許洪兵 荊星

摘 要：智慧燈桿作為智慧城市建設的重要載體將隨著物聯(lián)網技術的發(fā)展與應用發(fā)揮越來越大的綜合化作用，本文從智慧照明、無線城市、智慧安防、智慧環(huán)保、智慧生活、智慧市政、智慧交通各子系統(tǒng)采集的數(shù)據等方面論述了智慧燈桿在金壇區(qū)智慧城市中的應用。

關鍵詞：智慧燈桿;智慧城市;智能照明

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）23-0027-02

近年來，世界各國將智能城市建設作為助推經濟增長和建立長期競爭優(yōu)勢的重要戰(zhàn)略。智慧燈桿是智能城市建設的重要組成部分，是探索“智能城市”創(chuàng)新發(fā)展的大膽嘗試。同時，智慧燈桿所搭載的功能模塊和城市的運行息息相關，關系著人民生活幸福、社會治安、交通安全、生產發(fā)展等一系列社會保障問題。因而，智慧燈桿作為智能城市整體構造中的重要組成部份，已成為智能城市建設最為迫切的需求之一。

1 金壇區(qū)智慧燈桿建設的必要性

1.1 城市智能化管理的需要

智慧燈桿搭載的各功能模塊，可實現(xiàn)城市多元化信息的全息感知，并將采集的數(shù)據通過窄帶物聯(lián)網（NB-IOT）、光纖等進行傳輸，配合邊緣計算、云計算、大數(shù)據管理等信息技術手段，以信息共享、統(tǒng)籌決策、集約管理的手段，提升城市科學化、精細化、智能化管理水平，讓人民群眾在城市生活得更方便、更舒心、更美好。

1.2 智能化服務的需要

智慧燈桿集成各類功能設備，具備智能照明、WIFI熱點、5G微基站、信息發(fā)布與交互、智能充電和應急可視報警等功能。通過采用規(guī)范模塊化結構設計，根據不同需求和不同應用場景，選擇不同的功能模塊進行搭載，對社會環(huán)境、人、車輛、道路以及市政設施等進行實時監(jiān)測和數(shù)據采集，為各職能部門專業(yè)化系統(tǒng)提供數(shù)據支撐。

1.3 促進產業(yè)發(fā)展、帶動產業(yè)升級的需要

智慧燈桿涉及產業(yè)面廣，智慧燈桿的建設可帶動照明、控制、傳感器等一大批產業(yè)，對城市的產業(yè)升發(fā)展起到極大的推動作用，有助于城市建設實體經濟、科技創(chuàng)新、現(xiàn)代金融、人力資源協(xié)同發(fā)展的現(xiàn)代產業(yè)體系。

1.4 建設綠色智能城市的需要

城市的建設將按照綠色、智能、創(chuàng)新要求，推廣綠色低碳的生產生活方式和城市建設運營模式。智慧燈桿搭載的照明智能控制系統(tǒng)是集計算機網絡技術、通信技術、控制技術、數(shù)據采集技術等形成先進的照明管理系統(tǒng)，對照明設備實現(xiàn)遙控、遙測、遙調、遙視管理，并具備單燈控制、主動報警、智能控制、移動終端管理等?？梢源蠓岣叱鞘姓彰鞯男剩?jié)省大量不必要的能源消耗。

2 金壇區(qū)智慧城市建設中智慧燈桿設計原則

金壇區(qū)智慧燈桿立足于智慧照明桿體的本能，高度整合無線城市、智慧環(huán)保、智慧安防、智慧市政、智慧生活、智慧交通等智慧功能，應遵循如下設計原則。

2.1 先進性

整體設計應采用當前先進、成熟、應用廣泛的技術。系統(tǒng)初步設計、設備選型和施工過程中，有超前性，采用的技術既考慮實用有效，又確保短期內不落后。

2.2 兼容性

確保前端功能設備與管理、應用終端之間能夠有效地進行通信和共享數(shù)據，能夠實現(xiàn)不同廠商、不同規(guī)格的設備或系統(tǒng)間的兼容和互操作。

2.3 規(guī)范性

設計應符合國家、公安部等的有關設計規(guī)范要求及建設方的管理和使用要求?？刂茀f(xié)議、視頻編解碼、接口協(xié)議、視頻文件格式、傳輸協(xié)議等應遵循國家、公安部等系列標準中的相關規(guī)定，系統(tǒng)具備規(guī)范性與開放性，能夠與具有標準接口的業(yè)務系統(tǒng)和管理系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)。

2.4 安全性

對系統(tǒng)整體采取必要的安全保護措施，防止非法接入、非法攻擊和病毒感染，防雷擊、過載、斷電、電磁干擾和人為破壞等，從多角度多層次進行綜合安全防護。

2.5 可靠性

采用成熟、穩(wěn)定和通用的技術和設備，關鍵部分應有備份、冗余措施，系統(tǒng)軟件應有備份和維護保障能力，能夠保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，有較強的容錯和系統(tǒng)恢復能力。系統(tǒng)采用的器材和產品都是經過各類質量體系認證和許可的，并且在國內外的實際應用中被證明是可靠穩(wěn)定的品牌產品，能夠確?？煽窟\行。

2.6 易操作性

系統(tǒng)操作提供美觀實用、友好直觀的中文圖形化用戶管理界面，充分考慮工作人員的習慣，方便易學、易于操作，含全菜單式處理和各種快捷鍵操作，保證多數(shù)功能一鍵到達。系統(tǒng)應以圖形化的方式提供各種操作手段，信息的表現(xiàn)方式更直觀，效率更高，擺脫過去那種面對大量枯燥的表格、文字信息進行數(shù)據挖掘的狀況。

2.7 可擴展性

采用模塊化設計，充分考慮從系統(tǒng)結構、功能設計、管理對象等各方面的功能擴展，滿足今后系統(tǒng)擴容和擴大應用范圍的需求。

2.8 可維護性

平臺和設備應具備自檢、故障診斷及故障弱化功能，在出現(xiàn)故障時，應能快速地確定故障點，并及時恢復。

2.9 經濟性

系統(tǒng)在保證符合規(guī)范、滿足使用要求的前提下，需充分考慮設備的性價比指。

3 智慧燈桿的主要功能

3.1 智慧照明

智慧燈桿的基本功能仍然是道路照明，因此對照明功能的智慧化提升是最基本的一項要求。對道路照明管理進行智慧化提升，實施智慧照明，是當今照明控制技術發(fā)展的主要方向，也是道路照明發(fā)展的主要方向之一。智慧照明是集網絡技術、信息通訊技術、自動控制技術、數(shù)據采集分析技術等形成先進的照明管理系統(tǒng)，采用遠程監(jiān)測、自動控制、單燈控制、自動報警等技術與道路照明結合實施，目的是實現(xiàn)城市照明人性化管理、智能化控制。通過自動監(jiān)測、主動告警、智能分析等技術有效提高照明管理的工作效率和服務效率。

3.1.1 實時監(jiān)測

實時監(jiān)測功能分為配電設施監(jiān)測和燈具監(jiān)測2部分，配電設備監(jiān)測由安裝在配電柜的RTU終端完成，監(jiān)測配電柜內接觸器、熔斷絲、斷路器等設備的工作狀態(tài)，線路電纜供電電壓、電流及漏電狀態(tài);燈具監(jiān)測由安裝在燈桿內的單燈控制器完成，監(jiān)測燈具運行狀態(tài)，采集燈具運行數(shù)據。RTU內部的通信設備將實時監(jiān)測數(shù)據傳輸?shù)娇刂浦行摹?/p>

3.1.2 智能控制

采用本地和遠程控制相結合的辦法，根據時間和天氣的明暗程度自動控制開關燈;實時動態(tài)調節(jié)照明光源的照度，在人流量和車流量大幅下降的情況下，降低照度，節(jié)約電能量;根據天氣和四季變化自動調節(jié)開關燈時間，達到按需照明的目的。采用高效LED路燈與智能控制相結合，實現(xiàn)對每一盞燈具的有效監(jiān)控、根據需要動態(tài)實時調節(jié)光照度值，比如在后半夜，道路上車少人稀時，調節(jié)LED光照強度到照度需求的級別，在不影響照明需求的前提下，節(jié)約照明能源。

3.1.3 主動告警

燈桿和燈具工作狀態(tài)異常時，如白天亮燈、晚上滅燈、電壓或電流超限、功率超限等，單燈控制器將會向自動報警?？刂破脚_獲得報警信息將做出初步分析后向管理人員報告。管理人員根據告警類別及時下發(fā)搶修任務，搶修完成后，單燈設備檢測到告警消除，上報到控制平臺，完成故障告警的閉環(huán)處理。

3.1.4 智能分析

平臺對采集到的數(shù)據分類存儲，對存儲的數(shù)據挖掘分析，以報表和圖形的形式輸出顯示，結合歷史大數(shù)據提高故障報警判斷準確性，通過多種數(shù)據組合判斷出故障類型，故障類別，分析故障產生原因。

3.2 無線城市

隨著信息技術的不斷提升，“無線城市”已成為衡量一座城市綜合競爭力的重要標準。然而，在無線城市建設發(fā)展過程中也面臨著信息基站站址資源稀缺，選址難、取電難，存在少、散、亂現(xiàn)象，城市部分wifi覆蓋處信號弱等現(xiàn)實問題，且大型基站輻射較大，不利于人體的健康。

多功能智慧燈桿利用其自身道路覆蓋面廣，燈桿高度符合基站架設的優(yōu)勢，可對道路進行蜂窩數(shù)據信號和wifi信號的全覆蓋，為市民提供外出上網便利。

3.3 智慧安防

（1）視頻監(jiān)控：高清網絡球機，遠程云臺控制，遠程調節(jié)焦距，根據觸發(fā)條件自動跟蹤記錄拍攝并上傳后臺。（2）一鍵報警：一鍵求助接入后臺，語音對講紅外廣角攝像頭，全程觀看求助者周邊環(huán)境。（3）公共廣播：可分區(qū)、定時播放音頻廣播，可根據觸發(fā)條件播放預先錄制音頻，可實時分區(qū)播報。（4）人流量監(jiān)測：利用實時視頻監(jiān)控技術以及WIFI AP探針技術進行實時的人流量統(tǒng)計。（5）安防聯(lián)動：智慧安防系統(tǒng)中的智能監(jiān)控、一鍵求助及公共廣播可實現(xiàn)一體化聯(lián)動管理，管理人員收到報警信號，與報警市民通話的同時，可通過監(jiān)控查看報警市民附近的實際情況，并自動回調報警前的監(jiān)控錄像，回傳至后臺，情況緊急時還可通過廣播系統(tǒng)進行廣播喊話，起到威懾警告的作用。

3.4 智慧環(huán)保

通過在智慧燈桿上加裝環(huán)境監(jiān)測儀與氣象監(jiān)測儀，可對周圍環(huán)境、氣象進行檢測，獲得大范圍的環(huán)境參數(shù)與氣象參數(shù)，實現(xiàn)對PM2.5、溫濕度、噪音等環(huán)境狀況，以及CO、CO2、NO2、VOC、SO2、O3等含量的智能感知，并由燈桿將監(jiān)測信息上報到管理平臺，管理平臺即可匯總當前各區(qū)段的PM2.5值、溫濕度、噪音等環(huán)境情況，以及后期進行數(shù)據分析，有利于管理部門作出準確的分析和判斷。

3.5 智慧生活

智慧燈桿上的led顯示屏，可及時發(fā)布天氣、公告、廣告等實時信息;信息交互屏可為市民提供智慧燈桿周圍的商圈信息、旅游信息、酒店信息、公交信息等實時有用信息，方便市民主動查詢。

（1）信息發(fā)布：多媒體顯示屏可根據需要在城市重點位置設置，可發(fā)布政務信息（政府公告、新聞、人流量控制信號等）、注意積水等警示訊息、空氣質量信息、道路指示信息、車位信息等，在政策允許下，也可租用給商業(yè)廣告公司進行廣告發(fā)布。（2）人機交互與信息查詢：以wifi熱點為紐帶，利用智慧燈桿上的觸摸屏，用戶可根據當前位置，便捷查詢目的地最優(yōu)路徑、附近公交和地鐵、天氣預報、市政服務設施、周邊旅游景點、商場、銀行、酒店、超市、影院、停車場等各類信息，并獲取打折、返券等優(yōu)惠信息，享受最便利有效的推介，同時可以實現(xiàn)問卷調查、投訴意見等人機交互功能。此外，系統(tǒng)可分析出觸摸屏的利用率，點擊互動的利用率。

3.6 智慧市政

智慧燈桿搭載只會市政方面的智慧模塊系統(tǒng)，如井蓋監(jiān)測系統(tǒng)、垃圾桶監(jiān)測系統(tǒng)以及人員巡檢系統(tǒng)組成，最大限度的保障相關公共設施安全，優(yōu)化市政管理效能，創(chuàng)新市政管理模式，完善市政管理流程，促進城市精細化管理水平的提升。

3.7 智慧交通

智慧燈桿可以提供新能源汽車充電服務，極大的緩解目前電動汽車因為充電服務尚未完善而未能有效推廣普及的問題。同時，新能源汽車充電可以有效的與各類園區(qū)、停車道的停車位服務相連接，更加突出使用客戶的綜合化和一站式服務的特點：使得“人離汽車”并將車輛交由第三方看管管理成為可能，做到充電-停車-車輛防盜防劃防損害均成為可實現(xiàn)的綜合效果。

4 結語

智慧燈桿所對應的相關功能，其本質上是一種綜合化的信息管理和服務的應用，即智慧燈桿綜合體現(xiàn)了管理和服務兩大主題。而管理和服務所體現(xiàn)的最核心的功能，是通過自行建設的后端服務系統(tǒng)實現(xiàn)的。

毋庸置疑，在智慧城市的大概念下，智慧燈桿作為智慧城市建設的重要載體將隨著物聯(lián)網技術的發(fā)展與應用發(fā)揮越來越大的綜合化作用，它不僅將提高城市的信息化，智能化水平，也將大大將強城市管理服務能力，為廣大市民提供更快更好更優(yōu)的智慧城市服務。