1.1研究目的及意义

随着信息化社会的到来，以及人民生活水平的不断提高，城市路灯照明系统已经成为人们夜间出行的基本保障。合适的路灯照明系统给人们的出行带来了方便，使人们的生命安全得到了保证，还能够节约电能。可是，不合适的路灯照明系统则会起到相反的作用。假设傍晚道路上的光线较为昏暗，但是照明系统没有及时开启，则路上车辆可能因为光线原因而发生事故，造成不可逆的后果。若在夜晚时全路段均开启照明，虽然能够避免因光线问题照成的事故，但是会在深夜车辆、行人较少时浪费大量的电能。根据国家统计局数据显示从2008年至2017年，城市道路照明灯数量由15104336盏增加到25936289盏，年复合增长率为6.19%。据有关部门统计，我国的城市道路照明耗电量约占我国照明总耗电量的30%，而我国照明总耗电量约占全社会用电量的12%。由此可见，城市道路照明耗电巨大，需要进一步革新技术，满足节能减排的需求。

我国城市道路照明系统建设起步较晚，传统的路灯控制方式仍是大多数城市的首选，现行的控制方式仅能够实现路灯白天关闭，夜晚开启的操作，在路灯的亮度智能调节上没有实质性的进展。经过近几年的发展，出现了基于动态控制算法的智慧路灯系统，这种控制系统集合传感器感应与灯光控制，有效的提高了路灯的智能化水平，但由于调光等级单一，只有开关两种状态，整体效果依旧不尽人意。

近年来，物联网技术得到了快速的发展，在智能家居，智能交通，智能光伏，智能农业等领域得到了普遍的应用。该技术的发展与应用使人们的生活品质得到了提升，使人们的生活更加的方便、智能。在智慧城市路灯照明领域，新一代的数字通信技术的发展使物联网路灯系统的实现成为了可能。采用先进的物联网技术，研发出智能、节能、可视化的城市路灯管控系统，满足“按需照明”的建设要求，实现传统城市向智慧城市、绿色城市转型；通过嵌入式技术、网络通信技术，实现对城市路况信息和照明系统工况信息进行自动采集、传输，以精准获取道路状况与照明状况；通过云平台技术搭建对各类信息进行综合处理的人机交互中心，实现对路灯亮度能耗的智能调节，达到节能环保的目的。

综上所述，研究设计一种基于云端的物联网路灯能耗调节系统，实现对路灯更智能的监测、更灵活的控制和更高效的管理，使城市管理、城市运作更加智能、流畅，对智慧城市的落地建设有着重要的意义。

1.2国内外研究现状

国外智能路灯控制系统的研究起步较早，在2002年Jia和Guo提出了三种类型的路灯控制系统，包括线路控制、自动控制和无线控制系统。在传统的线路控制系统中，需要在被控路灯和中央控制器之间安装额外的控制线路，额外的布线成本是这种控制方法的主要缺点。在自动控制系统中，需加装光传感器或者预先在自动控制中心安排路灯切换时间，这种方案的主要优点是简单，但是对能耗没有主动的控制，光传感器对天气状况极为敏感且中央控制器与路灯之间缺少通信也是该系统的缺点。而无线控制系统则具有成本低，安装方便，结构灵活，网络容量大等优点。基于ZigBee协议的无线传感器网络已经成为无线室外照明系统中通信网络的主要元素，其有实施成本底的优点。在2016年，出现了基于交通流量的智能街道照明系统，以ZigBee作为传输媒介，将路灯控制器所收集到的信息发送到中央管理系统，中央管理系统控制路灯控制器通过PWM来调节LED的亮度。2017年，出现了通过电力线通信的分层控制器系统，采用电力线通信技术，控制器分层技术和暴力搜索算法，实现对路灯系统的能耗控制。

近几年我国物联网技术发展迅猛，在物联网技术的应用上与国外并驾齐驱。2010年，出现了采用ZigBee技术结合传感器技术组成网络，使得路灯监控脱离了人工干预，实现自动化控制。2015年浙江大云物联携手杭州电信、华为，成功建成浙江省首个基于标准化NB-IoT(窄带物联网)的智慧照明项目，通过路灯上安装物联网通信模组，将城市的每一盏路灯都接入管理平台，实现路灯的智能控制与节能减排的目的[2]。2016年，华为公司发布了首个多级智能控制照明物联网解决方案，可以对每一盏已接入网络路灯的开关状态、照明亮度进行精准的控制，使用后可达到80%的节能效率。2017年，出现了基于电力载波和GPRS无线通信技术的智能路灯控制系统，实现对路灯的状态监控、数据采集、远程控制，提高了路灯的节能效率。

总结上述国内外城市道路照明系统所努力的方向，可以归纳出现未来城市道路照明系统的发展趋势：

（1）照明节能化。通过收集大量环境信息，针对不同信息采用各种智能化控制策略，在保证道路正常照明亮度的前提下，最大限度的达到节能效果。