深圳大学赵海天教授团队“MMD智慧道路照明系统”获创客组两个奖项
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近日，由广东省工业和信息化厅、广东省财政厅、东莞市人民政府联合主办的第五届“创客广东”大赛圆满落下了帷幕，深圳大学赵海天教授团队凭借“MMD智慧道路照明系统”荣获创客组两个奖项，赢得12强的优秀名次，成为深圳市唯一一支获得国赛推荐名额的队伍。 缘照明之心 潜心研究 时间追溯到1990年，赵海天前往比利时进行学术访问。作为工业强国，比利时早已将路灯广泛应用到生活之中。但赵海天发现传统路灯在技术和功能上仍有欠缺——首先，在特殊天气环境如雨雪、大雾下，路灯基本上不起作用;其次，在下雨的时候，道路积水的强烈反光会使人眩目。 彼时的传统路灯仅从一个空间维度进行照明并且伴随眩光问题，当驾驶员在途中行驶时，人眼透视使其在灯下难以辨清道路上的障碍物，无法满足驾驶员对道路照明的需求。因此，出身自动化专业的赵海天便开始思考，路灯的照明方式能否从传统“固定式”走向“智能化”，以不同的照明策略精准对接驾驶员的需求。 而真正使赵海天的想法落地生根的契机是LED光源的大规模应用。LED能够照射多种方向，并具备形成多种照明方式和实现智慧照明的条件。迭代升级的“MMD智慧路灯”有低碳节能、安全可靠、健康舒适等多重优势，并兼具多维度(malty-dimension)、模块化(model)和分布式(distribution)的特点。
针对不同的使用场合，MMD智慧路灯的安装高度低至不到1米，最高可达3米左右。这样的形态能够大幅度降低路灯的眩光，解决频闪问题，一定程度上减少无效照明，提升照明品质，基本实现“见光不见灯”的效果。同时，MMD智慧路灯还采用了分段蓝光变色的方法抑制视敏度的下降速度，缓解了驾驶员的视觉疲劳。 除此之外，MMD智慧路灯还采用了新型光源LED，避免了传统路灯因高功率造成溢散光的问题，并将所有的光照均限制在高架桥的隔声墙之内，从而减轻了城市高架桥的溢散光污染对附近居民区等地的影响。在“MMD智慧路灯”问世之前，就已存在“智慧路灯”，它是安装有传感器、显示屏，作为收集数据终端的路灯，功能较为单一。
“MMD智慧路灯”与“智慧路灯”最大的不同在于前者的“智慧性”，它能够根据驾驶员所面临的不同天气与道路状况转换自身形态，视情况来改变照明模式，更加贴合驾驶员的视觉习惯，满足行车需求，为驾驶员提供智能化和人性化的服务，真正达到了人文回归的目标。 国外学者的专业论著Light Pollution in Metropolises(《大城市的光污染》)论证：5m高的灯具吸引昆虫的数量是2.5m高灯具的1.5倍，低位路灯比高杆路灯更有益于生态。“MMD智慧路灯”的设计理念虽从驾驶员自身舒适的需求出发，但也关注到了城市周边其他生物的生存需求，从降低灯具高度上有效减少传统灯光在夜间对其他生物的干扰，对路灯周边的生态保护做出了一定贡献，符合当下所探讨的生物多样性的理念。 创迭代之品 精益求精 2012年，在得到国家自然基金对项目的资助后，深圳大学“智慧照明”团队正式成立。2013年，第一代路灯问世，彼时的它看上去仅仅是一个普通的“不锈钢方盒子”，却成功地验证了逆向照明的可行性。从2014年起，“方盒子”不断更新换代。 第二代为减少眩光增加了格栅;第三代的格栅优化将直板改为更为实用美观的折弯式;第四代和第五代为了实际照明应用而进行了增加正向照明、不同天气下的功能模块转化、添加灯架时间和距离以防止事故等功能性改进。
至此，MMD路灯的功能臻至完美，但一个路灯共有一百多个零件，体积大，造价高，使用不便。为了MMD路灯能够真正适用于工业生产，第六代进行了小型化的改进，包括光源小型化、透镜小型化以及灯体体积的小型化等，将一百多个零件减少到到几十个。 目前的六点五代会将零件减少到十个以内，照明系统并不是进行小的改造，而是由内而外进行全改，从而完成新一代的升级。MMD路灯的更新都是在上一代的基础上增加新的功能或提出新的问题，“每一次的迭代，前面考虑的主要是技术，后面则是持久发展，最后考虑零件，使得它的造价降低，成为一种真正实用的路灯。”赵海天总结道。 “方盒子”在体积上不断发生着变化离不开资金支持以及合理的成员配置。团队曾获广东省自然科学基金和深圳市的科创基金项目的资助，包括重点攻关项目，2017年再次获得国家资金资助，为团队的研究提供了资金保障。团队成员由老师和研究生组成，其主力军是深圳大学的研究生。 对成员们来说，与智慧照明系统的关系既是一种学习生涯的进步，也是为科研项目注入活力的双向奔赴。谈及加入团队的契机，成员崔朋杰表示，研究光环境方向的院校并不多，而深大的师资力量以及学术资源更符合自身对职业需求的规划。 基于项目的需求，成员们大多在数理方面接受过正规的训练。“经过三年的学习，成员们基本上都能达到他们各自研究工作的能力需要，整个团队不仅有4位校级的优秀毕业研究生，而且每届都有拿国家奖学金的。”赵海天补充道。 专业的团队造就了如今的MMD智慧路灯，赵海天多年研究构建的框架由成员们一步步证明、实验验证与完善。“六代路灯前前后后共耗费了13台3D打印机;从2013年开始，光是3D打印出来的灯就有1吨重;做的实验也不止1000次了。”赵海天回忆道。 秉创新之心 科研不休 系统研究涉及领域广泛，因此，智慧照明团队对成员们的数理基础要求较强。基于以上标准组成的这支队伍，在智慧照明系统研究过程中对研究工作有着明确的划分。同时，各项研究的数据都需要成员们协同外出进行实地测量，以达到研究成果在实际场景的精确化。 在成员崔朋杰心中，这种团队的分工与协作关系是一种理想状态。作为研究项目的总负责人，赵海天也会给团队中的学生们提出一些专业的指导性意见。“当遇到一些偏数理方面的难题时，老师的处理方式会比我们更好一些，考虑得也会更加完善。”崔朋杰说。 在研究之外，赵海天在成员们的心中也留下了深刻印象。“对我们研究生来说，赵老师会充分挖掘我们的长处，同时也会给我们提供充足的实验资金。”成员张兵谈道。在他们心中，赵海天的逻辑思维和对科研的热情都是值得学习并为之敬佩的，成员们对赵海天的评价正是对他从事研究数十年的真实写照，也足以证明赵海天对投身科研的匠心态度。 回望15年的研究历程，深圳大学“智慧照明”团队围绕着节能、安全、健康和智能四个研究方向，经过一代代的实验更迭从而诞生如今的第六代系统。赵海天认为，这并不是一个研究的终点，研究道路上依旧在不停地提高，进而产出第七代，第八代……研究之路道阻且长，团队在收获这份研究成果外，也对创新有了更深的思考。 张兵谈道：“除了持有脚踏实地的精神之外，如果没有不懈的努力和深刻的认识是很难有灵感做研究的。”在众人眼中，能够坚持数十年地做研究是因为一份使命感，而在赵海天看来，真正促使他做这个研究的，更多是一份好奇心。除了时刻保持着一颗好奇心外，还要有甘于坐冷板凳的决心。 好的研究总是“十年磨一剑”的，唯有保持好奇心与匠心才能做出优秀的科研成果。“创客广东”这一平台得以让MMD智慧照明系统展现在世人眼前，同时也受到许多企业的青睐，赢得了合作的机会。传承发展的不只是一代代智慧照明系统，更是一届届团队成员对系统新问题突破的接力。迭代跟进的技术并不会因为已有的荣誉而停止脚步，未来赵海天团队将朝着实现研究成果产业化的目标迈进。
来源：深圳大学报 |
