1 前言
公用照明设施管理是城市管理中技术含量最高、难度最大的一项工作，很大程度上反映了一个城市的经济实力、人文特色和现代化水平。ＬＥＤ亮化工程已经在各个城市占据了亮化工程主要位置，２００９年国家出台了对ＬＥＤ路灯应用扶持政策，使得ＬＥＤ路灯迅速在全国得到发展。ＬＥＤ亮化工程与ＬＥＤ路灯的迅猛发展构建了多种ＬＥＤ灯网。随着城市化进程的加快，电能消耗和电费日益高涨，我国能源问题日趋紧张。节约能源、提高利用效率是国内能源发展的主要任务之一。通过智能技术可以进一步实现城市照明与亮化的节能和提高灯网系统管理水平，达到节能、舒适、环保效果，这对缓解能源供给的紧张局面和保护环境具有非常重要的意义，同时也提高了城市建设的管理水平，满足了人们生活要求，显示了现代化城市靓丽风景，保障了市民夜间出行安全，降低交通事故发生率。总的说来城市灯光智能监控系统有以下一些优势。
（１）良好的节能效果。智能照明控制系统通过自动调节照度的方式，充分与室外的自然阳光照度结合，利用尽量少的能源达到适度的照明水平，节电效果明显，一般节电效率可达３０％以上。此外，城市灯光智能监控系统对高压
钠灯通过降低了谐波含量，提高功率因数，降低低压无功损耗，进而实现节电目的。
（２）管理维护方便、经济。从管理角度设计的城市灯光智能监控系统，注重灯光控制的管理与监控，因此设计上更加科学与自动化，因此极大减少了人工巡检等工作量，根据测算，仅从节省电能和减少人工巡检费用这两项测算：一般3～5年的时间，业主可基本收回城市灯光智能监控系统所增加的全部费用。
（３）实现多种组合照明效果。现代城市建筑中，照明已不单纯地为满足人们的视觉效果，更应该使城市更加美化，具备多种的控制方案，增加建筑物的照明艺术性，因此按时间、用途不同，而形成的不同照明效果不仅可以对预设置场景进行控制，还可以丰富的艺术照明效果，美化生活。
（４）延长灯具寿命。电网电压的波动对灯具造成的损害是非常大的，尤其是热辐射光源受干扰最大，其次ＬＥＤ光源受其影响尚未进行有效验证。城市灯光智能监控系统可以通过调压和扼流滤波方式有效地抑制电网电压的波动，进而避免了过电压和欠电压对灯具的损害。另外，城市灯光智能监控系统同时还有软启动和软关断技术，可以避免瞬间冲击电流对光源的损害。通常采用城市灯光智能监控系统，灯具的寿命通常可延长２～４倍。
２ 国内外发展状况
在欧美及日本等发达国家，早期采用石英钟控制方式，现在多采用的自适应分布式控制。基于计算机自动化集中控制的城市灯光智能监控系统逐渐得到应用，在大部分小型城市己经较为普及。国外该类产品的市场化起步较早，采用方式也多种多样，各种控制方式并存，由于采用分散控制方式，其可靠性和普及率高。随着技术的不断发展，城市灯光智能监控系统也在不断发展，目前国外对城市灯光智能监控系统的发展主要集中于基于互联网的远程监控与管理技术研究，既能保证路段照明基本需求，又能够有效节省电能，同时国外现在对“光污染”问题的研究也越来越重视，如何做到“恰到好处的适度照明”就显得非常重要。
２．１ 国内城市灯光智能监控系统技术主要发展历程
中国经济的蓬勃发展，城镇化水平不断提高，传统的城市灯光方式已经不再适应社会发展，目前国内的路灯监控系统正在处于推广应用和更新换代的发展时期。我国的城市灯光智能监控系统发展，共经历了四个阶段：
（１）二十世纪八十年代末采用２２０Ｖ强电有线的控制方式。
（２）二十世纪九十年代初期到中期利用电话线载波的控制方式。
（３）二十世纪九十年代中期至今采用２３０ＭＨｚ专用频道进行无线数传控制方式。
（４）二十一世纪初期至今采用中国移动、中国联通的短消息和ＧＰＲＳ/ＣＤＭＡ无线公网进行数据传输及ＺＩＧＢＥＥ、电力载波等短程通讯相结合的数传控制方式。
２．２ 国内目前采用的几种主要数据通信方案
第一种是采用ＲＳ４８５、ＣＡＮ总线等总线通讯技术。该方案技术上比较成熟，但是需要额外布线，可用于新建道路布线，但是对于原有路段改造实施起来难度较大。
第二种，全部采用包括ＧＰＲＳ、蓝牙、ＺｉｇＢｅｅ等方案的无线通信方式又分为几种方案。①全部采用ＧＰＲＳ通信方式成本太高，一般不会考虑；②采用ＺｉｇＢｅｅ、蓝牙等通信技术，该技术适合于网状结构系统，采用ＤＳＳＳ/Ｏ－ＱＰＳＫ调制，能够有效克服无线传输中的多径干扰问题，传输可靠性高，但在路灯网络中，所有节点分布在一条直线上，延伸至几公里甚至几十公里，因此不是ＺｉｇＢｅｅ通讯理想的拓扑结构。更为重要的是，无线方式对环境的依赖性较大，在天气恶劣的情况下会影响通信质量，而且这种通讯方式所带来的辐射问题是必须要面对的。因此ＺｉｇＢｅｅ技术应用于路灯监控系统的实际效果尚需验证。
第三种，采用电力线载波通信（ＰＬＣ，Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）技术，该方案以电力线通信技术为为依托，对外部环境的依赖性小，布线成本低。与前两种方案相比更加适用于城市灯光智能监控系统。由于城市灯光智能监控系统需要传输的数据量较少，因而对传输速率的要求不高，窄带ＰＬＣ技术就可以满足通信要求。随着信号检测技术和ＤＳＰ技术的发展完善，窄带通信如ＢＰＳＫ（二进制相移键控技术）的抗干扰能力得到很大提高，将会更加适用于ＰＬＣ网络。
３ 城市灯光智能监控系统需要解决的问题
（１）夜间由于电网电压偏高引起的耗电问题以及灯具寿命缩短问题。
（２）控制精度问题。为了既满足夜间照明功能，又能够有效节省电能，而且能够满足城市“恰到好处的照明”的要求。
（３）多种光源的混合调节与控制问题。
（４）现有控制系统的兼容问题。
（５）随着经济的发展，城市亮化工程的推进，公用照明管理已经不仅限于路灯管理，而必须把亮化装饰类照明一起考虑，因此建立城市的光照度监控网络，为公用照明提供科学控制依据非常重要。
（６）光照度网络检测与控制建模。
４ 城市灯光智能监控系统发展方向
（１）引入节能控制。管理系统从最初的现场工况监视和
开关控制功能，逐渐演化到节能＋控制功能。各种节能技术融合到监控系统中，监控系统的功能从原来单一监控功能，发展到集监控功能和节能控制于一体的新型管理系统。
（２）控制管理更细化。在传统的管理系统中，一个远程控制单元所监控的是数十盏甚至数百盏路灯。随着低压电力线载波技术的日益成熟，很多城市的路灯监控引用了单
灯控制器ＬＣＵ（Ｌａｍｐ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）。ＬＣＵ安装在每盏路灯
灯头处，可以对每盏路灯进行监控。采用电力线载波方式与电力载波调制解调器通信，将每盏路灯的工作状况传递给电力载波调制解调器，再由电力载波调制解调器转发到中央控制室，工作人员就可以确切地知道某盏路灯的工作状况。
（３）监控系统的远程化。在新型的路灯监控系统中，中央控制室直接采用公共基础通信设施ＧＰＲＳ/ＣＤＭＡ交换信息。由于ＧＰＲＳ/ＣＤＭＡ采用标准的ＴＣＰ/ＩＰ协议，这使路灯监控系统与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ衔接在一起。路灯监控系统融入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ后，传统监控系统中的中央控制室的功能被淡化了。因为融入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的路灯监控系统，允许监控人员在任何时候、从任何地方获取路灯现场的工作状况并对其实施控制。
（４）新型ＬＥＤ光源设计过程中必须将远程控制技术融入其中。
（５）解决多种控制方式的兼容性问题。目前，我国的路灯种类比较多，有高压钠灯、普通灯泡、ＬＥＤ灯等多种光源共存，而且很多街道已经采取了一定形式的控制系统，这种情况下对于原有系统的全部替换不太现实，因此如何设计能够容纳多种光源系统，能够容纳现有控制系统的方案逐渐成为人们追求的目标。
５ 城市灯光智能监控系统的基本功能
下面以石家庄某节能科技有限公司开发的“城市灯光智能监控系统”为例介绍其主要功能。
（１）对终端灯具的控制操作。管理中心可对任意选定终端进行控制，包括遥控、遥测、调光等操作。也可以按照群组、分组、单点等方式进行操作，开关灯时间表制定可以根据普通日期、节假日操作等。灯具状态显示，包括即时状态与历史运行记录等。根据设定时间段调节照度，如在后半夜调节到半载功率输出。
（２）根据天气情况、不同时期的日照情况开关灯或调节输出光通量。
（３）根据特殊照明情况调节输出光通量。如城市隧道照明场合，为了避免进入或离开隧道时视觉上的不适应，单独调节隧道口的路灯，让其光通缓变。根据特殊路段设定输出光通，如在某一路段发生事故时，输出最大光通量，以便事故处理，同时提高道路安全。
（４）报警功能。监控系统提供电流电压超限、亮灯故障等多种故障信息监测。当灯具终端系统出现类似故障时，管理中心会及时提示报警信息，并存储到数据库中以备后查。
（５）权限管理功能。权限管理功能不仅方便管理人员对值班人员的管理，也防止外部人员对终端系统的误操作，提高系统的整体安全性。
（６）地理信息功能。将地理信息系统技术应用于城市照明管理系统中，能够把图形管理和数据管理有机的结合起来，提供强大的查询、分析功能，便于站点的维护和管理，在数字地图上实时显示路灯状态，完成终端控制操作，并在终端故障时迅速定位故障位。
（７）信息综合上报系统，方便各级管理人员总结数据并定期上报。
（８）路段、区域数据分析功能，主要进行路段坏灯率统计、分析。
（９）光照度网络检测与控制模型。
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