关键词：城市照明 开关控制 时控 光控 经纬
引言：随着现代城市规模的不断扩展，城市照明这一市政基础设施也紧随其后，城市规模的扩张速度决定了城市照明设施的发展速度。城市照明中路灯的智能开关控制分别经历了时控、经纬仪、集中控制系统三个阶段。目前全国各地的城市照明基本上都进入了集中智能控制模式，采用的开关灯方式也各有不同，目前最为合理的开关灯方式是基于经纬时间的光控开关方式，但该方式受城市范围、地理环境和运行环境的影响也有一定缺陷，针对这些问题，在现有基础上提出一些解决方案。
引言：随着现代城市规模的不断扩展，城市照明这一市政基础设施也紧随其后，城市规模的扩张速度决定了城市照明设施的发展速度。城市照明中路灯的智能开关控制分别经历了时控、经纬仪、集中控制系统三个阶段。目前全国各地的城市照明基本上都进入了集中智能控制模式，采用的开关灯方式也各有不同，目前最为合理的开关灯方式是基于经纬时间的光控开关方式，但该方式受城市范围、地理环境和运行环境的影响也有一定缺陷，针对这些问题，在现有基础上提出一些解决方案。
一、目前现有集中控制系统中开关灯方式
1.时间控制方式：部分小规模城市的道路照明以及景观照明等照明设施的开关动作虽然已通过集中控制系统进行统一操作了，但是其操作还是通过时间设定的方式进行的，需要每周更新发送最新的开关灯时间，而且开关灯的时间是相对固定的。
2.光照度控制方式：时间控制方式的相对固定在一定基础上做到了稳定可靠，但是在天气发生变化的时候就显现出灵活性不够的缺点了。比如在盛夏季节白天发生雷雨天气时，四周如同“黑夜”一样，照度严重不足时，路灯就应该提前开启，这时候时控方式就无法做到，只有光控方式可以随时根据天气情况灵活执行开关灯。光控方式虽然可以灵活开关灯，但是作为集中控制系统来说，如果开关灯控制信号受到干扰时，就会造成路灯开关发生误操作，而产生新的可靠性问题。
3.光控时控相结合方式：通过向集中控制系统的终端预设经纬时间来作为可靠性的保障前提下，在一定时间范围内使用光控方式是目前较为先进和科学的控制模式。这个时间范围根据各地的气候条件和掌握的天气规律来设置，一般以经纬时间作为基础，前后十分钟至一个小时内都可以给光控信号赋予优先权，如果光照条件受到干扰，还有窗口时间作为最后保障。这样既避免了时控方式的机械性，也弥补光控方式的可靠性。
二、光控方式的缺陷
针对目前集中控制系统采用的光控部分，笔者在使用经历中，发现光控方式存在的一些缺陷，这些缺陷使得光控方式在一定程度上还不能满足人性化和智能化的要求。
1.设计缺陷
现在的光控方式基本上都是增加一个光控探头（光线传感器）作为开关灯的动作判定者，通过设定一个开关阀值来作为动作标准。光控探头内部设计针对光敏元件又有单点评测式和多点评测式这两种。如（图一），单点评测式能感知基座下方所有方向的光线，但是随着光线与水平面夹角的不断减小，光线的入射角不断增大，光线强度的测量准确度随之降低，这样测出来的光线强度值受采光方向限制，相对来说只能对正下方的路面反射光做出准确判定；多点评测式（图二）将四个光线传感器以90°角差分别指向水平四个方向，这种综合测量出来的数值一般是对采样数据的进行算术平均法处理后得到一个平均值，评测出的结果以水平方向光线为主，虽然更为 接近视觉感观，却忽视了最主要的正下方路面反射光线的效果。
2.设置缺陷
2.1安装位置的不合理。一般来说光控探头的位置最好选定在较为空旷，无建筑物影子干扰，不受周围环境光线干扰，便于清洁维护的地方。目前多数情况是根据监控室的地点选定在楼房顶部，这样虽然可以避免上述不利条件，但是这种环境下的照度不能真实反映道路路面照度情况，也不能反映楼宇林立的城市中环境亮度给人的真实感觉；也有一些是安装在楼房外墙上，这样虽然测量结果更接近于人的感觉，但是容易受汽车灯光和其他建筑灯光的干扰。
2.2地理环境的影响。如（图三），该图是北回归线以北的某城市等高线地形图，可以看出该城市沿河而建。东部老城区因为处于峡谷地形且南面山坡陡峭，相对西北方向平坦开阔地带的新城区而言，较显得天黑较早，且天亮时间较晚，而该市路灯监控中心设置在西北角，光控探头也设置在监控中心，这样以来，同样的开关灯照度值在东南方向和西北方向相差约4～6分钟，给人的感觉就是一边都全黑了还没开灯，而另一边天还有点亮度就提前开灯了。
3.运行缺陷
在实际运行过程中，夏季的雷雨天气容易出现白天变“黑夜”的现象，如果城市地形特殊，局部地区已经如夜间一样黑暗了，而光控探头所在位置又不在“黑夜”区域，这个时候的“黑夜”地区路灯是无法正常开启的。
三、解决方法
1.光控探头优化
光控探头的设计可以优化组合多点评测式和单点评测式的优点，改良出综合评测式探头如（图四），并在基座或者衬板上安装半球形的磨沙玻璃罩，调整照射到感光元件上各个方向的光线均匀度。正下方光线一般是路面的反射光线，而水平方向的光线强度要略强于正下方光线强度，各自反映的感观和效果是不一样的，所以这样的照度数据处理中需要对各方向采集值分别赋予不同的权重，以达到一个能够综合反映周围环境和路面照度的真实情况。
2.探头设置位置优化
2.1探头选择位置要避免上述不利影响为原则，可以考虑单独立杆吊装的方式，将探头设置到不受车辆灯光干扰的空旷场地。
2.2针对设置位置的缺陷，我们可以考虑在多山地区、峡谷地区、丘陵地区等地形较为复杂的城市中多设置几处光照信号采集点，以点阵式布置，间距10km如（图五中A～F点），采集点的探头均独立构成工作单元，各自完成数据采集和处理等工作，然后通过无线网络将照度值发送回控制室，由主站电脑负责综合处理，作出判断。
3.运行模式优化
3.1白天将城市路灯分为几个控制片区，以各个采集点为单位独立运行为主，主要用于预防极端天气状况发生时，能够独立开启异常天气状况地区的路灯。
3.2清晨或傍晚时间窗口，光控系统转为采样综合评估模式，以网络范围内所有采样点信息为依据，通过评估总体环境光照度和人眼感光的适应范围发出统一开关灯指令，或者由东至西依次开启采样点辖区内路灯，这样开关灯时刻的环境亮度给人的感觉基本保持一致。
4.保障措施
为了避免白天因为采集点设备故障或者数据处理错误而发生误判，导致正常天气下错误发出开灯指令，可以在软件设置上作出一些调整，以避免发出错误指令。同时可以通过互联网导入实时天气信息，作为开关灯指令综合判定的一个重要依据，更加人性化的发出开关指令。
结束语：城市照明管理工作中，开关灯时间的掌握与市民生活息息相关，开关灯时间与环境光线强度的配合直接影响到市民感官舒适度。在照明监控系统中，通过对光控系统进行优化改造，使其能够更加人性化的掌控开关时间，提升城市照明环境。