智慧灯杆:我沉思若干毫秒,感觉这里要有光

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  节能减排已经成了新的风尚与趋势。不少人都在用一些简单而有效的方式为可持续发展出力:例如随手关上厕所里的灯,换用更节能的灯管。

  的确,中国照明用电占总发电量的20%左右。但在全部的照明用电里,有30%是被街上的路灯消耗掉的。

  传统路灯的控制系统是在配电箱中加个定时设备,晚上的某个固定时段打开,到了早晨天亮了再关掉。面对季节更替导致的日出日落时间变化或异常天气,只能让工人逐个操作路灯。且这种路灯也不会管某些路面彻夜都没几辆车,自顾自明晃晃地亮到天亮,浪费一晚上的电。

  因此,城市规划人员和工程师们也在竭力让路灯变得更智能,避免不必要的电力浪费。

  让我们来看看智能路灯可以多有用~

  PS:文末还有未来路灯畅想漫画哟~

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  要让路灯聪明起来,对自己“明暗自知”,总是和感应技术分不开的。

  路灯的感应控制设计方向通常有两个:第一个是根据光照条件来感应调节,第二个则是对车辆和行人进行感应调节。
两种调节方式本身都不难理解,光控调节技术就是要让路灯能够识别周围的自然光变化。天要是暗了它就得亮起来,天亮了它就得自动“下班”。
这通常是通过光敏原件来实现的,例如光敏电阻、光敏二极管和光敏三极管。他们的工作原理细节上稍有不同,简单来讲都是受到一定强度的光照后,能够改变阻值、激发载流子以便接通或断开电路,让灯根据实际情况亮起来或熄掉。
其中光敏三极管除了能将光信号转化为电信号外,还能放大电信号,因而相对更灵敏。再借助PID等优秀的控制系统减少误差,路灯对光照的反应会更为精确。

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采用光敏电阻控制的路灯自动点熄路灯

图源:基于无线网络的智能路灯控制系统设计论文

  除了按时按需上下班外,人们对光控路灯还衍生出一些实用的需求——它最好还要能顺便感知能见度,调整灯光的颜色。当遇见大雾天或者雨天,它要从普通白光变为能够透过雾气的黄光。

  第二种对车辆和行人进行感知的路灯以服务对象为本——当感应器发现路面上空无一人,它便会调整到一个较低的亮度节省电力(大概是原本亮度的1/3-1/2),当检测到有车辆即将行使到这条道路上,它便将亮度提前调回正常水平,等车辆离开了再暗下来。

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图源:谷歌

  值得注意的是,感应路灯和家门口蹬一脚就会亮的感应灯不同,它必须设置一个提前量,而不是当车辆到它眼门前了才忽然亮起。那样的话过大的明暗对比会形成失能眩光(Disabilityglare),影响人的视力从而造成危险。

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(一个闪瞎狗眼的路灯,它就像对面车道不合时宜的远光灯一样令人目眩,图源:lrc.rpi.edu)
试想当你进入一条道路,沿街路灯按顺序逐渐点亮,是不是有种被夹道欢迎的自豪感?

  不过在能源利用这件事情上既要节流也要开源,为路灯加装太阳能电池板就是个不错的选择。

尽管太阳能利用率会受当地气候条件的制约,但我国总体而言是太阳能资源相当丰富的国家,绝大多数地区年平均日辐射量在4kWh/m2?天以上,西藏地区更是最高达7kWh/m2?天。至少对于照明亮度要求较低的郊野道路,太阳能路灯的效率值得期待。

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图源:谷歌

  除了硬件外,人们也在开发软件使得城市照明系统可视化、更便于控制。软件系统会配合物联网与GPS,精确定位每条街上的每个路灯,掌握它们的工作状况。

  我国现有的路灯照明设施的管理工作主要采用人工巡查模式,随着路灯规模的増大,路灯管理需要投入大量的人力、物力和财力。不但低效且会对人们的出行和生活带来烦恼。
倘若能对路灯进行实时监控,可以大大减少人工巡查的庞大工作量,效率也更高——哪个灯坏了或者没有正常工作,不用等周围的居民投诉才知道,立马可以定点抢修。
例如荷兰阿姆斯特丹和美国洛杉矶的部分区域,都已经用上了类似的技术。德国的Dail4Light照明控制系统就更细致入微了:市民可以通过手机输入相应街道的代码来点亮街灯。

  根据Navigant Research 的一份新报告显示,2017年全球智能路灯市场价值将达到6.1 亿美元,到2026 年将增长到69
亿美元,智慧路灯占城市路灯的市场份额预计将从2017 年的2%増长到2026 年的20%左右。
城市路灯作为城市重要基础设施,会遍布城市所有的交通网络。人们会将为了让路灯更智能而为它添加更多的电子元件:例如摄像头,温湿度计,分贝仪,或者安装能够检测空气质量的设备。更贪心一点还要让它承担wifi服务,辅助交通流量监控等重任。
总之,默默为大家服务的路灯除了自身的光亮外,会为城市增添更多的“色彩”。

  让我们跟着shi密斯先生

  一起来感受下未来的智能路灯带来的便捷吧~

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