2024年8月9日发(作者：乙元槐)

基于物联网技术的城市路灯智能控制系

统设计

摘要：随着物联网技术的不断发展和深入应用，科学技术快速发展，如今人

类对于城市路灯智能控制系统的要求已不再是传统、简单的视觉层面的明暗表现，

而是变为对富有美感、极具智能化照明方案的极致追求。当下LED路灯照明已进

入智能时代，但是，传统的路灯照明系统功能单一、能耗高、线路烦琐，无法满

足智慧生活高品质要求。物联网的出现，让城市路灯智能控制系统设计可实现精

准控制、实时监测、智能照明的智慧系统控制策略，因此，本文基于物联网技术

的城市路灯智能控制系统设计进行了重点分析。

关键词：物联网技术；城市路灯；智能控制系统设计

引言

物联网技术应用与城市路灯智能控制系统设计能有效降低城市照明系统控制

和维护的复杂性，物联网智能路灯可实现所有道路照明的全自动控制，节能效果

显著，并可减少监控各个子系统所需的人力，具有很强的兼容性和扩展性，通过

集成其他子系统实现城市照明亮化之外的更多城市管理功能，满足不同城市的需

求，是一项值得大力推广的技术。

1物联网技术的概述

物联网技术通过利用信息传感设备，如射频识别和激光扫描器等，实现物体

与互联网的连接，能够对其进行智能化识别和监控。物联网技术涉及多个领域，

这些技术在不同的行业往往具有不同的应用需求和技术形态。物联网的技术构成

主要包括了感知与标识技术、网络与通信技术、计算与服务技术以及管理与支撑

技术等。物联网（IoT）网络架构是由红外感应器、射频识别器（RFID）、激光

扫描器、GPS/北斗定位器等信息传感设备组成的。按照业界已定义标准协议或事

实标准，针对将任何物品通过网络连接到互联网实现信息的交换及通信，通过互

联网完成物品的智能化识别、定位、监控和管理，强调互联网链接的所有对象都

拥有唯一的地址，并通过有线或无线网络进行通信。

物联网在各领域的需求主要体现在：（1）大规模设备连接到网络进行数据

传输业务，对数据传输带宽要求相对较高，如电力系统能源调控等；（2）对数

据通信和传输的超高可靠性、超低时延要求，如电力系统控制类业务；（3）对

设备的低功耗和低成本要求，以满足行业部署环境、更新改造需要；（4）后台

智能化处理数据，前端可视化反馈结果，以满足场景化、易用化。

2城市路灯智能控制系统设计需求分析

城市路灯智能控制系统设计的需求首先要求方便实现规模化，网络覆盖要均

衡。其次是要有足够的个性，能应对各种特殊情况，如天气突变、重大事件、节

假日;受季节、天气自然环境和人为因素影响。此外，城市路灯智能控制系统设

计还需满足智慧运维的要求，目前路灯的故障监测主要靠人工，缺乏主动性、及

时性和可靠性;对路灯的运行状况无法实现实时、准确、全面地监控;而智慧运维

要求具备复杂场景联动、单个路灯的实时控制、大规模路灯的分组控制等，支持

多场景一键切换，从而实现跨街多场景区联动。

3城市路灯智能控制系统设计中物联网技术的优势和价值

3.1降低综合投资

（1）一网多用:融合物联网构建的物联末梢网络，同时实现了智能照明、安

全预警、安防报警、实时巡更、视频联动、抄表计量、环境监测、能耗监测、动

力环境监测等传统智能化设计中的十余项强弱电功能。（2）一网多能:物联基础

网络与强弱电系统、机电设备、安防设备等实现了综合智能化一体化融合，避免

了重复建设。（3）简化平台:物联网末梢网络具有节点级的“雾计算”能力，大

部分自治、协同、智能功能在现场通过分布式智能实现，简化了整个综合管控平

台的架构和设计。（4）节省建安成本:融合物联网取消了传统的有线控制回路，

极大简化了供电回路和配电设施。

3.2降低运行成本、方便维护

（1）减少操作人员:物联网实现了所有公共区域照明等设备的全自动控制，

日夜模式全自动切换、节假日模式自动转换，无需人工干预，可以减少甚至取消

现场的操作人员。（2）减少运维人员:实时监测、上报设备运行状态及故障，可

以实现自动派单及时进行维护，极大地减少人力、提升效率、降低成本。（3）

降低运营能耗:物联网通过高效光源、动态调光、智能控制，智能照明综合节能

率高达80%以上;通过融合人体传感器、视频摄像头等，实现照明等设备与区域动

态人流、天气、环境等动态信息的智能化协同控制，有效降低园区运行能耗;通

过对整个道路路灯的实时动态监测，可以优化运行流程，实现节能降耗;典型公

共区域，节能投资回报周期不到2年。（4）降低通信成本:物联网智能道路，通

过道路上的基础设施自身构建的广域私有末梢网络，工作在国家标准授权的免费

频道/信道上，无需缴纳网络使用费用，也不会产生网络流量费用，即可实现整

个路网路灯的管控、状态采集。

4基于物联网技术的城市路灯智能控制系统设计策略

4.1硬件功能设计

（1）现场控制智能硬件

基于物联网架构的智能照明系统现场控制智能硬件主要负责的工作内容是：

采集信息感知层的相关信号；按照系统预设阈值和用户的控制决策指令，对各类

使用场景中的智能LED灯进行远程和现场智能控制；作为远程服务器终端，对系

统智能网关硬件模块上传的控制命令信息进行分析和存储，从而实现对智能LED

灯的调控。在基于物联网技术的城市路灯智能控制系统设计过程中，同时还在现

场控制智能硬件的信息感知层设计了异常报警功能模块，系统的信息感知层通过

收集异常故障信息，主动发起通信，通过Wi-Fi即可实时给用户或者安全操作员

及时发送相关的故障信息及报警指令。

（2）信息感知与采集模块

信息感知层主要工作是采集现场周围的环境信息，然后针对城市路灯环境中

采集到的信息进行预处理，并实时传给现场控制智能硬件模块，经过对感知信息

的进一步处理与分析，实现对LED照明系统的智能化控制。城市路灯智能控制系

统的物联感知层可同时感知智能家居周围环境中的红外信号、光敏源、声音源、

人体健康信息等，基于感知层的数字传感器，采集上述信息，然后通过与控制器

相连接，从而直接经过串口进行相关数据传送

4.2软件控制流程设计

智能系统软件模块分别与城市路灯智能控制系统物联网架构中的感知层、控

制层、网络层和应用层相对应，城市路灯智能控制系统可同时支持ZigBee、以太

网、DMX512、Wi-Fi、DALI、PLC等多种通信协议，该通信协议接口简单，可预设

不同的用户情境模式，并支持远程访问，可对智能LED灯组进行分别控制，较好

地覆盖和满足了现代人工智能照明领域所有的智能照明控制功能。

结束语

作为智慧城市建设中的中流砥柱，城市路灯智能控制系统是智慧城市发展的

必然趋势。以城市路灯智能控制系统作为智慧城市建设的关键载体，可避免重复

建设造成的资源浪费，如何管理好城市路灯，充分发挥城市道路顺畅、安全通行

的社会效益和降低运营成本，提高经济效益，是项目建设中需要审慎思考的重要

部分。

参考文献

［1］李陆峰．基于物联网感知层的公共设施运营节能研究［R］．北京:首

届全国建筑智能化技术交流大会，2021．

［2］祝鹏，王燕峰，黄吉文，等．住宅型地下车库的照明节能改造

［J］．智能建筑电气技术，2009，3(6):49-54．

［3］李洵，王燕峰，黄吉文，等．DALI照明控制应用研究［J］．智能建筑

电气技术，2009，3(6):46-48．

［4］李洵，王燕峰，黄吉文，等．一种室内无线照明控制网络的实现方式

［J］．智能建筑电气技术，2009，3(1):84-87．

［5］张家英．基于物联网的智慧路灯系统设计［J］．电子技术与软件工程，

2017(22):103-104．

2024年8月9日发(作者：乙元槐)

基于物联网技术的城市路灯智能控制系

统设计

摘要：随着物联网技术的不断发展和深入应用，科学技术快速发展，如今人

类对于城市路灯智能控制系统的要求已不再是传统、简单的视觉层面的明暗表现，

而是变为对富有美感、极具智能化照明方案的极致追求。当下LED路灯照明已进

入智能时代，但是，传统的路灯照明系统功能单一、能耗高、线路烦琐，无法满

足智慧生活高品质要求。物联网的出现，让城市路灯智能控制系统设计可实现精

准控制、实时监测、智能照明的智慧系统控制策略，因此，本文基于物联网技术

的城市路灯智能控制系统设计进行了重点分析。

关键词：物联网技术；城市路灯；智能控制系统设计

引言

物联网技术应用与城市路灯智能控制系统设计能有效降低城市照明系统控制

和维护的复杂性，物联网智能路灯可实现所有道路照明的全自动控制，节能效果

显著，并可减少监控各个子系统所需的人力，具有很强的兼容性和扩展性，通过

集成其他子系统实现城市照明亮化之外的更多城市管理功能，满足不同城市的需

求，是一项值得大力推广的技术。

1物联网技术的概述

物联网技术通过利用信息传感设备，如射频识别和激光扫描器等，实现物体

与互联网的连接，能够对其进行智能化识别和监控。物联网技术涉及多个领域，

这些技术在不同的行业往往具有不同的应用需求和技术形态。物联网的技术构成

主要包括了感知与标识技术、网络与通信技术、计算与服务技术以及管理与支撑

技术等。物联网（IoT）网络架构是由红外感应器、射频识别器（RFID）、激光

扫描器、GPS/北斗定位器等信息传感设备组成的。按照业界已定义标准协议或事

实标准，针对将任何物品通过网络连接到互联网实现信息的交换及通信，通过互

联网完成物品的智能化识别、定位、监控和管理，强调互联网链接的所有对象都

拥有唯一的地址，并通过有线或无线网络进行通信。

物联网在各领域的需求主要体现在：（1）大规模设备连接到网络进行数据

传输业务，对数据传输带宽要求相对较高，如电力系统能源调控等；（2）对数

据通信和传输的超高可靠性、超低时延要求，如电力系统控制类业务；（3）对

设备的低功耗和低成本要求，以满足行业部署环境、更新改造需要；（4）后台

智能化处理数据，前端可视化反馈结果，以满足场景化、易用化。

2城市路灯智能控制系统设计需求分析

城市路灯智能控制系统设计的需求首先要求方便实现规模化，网络覆盖要均

衡。其次是要有足够的个性，能应对各种特殊情况，如天气突变、重大事件、节

假日;受季节、天气自然环境和人为因素影响。此外，城市路灯智能控制系统设

计还需满足智慧运维的要求，目前路灯的故障监测主要靠人工，缺乏主动性、及

时性和可靠性;对路灯的运行状况无法实现实时、准确、全面地监控;而智慧运维

要求具备复杂场景联动、单个路灯的实时控制、大规模路灯的分组控制等，支持

多场景一键切换，从而实现跨街多场景区联动。

3城市路灯智能控制系统设计中物联网技术的优势和价值

3.1降低综合投资

（1）一网多用:融合物联网构建的物联末梢网络，同时实现了智能照明、安

全预警、安防报警、实时巡更、视频联动、抄表计量、环境监测、能耗监测、动

力环境监测等传统智能化设计中的十余项强弱电功能。（2）一网多能:物联基础

网络与强弱电系统、机电设备、安防设备等实现了综合智能化一体化融合，避免

了重复建设。（3）简化平台:物联网末梢网络具有节点级的“雾计算”能力，大

部分自治、协同、智能功能在现场通过分布式智能实现，简化了整个综合管控平

台的架构和设计。（4）节省建安成本:融合物联网取消了传统的有线控制回路，

极大简化了供电回路和配电设施。

3.2降低运行成本、方便维护

（1）减少操作人员:物联网实现了所有公共区域照明等设备的全自动控制，

日夜模式全自动切换、节假日模式自动转换，无需人工干预，可以减少甚至取消

现场的操作人员。（2）减少运维人员:实时监测、上报设备运行状态及故障，可

以实现自动派单及时进行维护，极大地减少人力、提升效率、降低成本。（3）

降低运营能耗:物联网通过高效光源、动态调光、智能控制，智能照明综合节能

率高达80%以上;通过融合人体传感器、视频摄像头等，实现照明等设备与区域动

态人流、天气、环境等动态信息的智能化协同控制，有效降低园区运行能耗;通

过对整个道路路灯的实时动态监测，可以优化运行流程，实现节能降耗;典型公

共区域，节能投资回报周期不到2年。（4）降低通信成本:物联网智能道路，通

过道路上的基础设施自身构建的广域私有末梢网络，工作在国家标准授权的免费

频道/信道上，无需缴纳网络使用费用，也不会产生网络流量费用，即可实现整

个路网路灯的管控、状态采集。

4基于物联网技术的城市路灯智能控制系统设计策略

4.1硬件功能设计

（1）现场控制智能硬件

基于物联网架构的智能照明系统现场控制智能硬件主要负责的工作内容是：

采集信息感知层的相关信号；按照系统预设阈值和用户的控制决策指令，对各类

使用场景中的智能LED灯进行远程和现场智能控制；作为远程服务器终端，对系

统智能网关硬件模块上传的控制命令信息进行分析和存储，从而实现对智能LED

灯的调控。在基于物联网技术的城市路灯智能控制系统设计过程中，同时还在现

场控制智能硬件的信息感知层设计了异常报警功能模块，系统的信息感知层通过

收集异常故障信息，主动发起通信，通过Wi-Fi即可实时给用户或者安全操作员

及时发送相关的故障信息及报警指令。

（2）信息感知与采集模块

信息感知层主要工作是采集现场周围的环境信息，然后针对城市路灯环境中

采集到的信息进行预处理，并实时传给现场控制智能硬件模块，经过对感知信息

的进一步处理与分析，实现对LED照明系统的智能化控制。城市路灯智能控制系

统的物联感知层可同时感知智能家居周围环境中的红外信号、光敏源、声音源、

人体健康信息等，基于感知层的数字传感器，采集上述信息，然后通过与控制器

相连接，从而直接经过串口进行相关数据传送

4.2软件控制流程设计

智能系统软件模块分别与城市路灯智能控制系统物联网架构中的感知层、控

制层、网络层和应用层相对应，城市路灯智能控制系统可同时支持ZigBee、以太

网、DMX512、Wi-Fi、DALI、PLC等多种通信协议，该通信协议接口简单，可预设

不同的用户情境模式，并支持远程访问，可对智能LED灯组进行分别控制，较好

地覆盖和满足了现代人工智能照明领域所有的智能照明控制功能。

结束语

作为智慧城市建设中的中流砥柱，城市路灯智能控制系统是智慧城市发展的

必然趋势。以城市路灯智能控制系统作为智慧城市建设的关键载体，可避免重复

建设造成的资源浪费，如何管理好城市路灯，充分发挥城市道路顺畅、安全通行

的社会效益和降低运营成本，提高经济效益，是项目建设中需要审慎思考的重要

部分。

参考文献

［1］李陆峰．基于物联网感知层的公共设施运营节能研究［R］．北京:首

届全国建筑智能化技术交流大会，2021．

［2］祝鹏，王燕峰，黄吉文，等．住宅型地下车库的照明节能改造

［J］．智能建筑电气技术，2009，3(6):49-54．

［3］李洵，王燕峰，黄吉文，等．DALI照明控制应用研究［J］．智能建筑

电气技术，2009，3(6):46-48．

［4］李洵，王燕峰，黄吉文，等．一种室内无线照明控制网络的实现方式

［J］．智能建筑电气技术，2009，3(1):84-87．

［5］张家英．基于物联网的智慧路灯系统设计［J］．电子技术与软件工程，

2017(22):103-104．