莊曉波
上海時(shí)代之光照明電器檢測(cè)有限公司標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)部副主任
《2018阿拉丁照明產(chǎn)業(yè)調(diào)研白皮書》智慧照明與物聯(lián)網(wǎng)科技 顧問
四、智慧路燈各子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)硬件可植入、軟件可疊加、應(yīng)用可拓展等，并可能向更大的領(lǐng)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(guān)技術(shù)和市場(chǎng)尚處在不斷地發(fā)展變化中，加上跨越多個(gè)領(lǐng)域和需要有關(guān)管理部門的制度支撐等問題，標(biāo)準(zhǔn)化工作難度很大。上述的多個(gè)組織制定的有關(guān)智慧照明的標(biāo)準(zhǔn)都各有側(cè)重點(diǎn)，智慧照明標(biāo)準(zhǔn)是碎片化的。本節(jié)將對(duì)智慧路燈主要的幾個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)梳理。
4.1照明子系統(tǒng)
照明子系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)見表1，可以分為安全標(biāo)準(zhǔn)、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)、性能標(biāo)準(zhǔn)(主要考核LED路燈的光學(xué)性能和燈具效能等)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)(對(duì)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(biāo)準(zhǔn)。
4.2 顯示屏子系統(tǒng)
顯示屏子系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)見表2，可以分為安全標(biāo)準(zhǔn)、電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)、性能標(biāo)準(zhǔn)(主要針對(duì)顏色)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)(包括防水、防塵，高低溫，振動(dòng)，跌落和鹽霧等)和綜合標(biāo)準(zhǔn)。目前，缺乏標(biāo)準(zhǔn)對(duì)智慧路燈用顯示屏的尺寸和最大亮度等進(jìn)行規(guī)范。
4.3 光伏子系統(tǒng)
光伏子系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有以下6個(gè)：
1)CQC 1602-2013光伏電源供電的LED道路和街路照明系統(tǒng)認(rèn)證技術(shù)規(guī)范;
2)GB/T 9535-1998地面用晶體硅光伏組件設(shè)計(jì)鑒定和定型;
3)GB 24460-2009太陽(yáng)能光伏照明裝置總技術(shù)規(guī)范;
4)GB/T 26849-2011太陽(yáng)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(dú)立光伏系統(tǒng)-設(shè)計(jì)驗(yàn)證。其 中，GB 24460-2009標(biāo)準(zhǔn)要求， 整體結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度承受10級(jí)風(fēng)荷載試驗(yàn)，裝置防護(hù)等級(jí)應(yīng)大于IP54，4m以上高度的燈桿應(yīng)具有良好的防雷和接地保護(hù)措施，接地電阻應(yīng)小于30Ω，帶電體與金屬部件之間絕緣電阻應(yīng)大于2MΩ, 箱體需設(shè)計(jì)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)有以下5個(gè)：
1)GB/T 18487.1-2015電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電系統(tǒng)第1部分：通用要求;
2)GB/T 20234.1-2015電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第1部分：通用要求;
3)GB/T 20234.2-2015電動(dòng)汽車傳導(dǎo)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(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第3部分：直流充電接口;
5)GB/T 27930-2015電動(dòng)汽車非車載傳導(dǎo)式充電機(jī)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(jī)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(guān)的標(biāo)準(zhǔn)并不齊全，主要有以下7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：
1)GB/T 7665-2005傳感器通用術(shù)語(yǔ);
2)GB/T 30269.2-2013信息技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)第2部
分術(shù)語(yǔ);
3)GB 10408.5-2000入侵探測(cè)器第五部分-室內(nèi)用被動(dòng)紅外線探測(cè)器;
4)GB 10408.6-2009微波和被動(dòng)紅外復(fù)合入侵探測(cè)器;
5)GB/T 30269.701-2014信息技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)第701部分:傳感器接口：信號(hào)接口;
6)GB/T 15478-2015壓力傳感器性能試驗(yàn)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)有以下4個(gè)：
1)GB 8898-2011音頻、視頻及類似電子設(shè)備 安全要求;
2)GB 20815-2006視頻安防監(jiān)控?cái)?shù)字錄像設(shè)備;
3)YD/T 1666-2007遠(yuǎn)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(yuǎn)程視頻監(jiān)控設(shè)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(wú)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(wú)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(duì)以下常用的10個(gè)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)(或者稱之為通信規(guī)范)和5個(gè)自定義的通信協(xié)議進(jìn)行梳理：
1)PLC(電力線載波):GB/Z 20177.1-2006 控制網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)LONWORKS技術(shù)規(guī)范
第3部分：自由拓?fù)潆p絞線信道規(guī)范;GB/Z 20177.4-2006控制網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(gè))，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(gè)標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)的國(guó)標(biāo)正在制修訂中。
3)DMX512(美國(guó)舞臺(tái)燈光協(xié)會(huì)發(fā)布的一種燈光控制器與燈具設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn))：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(luò)HBES技術(shù)規(guī)范住宅和樓宇控制系統(tǒng);
5)BACNet(樓宇自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信協(xié)議):GB/T 28847.1-2012建筑自動(dòng)化和控制系統(tǒng) 第1部分：概述;
GB/T 28847.2-2012建筑自動(dòng)化和控制系統(tǒng)第2部分：硬件;
GB/T 28847.3-2012建筑自動(dòng)化和控制系統(tǒng)第3部分：功能;
6)RS-485: TIA/EIA-485-A，485總線標(biāo)準(zhǔn);
7)Ethernet: IEEE802.3, IEEE802.11以太網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)線局域網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn);
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(yuǎn)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(wú)線個(gè)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(wú)應(yīng)用層協(xié)議;Allseen 聯(lián)盟成立智能照明工作組，正在定義應(yīng)用層協(xié)議;
10)Bluetooth: IEEE802.15.1：物理層和MAC層規(guī)范;無(wú)應(yīng)用層協(xié)議。
5個(gè)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(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范附錄A城市照明自動(dòng)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(yīng)用層通信協(xié)議;
5) 深圳市LED產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(wù)平臺(tái)。
關(guān)于嵌入式軟件，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有如下4個(gè)：
1) GB/T 28169-2011嵌入式軟件C語(yǔ)言編碼規(guī)范;
2) GB/T 28171-2011嵌入式軟件可靠性測(cè)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(tái)的管理服務(wù)平臺(tái)是整個(gè)智慧路燈系統(tǒng)的大腦，它通過對(duì)智慧路燈采集而來的大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，可以有效地應(yīng)對(duì)城市管理中節(jié)能環(huán)保、道路交通、市民服務(wù)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(guó)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(tái)，GE建立了Predix云平臺(tái)，并在網(wǎng)絡(luò)安全方面投入大量的人力和物力，寄希望于基于云平臺(tái)的大數(shù)據(jù)挖掘來提供服務(wù)，如GE在圣地亞哥的智慧路燈項(xiàng)目已提供實(shí)時(shí)交通信息、停車引導(dǎo)和槍聲檢測(cè)等服務(wù)。
與國(guó)際大公司相比，國(guó)內(nèi)的智慧照明公司重視硬件的投入，不太重視后臺(tái)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(chǎng)后，可能會(huì)被安全漏洞摧毀，且漏洞一旦暴露，后期的修復(fù)升級(jí)成本極高。
2016年央視3?15晚會(huì)上揭露大批智能硬件安全漏洞，如大疆無(wú)人機(jī)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(wú)和智能Pos機(jī)盜刷銀行卡等。這部分曝光非常有前瞻性，把智能設(shè)備的安全隱患擺到消費(fèi)者面前，不僅是給這個(gè)領(lǐng)域的公司、創(chuàng)業(yè)者以及嘗鮮的用戶提了個(gè)醒，也給這個(gè)飛速發(fā)展智能硬件行業(yè)扎了一針預(yù)防針。
關(guān)于網(wǎng)絡(luò)安全，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)主要有如下11個(gè)：
1)GB 17859-1999計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)安全保護(hù)等級(jí)劃分準(zhǔn)則
2)GB/T 25068.1-2012信息技術(shù)安全技術(shù)IT網(wǎng)絡(luò)安全第1部分：網(wǎng)絡(luò)安全管理;
3)GB/T 25068.2-2012信息技術(shù)安全技術(shù)IT網(wǎng)絡(luò)安全第2部分：網(wǎng)絡(luò)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(luò)安全第3部分：使用安全網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)間通信安全保護(hù);
5)GB/T 25068.4-2010信息技術(shù)安全技術(shù)IT網(wǎng)絡(luò)安全第4部分：遠(yuǎn)程接入的安全保護(hù);
6)GB/T 25068.5-2010信息技術(shù)安全技術(shù)IT網(wǎng)絡(luò)安全第5部分：使用虛擬專用網(wǎng)的跨網(wǎng)通信安全保護(hù);
7)GB/T 20270-2006信息安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)安全技術(shù)要求;
8)GB/T 25069-2010信息安全技術(shù)術(shù)語(yǔ);
9)GB/T 2887-2000電子計(jì)算機(jī)場(chǎng)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(luò)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(dòng)和閃爍、無(wú)線電騷擾特性的限值和測(cè)量方法、抗擾度、靜電放電抗擾度、浪涌抗擾度和射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度等項(xiàng)目。目前，智慧路燈的各個(gè)硬件子系統(tǒng)都有相應(yīng)的 EMC標(biāo)準(zhǔn)，但缺少整機(jī)的EMC標(biāo)準(zhǔn)。
4.10 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收
4.10.1燈桿
燈桿相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有2個(gè)：
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(gè)燈桿標(biāo)準(zhǔn)主要對(duì)燈桿的機(jī)械性能進(jìn)行考核，如尺寸及公差、檢修門耐沖擊性能、外殼防護(hù)等級(jí)、抗風(fēng)和
耐腐蝕等。
4.10.2設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有5個(gè)：
1)CJJ 45-2015城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);
2)CJJ/T 227-2014城市照明自動(dòng)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(yàn)收規(guī)程;
4)DG/TJ 08-2182-2015道路LED照明應(yīng)用技術(shù)規(guī)范;
5)DG/TJ 08-2033-2008道路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范。
五、智慧路燈標(biāo)準(zhǔn)體系框架探討
智慧路燈是跨界融合的復(fù)雜系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)體系尚未建立，本節(jié)在梳理智慧路燈各子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，參考照明行業(yè) [5-11] 和其他行業(yè) [12-14] 的標(biāo)準(zhǔn)體系以及相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) [15]，提出了智慧路燈系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)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(yáng)能光伏、傳感器以及LED照明于一體，智慧路燈系統(tǒng)是跨領(lǐng)域的多維復(fù)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(biāo)準(zhǔn)急需強(qiáng)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(yīng)標(biāo)準(zhǔn)將底部箱體進(jìn)行分倉(cāng)設(shè)計(jì)，高低壓設(shè)備和線路進(jìn)行分倉(cāng)安置，保證設(shè)備和檢修人員的安全 [16]。
對(duì)于智慧路燈系統(tǒng)的基本功能，至少應(yīng)有遠(yuǎn)程控制、故障報(bào)警和巡檢功能。
對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)，應(yīng)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(yīng)和光生物效應(yīng)等。對(duì)于子系統(tǒng)的內(nèi)部支撐，應(yīng)對(duì)多功能燈桿的機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)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(cè)試方法等，再對(duì)組件間的電磁兼容進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，應(yīng)對(duì)智慧路燈的基本功能進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)系統(tǒng)可靠性和網(wǎng)絡(luò)可靠性進(jìn)行考核，如通信丟包率、無(wú)線同頻干擾和中繼測(cè)試等。
對(duì)于管理，可以分成設(shè)施監(jiān)控、設(shè)施管理、生產(chǎn)管理、亮燈策略管理和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)管理等，服務(wù)于路燈行業(yè)管理部門以及行政管理部門等用戶 [17]。
對(duì)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(fēng)速、車流、地震、地下管網(wǎng)、窨井蓋等。
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