智慧燈桿工程實施過程問題研究
時間：2023-03-23 11:08:02
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【摘要】文章以寧波某智慧燈桿工程項目為切入點，首先簡單介紹了智慧燈桿及管理平臺的新功能和新作用，然后對采用標準規范、方案規劃、施工設計、建設和實施管理過程中存在的相關問題進行了探討總結，以期望能為同類設計、施工提供參考作用。
1引言
隨著物聯網、5G、云計算及大數據等先進技術的發展，數據和應用進入融合階段，許多城市紛紛開展智慧燈桿試點工程建設。為適應城市發展新形式、提升城市形象及綜合服務水平，寧波市在某一條次級道路建設了數字生活街區，這是基于智慧燈桿的智能感知系統，通過先進技術打造的智慧城市通信支撐、物聯網管理和民生服務一體化管控平臺，以前端數據與后端數據為底層基礎，實現人與人、人與設施、人與城市之間的信息融合，既可以高效節能地為居民提供傳統路燈照明和居民出行輔助，又可實時為氣象、環保、交通等提供海量城市運行數據，促進城市管理更智能、更精細、更高效。該項目建設道路總長約3km，燈桿數量約200套，共分三期建設。
2智慧燈桿的新功能
智慧燈桿集成了傳統道路照明、交通標識和信號指示功能，也打破了傳統道路照明回路開關控制模式，規避無法進行精確調光運行的缺點，采用單燈控制器可實時調節燈具啟閉狀態和亮度，實現智能照明和動態節能[1]。智慧燈桿也在傳統路燈回路故障反饋報警基礎上，能精準實現單燈控制、故障報警、GIS定位、電參數讀取、統計、巡檢等功能。另外，智慧燈桿可以集成更多控制與管理功能、如環境和氣象監測、應急管理和一鍵求助、公共廣播、5G基站、Wi-Fi覆蓋、視頻采集、信息發布、垃圾桶溢滿、井蓋丟失、積水監測并可預留車路協同[2]等設施接口，為將來功能擴展提供便利條件。
2.1LED信息發布智慧燈桿上安裝的雙面LED顯示屏可作為信息發布的顯示平臺，全路段全天候進行實時信息發布。如交通路況信息、周邊環境空氣狀況、緊急狀況警報等，它給城市道路增加了絢麗的色彩，平臺發布的滾動字幕、圖片、動畫和音視頻等各類多媒體節目，通過網絡傳輸至數字媒體控制器，然后在智慧桿上的LED顯示屏和公共廣播上進行有序播放，節目可按需切換，實時開啟和關閉，緊急情況下還可提供警示和引導功能。
2.2一鍵求助緊急情況時，遇險民眾可以按下一鍵報警按鈕，向呼叫中心求助，呼叫中心在接到信息后，使用GIS定位功能，獲取精確的街區坐標位置和報警時間，并在電子地圖上標注事件發生地，值班人員第一時間響應，通過電話或信息通知就近巡查人員，信息下發至APP，安排人員及時處理，有效解決公共場所安全問題，它也能夠與公共廣播、監控系統聯動，實時緊急廣播、跟蹤記錄。
2.3公共廣播利用TCP/IP協議和數字音頻技術，將音頻信號以數據包形式在計算機網絡上進行傳送，無須單獨布線。它除了實現傳統廣播功能外，還具備高保真音質、雙向互動性、單點播放和喊話功能。與監控系統配合，一旦發現違章或違法行為，可喊話制止。
2.4Wi-Fi覆蓋Wi-Fi覆蓋是在燈桿集成室外AP，實現路段內WLAN全覆蓋及移動終端的無縫連接，為市民提供上網娛樂功能。它供電方式靈活，采用雙頻2.4G/5G通信，上下行速率大，吞吐能力強，并發連接多，信號覆蓋半徑大，內置有MIMO全向天線，支持802.11a/b/g/n/ac/wave2多種協議，具有更強的終端接入適應能力。
2.5環境監測采用多要素環境傳感器（噪聲、PM2.5、氣壓、風速風向、溫濕度、照度）進行數據采集，發送至氣象環保部門，經分析、整理、統計，實現環境氣象監測，同時數據反饋至智慧管理平臺，采取相應措施降低城市能耗及減少環境污染，為群眾出行便利提供參考。
2.6智能充電智慧燈桿下部留有手機充電接口和汽車充電接口，方便車輛和行人快速充電，有利于解決新能源汽車充電難題，節省建設汽車充電樁的投資，節約土地資源。
2.7視頻監控燈桿中部搭載具有紅外高清攝像機，實現對道路狀況全天候監控，識別、預警和人員疏散，其配合緊急求助、廣播等功能，進行針對性聯動監視、抓拍。它已不限于單一的錄像存儲，可進行多場景行為分析，對事故、違章、超速等行為識別，還可進行交通流量統計和分析，它捕捉精度高，檢測距離長。對于道路日趨復雜的監控需求，它將治安，卡口，電子警察和交通等視頻集中統一接入控制中心，實現大范圍聯網共享，為城市管理提供更多便利。2.85G基站由于5G基站信號覆蓋范圍比4G基站小，原有舊基站替換為5G基站并不能完全解決信號覆蓋難題，利用智慧燈桿架設5G基站是一個有效便利的措施，燈桿本身具有供電簡單、桿高度大、桿間間距小、周圍無信號遮擋、管線暗敷等優點。
3軟件平臺功能
智慧城市軟件平臺可實現可視化設備總覽，市政、交通管理，智慧安防、照明，設備、環境監測等，它支持控制、預警、統計分析等功能，也支持多種通信協議設備終端接入，實現應用擴展，同屏管理。當有呼叫、報警發生時，可呼叫轉移，也可在電子地圖上顯示報警點，及時提供幫助。通過對LED信息發布子系統、視頻監控子系統、公共廣播子系統、環境監測子系統、無線覆蓋子系統、綜合管控子系統、運管中心的集成化和應用，實現城市綜合管理系統的組件化、智能化和一體化的管理。
4過程中的問題及對策
4.1各方協調問題智慧燈桿建設牽涉相關方眾多，如市政、通信、氣象環保、交通公安等政府單位、企事業單位。牽頭部門雖然為市政單位，但相關各方系統需求不同，導致各部門仍以垂直建設為主。建設各參與方均對智慧燈桿認識不足，都在摸著石頭過河，可以借鑒的成功案例很少，都難以放開手腳。在智慧燈桿設計、建設、運營、數據歸屬、數據共享等方面的協調工作量大。在圖紙設計過程中，需求調研要詳盡，反復溝通，整理后確定方案，以滿足各方需求[3]。安裝時要協調施工，滿足連續施工要求，包括埋管先后、安裝先后，杜絕各自為政，反復施工，費時費力。要建立跨單位頂層協調機制，定期組織召開協調會，避免推諉扯皮。
4.2圖紙設計問題國家和行業地方標準都只對功能、布局和施工驗收方面有要求，缺乏參考圖集[1]。對設計方案可行性論證不充分，對各方需求、勘察調研不詳盡，施工圖設計深度不足，施工過程中暴露出許多問題，導致報審圖、施工圖不斷變更，施工方案不斷更改，難免存在邊設計邊施工現象，造成施工資源浪費、進度拖延[4]。特別是對設備倉空間進行規劃，給項目施工造成不小的困擾和阻礙，因此需要建立國家標準規范圖集。
4.3平臺互聯互通目前，智慧燈桿所涉各單位部門之間管理系統仍相對封閉，各方互聯互通和數據共享仍然存在不足，導致數據利用依然處于數據應用的初級階段，亟須建立統一軟硬件接口標準和編碼規則，為互聯互通創造良好條件。如視頻監控系統，公安交警原有其自己的管理平臺，新舊平臺數據如何共享、聯動報警，細節上仍存在問題未解決。環保氣象監測數據采集后直接輸出至其舊平臺，分析、處理后的數據哪些需要送回，如何接收、存儲、發布均未明確。
4.4電源分配智慧燈桿采用統一供電，在桿內分回路供電，照明和其他掛載設備用電負載和供電時間不同，如何合理進行電費分配，這是必須要考慮的問題，特別是當安裝有充電樁設施時，還應增加計費模塊。另外部分移動通信設備、物聯網通信設備或其他通信模塊，需要保證其供電穩定性，若僅依靠單回路供電很難保證電源穩定，它應該考慮雙路供電或UPS不間斷電源組合供電。因此在供電方式、電源分配、計費方式，電費分配方面，既要滿足各方用電需求，又要滿足統管要求，還要明確后期電表管理權屬，誰來收電費、開具票據等管理問題。
4.5燈桿變形不同燈桿不同高度的懸臂承載的設備、設施各不相同，有道路交通指示牌、信號指示燈、視頻監控，LED信息屏等，故桿臂與桿身水平拉力和扭力也不同。桿體及其部件若均按照統一樣式采購、廠家雖然對桿體及部件的強度進行了試驗，但在基礎澆筑凝固后，桿身及部件上因載荷不同，預留可抵消的垂直度偏差也不同，應檢查每個燈桿的抗變形能力，再安裝前后對垂直度進行復核，必要時預留反偏差。
4.6桿體設計不足施工過程中，A類桿腔徑過細，桿身安裝設備較多，信號和電源線需要分腔敷設，避免形成干擾，但因桿腔徑過細又容易造成穿線困難；桿頂預留5G微基站安裝空間不足，且無供電和光纖路由，在未安裝設備前，飛鳥容易在其空間內筑巢，易引起火災。強弱電綜合設備倉內，廠家設計空間狹小，各種電源、轉換模塊與控制設備均集中安裝，實施過程中因為倉內空間有限，造成倉內安裝空間嚴重不足。智慧燈桿供電采用5x16m2以上電纜，以380V電壓為每個燈桿分回路供電，桿與桿之間手拉手連接，應該考慮電源安全隔離，防止漏電造成事故[5]。桿內空間狹小，且桿體防水措施不到位，難免雨水從孔隙滲入，易造成內部悶熱潮濕。對溫濕度較大地區，要考慮燈桿內的雨季防潮和炎熱季節排風降溫措施，避免倉內設備運行不穩定。桿體檢修箱需做防盜設計，防止無關人員打開倉門，造成設備丟失或觸電安全事故。燈桿上的一鍵報警按鈕，既要設計明顯位置，也應有防止兒童和人員誤碰措施，其設計安裝高度應適中，應增加可開啟的蓋子，減少誤報發生。燈桿外搭載的相關智能設備其美觀性、防水性，易于維護性也是需要考慮的問題。
4.7應用問題LED顯示屏的色溫、亮度需要慮對車輛、行人是否有影響；手機充電功能集成在桿上是否具有普遍適用性，如何避免充電時日曬、雨淋，是否設置休息坐椅等。另外，應用中如何解決不同平臺間互聯互通，項目竣工后移交、維護、系統操作培訓等都需要建立并完善相應體制。
5結語
目前我國智慧燈桿建設正處于快速發展階段，國家、行業、地方標準編寫還有待完善，因此，對項目實施過程中存在的問題進行總結，希望能為各參與建設方起到一定的借鑒作用。
參考文獻
[1]中國電子技術標準化研究院.物聯網新型基礎設施智慧燈桿標準化白皮書[R/OL].2020.
[2]DB33/T1238-2021.智慧燈桿技術標準[S].浙江：浙江省工程建設標準，2021.
[3]黃勝強.智慧路燈的設計與思考[J].智能建筑與智慧城市，2020（7）：19-20.
[4]王寧.城市景觀照明質量控制淺析[J].照明工程學報，2013（3）：37-41.
[5]徐俊，林俊，等.淺談上海智慧路燈試點應用分析[J].光源與照明，2016（1）：25-27+33.
作者:黃衛平 陳勇 單位:永麒科技集團有限公司
