持续时间会很长。

也就是说，智慧灯杆产业的欣欣向荣既是必然，也是未然的。

二、运营模式

随着物联网、云计算、大数据等技术的发展，智慧灯杆应用涌现了无限可能。那么，当前智慧灯杆产业的运营模式是怎样的呢?影响因素又有哪些?

具体运营模式如下：

一、政府独资投资建网运营，是当前较为普遍应用的一种模式。

二、政府主导并投资，委托运营商建网运营(O&M)，对用户有利，大部分能够无偿使用。

三、政府指导并部分投资， 社会 资本投资建网运营，关键是两个主体之间的分工、协调与合作。

四、政府牵头，运营商建网(BOT)，该模式的盈利方式是以前向计时收费为主。

五、运营商独资建网运营(BOO)，建成之后网络使用权、经营权一直由运营商掌握。

六、联合建设运营，聚集产业链各环节力量，共同建设和推广。

七、联合公司化运营，公司化运转更加灵活，效率更高。

在建设运营模式选择方面：

(1)公益型、涉密型、政务类的项目需要政府主导和投资，倾向于前四种模式;

(2)投资规模大、专业跨度大、共享性要求高、专业涉及类别多的项目适合采用联合建设模式，不适合政府投资建设运营和运营商第三方独立建设运营;

(3)越来越多的智慧城市项目建设模式逐步从政府主导单一模式向 社会 共同参与、联合建设运营的多元化模式转变。

(4)主要影响因素有：项目属性、涉密性、投资规模、专业跨度、共享性和专业难易。

三、入局的企业和相关资质要求

目前，入局智慧灯杆产业的企业很多，而且并非单一行业，这些玩家来自各行各业，包括：

1.基础网络运营商

2.硬件企业(灯、杆、屏)

3.软件企业(通信、平台类企业)

4.资本、资源整合类企业等

此外，智慧灯杆产业的资质要求五花八门，同样是智慧灯杆采购项目，这边需要提供钢结构工程专业承包资质，那边则必须交出通信工程施工总承包资质。

不过这种现象也在情理之中，因为智慧灯杆的招标方“种类众多”，见仁见智，众口难调，不同的招标方决定了不同的资质要求。

总结来说，钢结构工程专业承包、城市及道路照明工程专业承包、市政公用工程施工总承包、电子与智能化工程专业承包，及通信工程施工总承包资质，这5大资质的出现频率最高。

钢结构工程专业承包资质：

钢结构专业承包资质在智慧灯杆项目中出现的频率较高，尤其是在铁塔公司发布的项目中(从2018年智慧灯杆招投标情况来看)。

获得该资质的企业超过32410家。其中一级资质共有1466家，二级资质共有7583家，三级资质有23096家。

城市及道路照明工程专业承包资质：

城市及道路照明工程专业承包资质，现在已不仅是传统照明企业的命门，同时还是智慧灯杆入场企业的“武器配置”。

据我们统计，获得该资质的企业共有17983家，其中，一级资质共796家，二级资质共2666家，三级资质共14521家。

市政公用工程施工总承包资质：

根据住建部公示信息显示，2018年企业申请市政公用工程施工总承包资质的通过率并不高，存在一定的难度系数。

现今，获得该资质的企业共有48620家，其中，获一级资质的共有3048家，二级资质为13280家，三级资质共有32291家。

电子与智能化工程专业承包资质：

获电子与智能化工程专业承包资质是“智慧类”企业的掌中宝。

该资质的企业总数为12776家。其中，一级资质共有1471家，二级资质11305家。

通信工程施工总承包资质：

对于这个资质，通信企业再熟悉不过了。不过，曾经有业内人士坦言，该资质的申请门槛较低，导致很多企业勇猛的跨界到通信行业来分一杯羹。

目前，该资质共有2193家企业获得，一级资质共有99家，二级资质共有474家，三级资质共有1620家。

四、收益来源

一般来说，在智慧灯杆运营企业的收益来源方面，主要为三个部分：

1、节能收益。

项目公司营运收益主要来源于项目实施后道路照明节省的电费支出， 社会 投资人按与政府的约定获得收益。

2、增值收益-加载设备收益。

政府可将智慧灯杆经营权授予 社会 资本方，由其挖掘运营潜力，获得增值收益。

如通过附加广告及以照明项目的路灯杆为载体设置摄像头，环境监测器，WIFI 发射站等拓展项目来收取费用。

3、增值收益-软件及服务收益。

智慧灯杆运营可由硬件产品销售转向服务导向的商业模式发展，智慧灯杆不只是赚取设备费用，而是掌握透过路灯所收集的各种数据，地方政府欲使用数据发展城市解决方案，需支付通用数据处理服务费用。

总结

总的来说，不管是从政策层面，还是从市场角度来看，智慧灯杆产业的发展已是大势所趋，必不可挡。

虽然在现阶段它仍然存在运营模式不清晰、行业标准未确定等问题，但是，我们要知道，任何产业的发展初期都会面临一系列的困扰和难题。

九层之台，起于垒土。智慧灯杆的未来蓝海或许超过我们每个人的想象。

Micrologix1000 PLC在交通灯控制上的应用 PLC技术及其在公路交通系统中的应用 用PLC实现智能交通控制 1 引言 据不完全统计，目前我国城市里的十字路口交通系统大都采用定时来控制(不排除繁忙路段或高峰时段用交警来取代交通灯的情况)，这样必然产生如下弊端:当某条路段的车流量很大时却要等待红灯，而此时另一条是空道或车流量相对少得多的道却长时间亮的是绿灯，这种多等少的尴尬现象是未对实际情况进行实时监控所造成的，不仅让司机乘客怨声载道，而且对人力和物力资源也是一种浪费。 智能控制交通系统是目前研究的方向，也已经取得不少成果，在少数几个先进国家已采用智能方式来控制交通信号，其中主要运用GPS全球定位系统等。出于便捷和效果的综合考虑，我们可用如下方案来控制交通路况:制作传感器探测车辆数量来控制交通灯的时长。具体如下:在入路口的各个方向附近的地下按要求埋设感应线圈，当汽车经过时就会产生涡流损耗，环状绝缘电线的电感开始减少，即可检测出汽车的通过，并将这一信号转换为标准脉冲信号作为可编程控制器的控制输入，并用PLC计数，按一定控制规律自动调节红绿灯的时长。 比较传统的定时交通灯控制与智能交通灯控制，可知后者的最大优点在于减缓滞流现象，也不会出现空道占时的情形，提高了公路交通通行率，较全球定位系统而言成本更低。