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四、智慧路燈各子系統(tǒng)標準現(xiàn)狀研究

目前，智慧路燈處于快速發(fā)展期，現(xiàn)階段示范的產(chǎn)品已是照明、顯示屏、光伏、充電樁、傳感器、通信和軟件等產(chǎn)業(yè)的跨界合成。未來還將實現(xiàn)硬件可植入、軟件可疊加、應用可拓展等，并可能向更大的領域延伸，如智慧醫(yī)療、智慧金融、智慧體育等。

由于智慧路燈相關技術(shù)和市場尚處在不斷地發(fā)展變化中，加上跨越多個領域和需要有關管理部門的制度支撐等問題，標準化工作難度很大。上述的多個組織制定的有關智慧照明的標準都各有側(cè)重點，智慧照明標準是碎片化的。本節(jié)將對智慧路燈主要的幾個子系統(tǒng)進行標準梳理。

4.1照明子系統(tǒng)

照明子系統(tǒng)的相關標準見表1，可以分為安全標準、電磁兼容標準、性能標準(主要考核LED路燈的光學性能和燈具效能等)、環(huán)境標準、現(xiàn)場檢測(對道路的平均亮度、亮度總均勻度、亮度縱向均勻度、平均照度、照度均勻度、眩光、環(huán)境比以及功率密度等提出要求)和綜合標準。

4.2 顯示屏子系統(tǒng)

顯示屏子系統(tǒng)的相關標準見表2，可以分為安全標準、電磁兼容標準、性能標準(主要針對顏色)、環(huán)境標準(包括防水、防塵，高低溫，振動，跌落和鹽霧等)和綜合標準。目前，缺乏標準對智慧路燈用顯示屏的尺寸和最大亮度等進行規(guī)范。

4.3 光伏子系統(tǒng)

光伏子系統(tǒng)的相關標準有以下6個：

1)CQC 1602-2013光伏電源供電的LED道路和街路照明系統(tǒng)認證技術(shù)規(guī)范;

2)GB/T 9535-1998地面用晶體硅光伏組件設計鑒定和定型;

3)GB 24460-2009太陽能光伏照明裝置總技術(shù)規(guī)范;

4)GB/T 26849-2011太陽能光伏照明用電子控制裝置性能要求;

5)IEC 61730-2:2004光伏(PV)組件安全鑒定第2部分：技術(shù)要求;

6)IEC 62124:2004獨立光伏系統(tǒng)-設計驗證。其 中，GB 24460-2009標準要求， 整體結(jié)構(gòu)具有足夠的強度承受10級風荷載試驗，裝置防護等級應大于IP54，4m以上高度的燈桿應具有良好的防雷和接地保護措施，接地電阻應小于30Ω，帶電體與金屬部件之間絕緣電阻應大于2MΩ, 箱體需設計成使用專用工具才能打開的結(jié)構(gòu) [2]。

4.4 充電樁子系統(tǒng)

充電樁子系統(tǒng)的相關標準有以下5個：

1)GB/T 18487.1-2015電動汽車傳導充電系統(tǒng)第1部分：通用要求;

2)GB/T 20234.1-2015電動汽車傳導充電用連接裝置第1部分：通用要求;

3)GB/T 20234.2-2015電動汽車傳導充電用連接裝置第2部分：交流充電接口;

4)GB/T 20234.3-2015電動汽車傳導充電用連接裝置第3部分：直流充電接口;

5)GB/T 27930-2015電動汽車非車載傳導式充電機與電池管理系統(tǒng)之間的通信協(xié)議。

4.5 傳感器子系統(tǒng)

目前，用于智慧路燈的傳感器主要有MEMS(微機電系統(tǒng))傳感器、光敏傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器和溫濕度傳感器等，相關的標準并不齊全，主要有以下7個標準：

1)GB/T 7665-2005傳感器通用術(shù)語;

2)GB/T 30269.2-2013信息技術(shù)傳感器網(wǎng)絡第2部

分術(shù)語;

3)GB 10408.5-2000入侵探測器第五部分-室內(nèi)用被動紅外線探測器;

4)GB 10408.6-2009微波和被動紅外復合入侵探測器;

5)GB/T 30269.701-2014信息技術(shù)傳感器網(wǎng)絡第701部分:傳感器接口：信號接口;

6)GB/T 15478-2015壓力傳感器性能試驗方法;

7)GB/T 15768-1995電容式濕敏元件與濕度傳感器總規(guī)范。

4.6 音視頻子系統(tǒng)

音視頻子系統(tǒng)的相關標準有以下4個：

1)GB 8898-2011音頻、視頻及類似電子設備 安全要求;

2)GB 20815-2006視頻安防監(jiān)控數(shù)字錄像設備;

3)YD/T 1666-2007遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安全技術(shù)要求;

4)YD/T 1806-2008基于IP的遠程視頻監(jiān)控設備技術(shù)要求。

4.7 通信子系統(tǒng)

智慧路燈通信，從通信接入方式上，可以分為有線通信方式和無線通信方式。

有線通信主要方式為：PLC，DALI，DMX512，KNX/EIB，BACNet，RS-485和Ethernet。

無線通信主要方式為：ZigBee，WiFi，Bluetooth，Enocean，UWB， NFC，IRDA[3,4]，和NB-Iot。

本節(jié)主要對以下常用的10個通信協(xié)議的標準(或者稱之為通信規(guī)范)和5個自定義的通信協(xié)議進行梳理：

1)PLC(電力線載波):GB/Z 20177.1-2006 控制網(wǎng)絡LONWORKS技術(shù)規(guī)范 第1部分：協(xié)議規(guī)范;GB/Z 20177.2-2006控制網(wǎng)絡LONWORKS技術(shù)規(guī)范

第2部分：電力線信道規(guī)范;GB/Z 20177.3-2006控制網(wǎng)絡LONWORKS技術(shù)規(guī)范

第3部分：自由拓撲雙絞線信道規(guī)范;GB/Z 20177.4-2006控制網(wǎng)絡LONWORKS技術(shù)規(guī)范

第 4 部分：基于隧道技術(shù)在IP信道上傳輸控制網(wǎng)絡協(xié)議的規(guī)范;

2)DALI(數(shù)字可尋址照明接口)：DALI 1：GB/T 30104系列(共12個)，等同采用IEC 623861.0版本;DALI2：IEC 62386 2.0版 本， 目前已發(fā)布IEC62386-101, 102, 103, 201, 207, 208, 209, 216, 217,218, 222, 224, 301, 302, 303, 304, 332, 333等18個標準，相應的國標正在制修訂中。

3)DMX512(美國舞臺燈光協(xié)會發(fā)布的一種燈光控制器與燈具設備進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉藴?：WH/T 32-2008DMX512-A燈光控制數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議;

4)KNX: GB/T 20965-2013控制網(wǎng)絡HBES技術(shù)規(guī)范住宅和樓宇控制系統(tǒng);

5)BACNet(樓宇自動控制網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信協(xié)議):GB/T 28847.1-2012建筑自動化和控制系統(tǒng) 第1部分：概述;

GB/T 28847.2-2012建筑自動化和控制系統(tǒng)第2部分：硬件;

GB/T 28847.3-2012建筑自動化和控制系統(tǒng)第3部分：功能;

6)RS-485: TIA/EIA-485-A，485總線標準;

7)Ethernet: IEEE802.3, IEEE802.11以太網(wǎng)系列標準，無線局域網(wǎng)系列標準;

8)ZigBee：IEEE802.15.4通信協(xié)議，GB/T 15629.15-2010信息技術(shù)系統(tǒng)間遠程通信和信息交換局域網(wǎng)和城域網(wǎng)特定要求第15部分：低速無線個域網(wǎng) (WPAN) 媒體訪問控制和物理層規(guī)范(修改采用IEEE802.15.4：2006);

9)WiFi：IEEE 802.11a/b/g/n通信協(xié)議;無應用層協(xié)議;Allseen 聯(lián)盟成立智能照明工作組，正在定義應用層協(xié)議;

10)Bluetooth: IEEE802.15.1：物理層和MAC層規(guī)范;無應用層協(xié)議。

5個自定義通信協(xié)議：

1)TALQ技術(shù)規(guī)范1.0.2版(中央控制管理系統(tǒng)軟件接口協(xié)議);

2)GB/T 34923.6-2017路燈控制管理系統(tǒng)第6部分：通信協(xié)議技術(shù)規(guī)范;

3)CJJ/T 227-2014城市照明自動控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范附錄A城市照明自動控制系統(tǒng)通信協(xié)議要求;

4)GB/T 35255-2017LED公共照明智能系統(tǒng)接口應用層通信協(xié)議;

5) 深圳市LED產(chǎn)業(yè)標準聯(lián)盟發(fā)布的SQL/LSA004.3-2011LED路燈智能照明技術(shù)規(guī)范第3部分：應用層通信協(xié)議。

4.8 軟件子系統(tǒng)

軟件子系統(tǒng)大體可分為嵌入式軟件和管理服務平臺。

關于嵌入式軟件，相關標準主要有如下4個：

1) GB/T 28169-2011嵌入式軟件C語言編碼規(guī)范;

2) GB/T 28171-2011嵌入式軟件可靠性測試方法;

3) GB/T 28172-2011嵌入式軟件質(zhì)量保證要求;

4) GB/T 30961-2014嵌入式軟件質(zhì)量度量;

位于后臺的管理服務平臺是整個智慧路燈系統(tǒng)的大腦，它通過對智慧路燈采集而來的大數(shù)據(jù)進行分析處理，可以有效地應對城市管理中節(jié)能環(huán)保、道路交通、市民服務等諸多公共問題，甚至協(xié)助打擊犯罪。智慧更多地體現(xiàn)在軟件上。國際上，大公司不但重視智慧路燈的硬件投入，更加重視軟件的開發(fā)，如Philips建立了citytouch 云平臺，GE建立了Predix云平臺，并在網(wǎng)絡安全方面投入大量的人力和物力，寄希望于基于云平臺的大數(shù)據(jù)挖掘來提供服務，如GE在圣地亞哥的智慧路燈項目已提供實時交通信息、停車引導和槍聲檢測等服務。

與國際大公司相比，國內(nèi)的智慧照明公司重視硬件的投入，不太重視后臺的軟件，尤其是安全考量和研發(fā)投入較少。這些智慧路燈產(chǎn)品在大范圍投入市場后，可能會被安全漏洞摧毀，且漏洞一旦暴露，后期的修復升級成本極高。

2016年央視3?15晚會上揭露大批智能硬件安全漏洞，如大疆無人機被劫持、智能樓宇系統(tǒng)被惡搞、智能家居被隨意控制、智能攝像頭使用戶隱私全無和智能Pos機盜刷銀行卡等。這部分曝光非常有前瞻性，把智能設備的安全隱患擺到消費者面前，不僅是給這個領域的公司、創(chuàng)業(yè)者以及嘗鮮的用戶提了個醒，也給這個飛速發(fā)展智能硬件行業(yè)扎了一針預防針。

關于網(wǎng)絡安全，相關標準主要有如下11個：

1)GB 17859-1999計算機信息系統(tǒng)安全保護等級劃分準則

2)GB/T 25068.1-2012信息技術(shù)安全技術(shù)IT網(wǎng)絡安全第1部分：網(wǎng)絡安全管理;

3)GB/T 25068.2-2012信息技術(shù)安全技術(shù)IT網(wǎng)絡安全第2部分：網(wǎng)絡安全體系結(jié)構(gòu);

4)GB/T 25068.3-2010信息技術(shù)安全技術(shù)IT網(wǎng)絡安全第3部分：使用安全網(wǎng)關的網(wǎng)間通信安全保護;

5)GB/T 25068.4-2010信息技術(shù)安全技術(shù)IT網(wǎng)絡安全第4部分：遠程接入的安全保護;

6)GB/T 25068.5-2010信息技術(shù)安全技術(shù)IT網(wǎng)絡安全第5部分：使用虛擬專用網(wǎng)的跨網(wǎng)通信安全保護;

7)GB/T 20270-2006信息安全技術(shù)網(wǎng)絡基礎安全技術(shù)要求;

8)GB/T 25069-2010信息安全技術(shù)術(shù)語;

9)GB/T 2887-2000電子計算機場地通用規(guī)范;

10)GB/T 29234-2012基于公用電信網(wǎng)的寬帶客戶網(wǎng)絡安全技術(shù)要求;

11)SQL/LSA 004.4-2012 LED路燈智能照明技術(shù)規(guī)范第4部分：信息安全。

4.9 電磁兼容

電磁兼容包括了諧波、電壓波動和閃爍、無線電騷擾特性的限值和測量方法、抗擾度、靜電放電抗擾度、浪涌抗擾度和射頻場感應的傳導騷擾抗擾度等項目。目前，智慧路燈的各個硬件子系統(tǒng)都有相應的 EMC標準，但缺少整機的EMC標準。

4.10 現(xiàn)場驗收

4.10.1燈桿

燈桿相關標準有2個：

1) QB/T 5093.1-2016燈桿第1部分：一般要求;

2) QB/T 5093.2-2016燈桿第2部分：鋼質(zhì)燈桿。以上2個燈桿標準主要對燈桿的機械性能進行考核，如尺寸及公差、檢修門耐沖擊性能、外殼防護等級、抗風和

耐腐蝕等。

4.10.2設計

設計相關標準有5個：

1)CJJ 45-2015城市道路照明設計標準;

2)CJJ/T 227-2014城市照明自動控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范;

3)CJJ 89-2012城市道路照明工程施工及驗收規(guī)程;

4)DG/TJ 08-2182-2015道路LED照明應用技術(shù)規(guī)范;

5)DG/TJ 08-2033-2008道路隧道設計規(guī)范。

五、智慧路燈標準體系框架探討

智慧路燈是跨界融合的復雜系統(tǒng)，標準體系尚未建立，本節(jié)在梳理智慧路燈各子系統(tǒng)標準現(xiàn)狀的基礎上，參考照明行業(yè) [5-11] 和其他行業(yè) [12-14] 的標準體系以及相應的國家標準 [15]，提出了智慧路燈系統(tǒng)標準體系框圖，如圖5所示。

由于智慧路燈融合了微基站、視頻探頭、多媒體屏、信息交互屏、太陽能光伏、傳感器以及LED照明于一體，智慧路燈系統(tǒng)是跨領域的多維復雜系統(tǒng)，具備全新城市照明系統(tǒng)CityPad的功能，是智慧城市的重要載體，這就涉及多部門的管理協(xié)調(diào)，因此智慧路燈系統(tǒng)標準急需強有力的外部支撐。如顯示屏是否能放置在主干道的路燈上，屏幕尺寸和最大亮度的要求是什么這都需要管理部門給出明確的規(guī)范。如智慧路燈底部箱體安裝空間較為局促，需制定相應標準將底部箱體進行分倉設計，高低壓設備和線路進行分倉安置，保證設備和檢修人員的安全 [16]。

對于智慧路燈系統(tǒng)的基本功能，至少應有遠程控制、故障報警和巡檢功能。

對于評價指標，應從節(jié)能、健康、安全和舒適等角度來綜合考量，如系統(tǒng)效率、中間視覺效應和光生物效應等。對于子系統(tǒng)的內(nèi)部支撐，應對多功能燈桿的機械強度進行考核，并規(guī)范各子系統(tǒng)的電源線(如220V AC 和12V/24V DC等)和控制線，以及子系統(tǒng)之間交互的接口協(xié)議、接線和測試方法等，再對組件間的電磁兼容進行測試。對于現(xiàn)場驗收，應對智慧路燈的基本功能進行測試，并對系統(tǒng)可靠性和網(wǎng)絡可靠性進行考核，如通信丟包率、無線同頻干擾和中繼測試等。

對于管理，可以分成設施監(jiān)控、設施管理、生產(chǎn)管理、亮燈策略管理和監(jiān)控數(shù)據(jù)管理等，服務于路燈行業(yè)管理部門以及行政管理部門等用戶 [17]。

對于大數(shù)據(jù)采集、分析、處理，大數(shù)據(jù)可以包括溫度、濕度、光照、電壓、電流、PM2.5、噪聲、雨量、風速、車流、地震、地下管網(wǎng)、窨井蓋等。