电气自动化在智慧市政建设中的应用

中国市政工程中南设计研究总院有限公司 王星尹 宋遥 叶益昌 常晨琛

1 引言

城市化的推进使得人口聚集效应愈发明显，交通、环保、公共安全等方面的问题也相继发生，对市政管理要求更高。传统市政管理模式在实践当中有很多不适应，安全隐患发现不及时、监测不完善情况等，这些看似微不足道的问题却会影响正常生活的开展，甚至导致社会管理危机[1]。

智慧城市模式便是在新的时代背景下应运而生的，其能够将以人为本的原则贯彻其中，充分运用各项数据技术实现智能融合，能够对现有的市政管理模式进行优化，同时也为城市可持续推进带来了更多的机遇。本文将重点关注智慧市政建设当中电气工程自动化技术在实践当中的运用，通过优化措施反哺于智慧市政建设[2]。

2 自动化运行中的应用意义

通过对智慧市政建设电气化应用情况的研究，可将其价值总结为两个方面。第一，科技的进步让数据信息处理效率直线提升，电气自动化在实践当中的运用能够严格按照统一性的标准要求对信息技术进行处理，从而促进最终质量的提升。第二，对电气系统控制效果进行优化，数据信息在准确性和可靠性方面得到明显增长，能够对误差数据进行及时察觉，同时采取针对性的处理措施，进一步优化电气系统控制效果。

3 智慧市政建设中使用电气工程自动化的应用

智慧市政是由多个部分共同组成的，其中包括智慧路灯工程、闯红灯系统、公交车站违停抓拍子系统等，不同的系统承担着不同的职能，为市政建设的智慧化发展共同努力。

3.1 智慧路灯工程

路灯是城市生活的重要组成部分，如何优化智慧路灯工程建设是智慧市政当中的首要难点。智慧路灯包括智能应急、充电桩等不同的部分，为了发挥出智慧路灯的作用，安装过程中需要预留相应的位置以此满足智慧通信等需求[3]。从安装的角度来看，需要充分分析人口密度、设备功能覆盖范围、区域性质等多种信息，并且在此基础上让智慧路灯覆盖所有的区域，从而更好地促进智慧路灯的科学管理。从设计的角度来看，智慧路灯的设计包含以下几种组合。一是组合A，该组合采用单灯控制器，并且做好设备加载端口的预留工作。二是组合B，在A 组合的基础之上，增加相应的设备设施，包括智慧应急装置等。三是组合C，在组合B 的基础之上增加智慧信息发布的装置，例如LED 显示屏等，在具体设置时，可以将其选择在公交站旁边等位置。四是组合D，组合C 再次进行升级，将环境监测器安装在路口位置，具体间隔是2km。

3.2 闯红灯系统

科技的发展让闯红灯系统变得更加智慧、科学，同时在城市当中得到了全方位的运用，作为智慧市政建设的重要组成部分，闯红灯系统在设置的过程当中必须充分满足日常出行的需求，才能够更好地营造安全可靠的出行环境。如果电气自动化系统应用过程当中未能以闯红灯系统作为支撑，必然影响车辆行驶安全，例如车辆大弯小转难以按照规定车道行驶等，这不仅会影响人们出行的满意度，同样也会影响出行的安全，降低智慧市政建设的最终效果。为了避免以上问题，技术在实践当中的运用必须连接内部信息设备，进而使得电气自动化设备变得更加完善，通过数据的有效交换，进一步优化电气自动化系统，同时也能够为智慧市政建设的发展奠定良好的基础。

3.3 路口信号灯交通监控子系统

科技的发展为电气自动化注入了更多的动力，同时也让路口信号灯交通监控子系统发生了极大的变化，智能化、自动化已经成为未来发展的必然方向。十字路口将采用路口信号灯交通监控子系统，而现场进行交通指挥的交警数量也会越来越少，目前，路口信号灯交通监控子系统大多设置在十字路口，且人流密集，并将其放置在显眼的位置，指示灯分为三种颜色分别是红、黄、蓝，同时设置倒计时显示器，能够对行人以及车辆穿越马路进行正确地引导[4]。从实践运用的角度来看，可以将系统优势总结为以下几点。第一，具备强大的信息数据采集功能，能够对车辆行驶的平均速度、停靠时间等相关数据进行监测。第二，具备违法行为监测以及抓拍功能，包括违法掉头、随意变道等。第三，具备取证功能，能够对车辆违法行为进行取证。

3.4 车辆违停抓拍子系统

取证采用视频记录方式，对违法行为进行自动识别和抓拍，以此作为执法的依据。车辆违停抓拍子系统在运行过程当中，不仅能够通过照片和视频的形式进行记录和回传，而且还具备更多的信息数据记录功能，例如违法车辆的颜色、型号等，如果天气没有异常的情况下，还可以对驾驶员的体貌特征进行精准记录[5]。

4 智慧路灯工程在市政工程中的实例应用

4.1 道路照明概况

某城市在整体规划设计中高度重视智慧路灯工程在实践当中的运用，以此推动智慧城市的未来发展，不仅包含道路机动车道、人行道等功能，照明设计之外还预留了相应的位置，以此满足后期智慧城市发展的需求。该道路属于城市主干道，双向8车道，全长796m。

4.2 道路照明标准

道路照明设计必须严格按照国际以及国家要求，同时综合分析该路段所在的周边环境，全面考虑医院、学校、住宅、商业等区域人车流量的需求，同时严格贯彻城市主干路设计标准。

4.3 道路照明及智慧灯杆设计方案

本次道路属于城市主干道，为沥青材料，道路照明设计必须严格按照此标准进行贯彻，采用对称布置方式，将智慧灯杆布置在道路两侧，保证夜间的照明度，避免对驾驶者造成眩光，以免影响正常的视觉观察。

在智慧灯杆设计时，可以根据交通标识的规范要求执行设计工作。目前常用的智慧灯杆类型不同，A 类杆能够搭载相应的设备设施，包括导向牌、路名牌等，B 类杆可以搭载照明和监控，搭载照明和分道指示。灯杆在布置时，正常路段将执行均匀布置要求，并且综合考虑公交停靠站等相应信息，智慧灯杆的分层设施布置如图1所示。传统路灯功能单一，容易挤占道路空间，为了美化市容市貌，提高城市资源使用效果，可以采用智慧灯杆方式保证整体的视觉效果。

图1 智慧灯杆的分层设施布置

4.4 智慧灯杆供电系统

智慧灯杆由多个设备共同组成，为了满足设备的使用要求，必须采用连续稳定可靠的供电方式。本次工程采用一台变压器，为10kV/0.4kV 专用箱式变压器，严格控制高压供电以及低压供电，确保其符合规范要求。在设计过程中做好了专用箱变低压出线预留工作，以满足节日彩灯等用电负荷。同时做好电源供电压降控制工作，以此保证设备的正常运行，保证电压的稳定。

4.5 智慧灯杆照明控制

环保节能是未来城市发展的主要方向，如何降低电力消耗也是城市智慧灯杆照明设计当中必然要思考的问题，所以智能照明控制系统便应用和生产。该系统在运行时可以对区域天气、道路亮度等相关因素进行综合考虑，以此实现智能化的控制目的。具体的实现方式主要包括两个方面。第一，充分分析天气、人车流情况，通过多重因素的共同组合对时间开关进行有效控制，如果出现人车流量多，天气阴暗的情况，可以采用全部开启方法，增强整体的亮度。第二，灯具采用联网方式，智能控制系统的运行，能够对每一盏灯或相隔的路灯进行开启或是调光，以此来对一定范围内的灯具进行联网，从而达成最终的节能效果。从系统组织架构的实践角度来看，首先需要完成灯联网设计，其次对灯具内的LED灯进行模组，然后根据实际运营状况，对系统组织架构进行调整，最后采用后台处理方式，将具体的数量传输到运营部门。

4.6 智慧灯杆线路管道敷设和远期预留

智慧灯杆系统在建设过程当中需要保证美化环境的效果，可以采用埋地敷设的方式，并且严格按照相关规定组织管道敷设工作。为了方便光纤以及电缆的分支连接，需要预留连接手孔井，位置在智慧灯杆的旁边，与此同时还需要设置一定的穿管线，能够实现和配套手井之间的连通，具体数量在4～8 根，如何确定埋管的数量，必须根据设备的使用情况来进行综合分析。城市的建设是一个长期的过程，需要考虑到后期城市主干路次干路的预留情况，这也是管道埋设过程必须思考的一个问题，在管位设计方面不少于6 孔φ75～φ110 管道。通信管道埋深见表1。

表1 通信管道埋深（单位：m）

为了避免管道出现混淆的情况，可以根据权属单位采用不同的颜色，不仅能够提高区分的效率，而且也能够方便后期检修工作的开展。在此过程中需要注意保护管的承压强度，需要能够满足机动车道和有通行车辆的路段要求，如果出现预埋通信管道埋深小于1m 的情况。必须采用混凝土包封的方式，严格按照规范要求组织管道的敷设，对于强电、管线和弱电管线来说，不能使用同一管道，而且管道在敷设时需要控制，两者之间的净距不能低于0.25m。智慧灯杆线路管道在敷设过程当中必须综合思考长远性需求，做好预留工作，以此保证相应的接入服务能力。

4.7 智慧灯杆接地与防雷

接地与防雷是智慧灯杆建设当中的重要部分，必须严格按照国家的规定要求执行，以此保证各项参数、性能符合要求。路灯灯杆应设置接地极，连接母线和垂直接地分别采用热镀锌扁钢和热镀锌角钢。对于箱变的低压配电系统来说，接地形式为TN-S 制。金属外壳之类应当可靠接地，并且做好环形接地体。对于外露可导电部分来说，路灯基础的钢筋可靠连接并做重复接地，严格控制接地电阻，保持在4Ω内。同时观察智慧灯杆的位置，处于桥上的时候，需要焊接基础钢筋和桥梁板筋，形成电气通路。防雷保护方面将采用法兰盘不小于θ12 的连接螺杆，并做好与混凝土基础内主钢筋的连接工作，构建自然接地装置。防雷方面接闪器及避雷引下线可采用金属灯杆杆体，雷电引下之后，可通过接地装置或是接地网进行泄流。

5 结语

智慧市政建设专业性系统性很强，必须秉承以人为本的原则，将技术引入到市政建设当中，为此需高度重视电气工程自动化技术在实践当中的普及，并且做好与信息技术之间的关联工作，推进智慧市政建设的全面发展。