智慧灯杆工程实施过程问题研究
时间：2023-03-23 11:08:02
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【摘要】文章以宁波某智慧灯杆工程项目为切入点，首先简单介绍了智慧灯杆及管理平台的新功能和新作用，然后对采用标准规范、方案规划、施工设计、建设和实施管理过程中存在的相关问题进行了探讨总结，以期望能为同类设计、施工提供参考作用。
1引言
随着物联网、5G、云计算及大数据等先进技术的发展，数据和应用进入融合阶段，许多城市纷纷开展智慧灯杆试点工程建设。为适应城市发展新形式、提升城市形象及综合服务水平，宁波市在某一条次级道路建设了数字生活街区，这是基于智慧灯杆的智能感知系统，通过先进技术打造的智慧城市通信支撑、物联网管理和民生服务一体化管控平台，以前端数据与后端数据为底层基础，实现人与人、人与设施、人与城市之间的信息融合，既可以高效节能地为居民提供传统路灯照明和居民出行辅助，又可实时为气象、环保、交通等提供海量城市运行数据，促进城市管理更智能、更精细、更高效。该项目建设道路总长约3km，灯杆数量约200套，共分三期建设。
2智慧灯杆的新功能
智慧灯杆集成了传统道路照明、交通标识和信号指示功能，也打破了传统道路照明回路开关控制模式，规避无法进行精确调光运行的缺点，采用单灯控制器可实时调节灯具启闭状态和亮度，实现智能照明和动态节能[1]。智慧灯杆也在传统路灯回路故障反馈报警基础上，能精准实现单灯控制、故障报警、GIS定位、电参数读取、统计、巡检等功能。另外，智慧灯杆可以集成更多控制与管理功能、如环境和气象监测、应急管理和一键求助、公共广播、5G基站、Wi-Fi覆盖、视频采集、信息发布、垃圾桶溢满、井盖丢失、积水监测并可预留车路协同[2]等设施接口，为将来功能扩展提供便利条件。
2.1LED信息发布智慧灯杆上安装的双面LED显示屏可作为信息发布的显示平台，全路段全天候进行实时信息发布。如交通路况信息、周边环境空气状况、紧急状况警报等，它给城市道路增加了绚丽的色彩，平台发布的滚动字幕、图片、动画和音视频等各类多媒体节目，通过网络传输至数字媒体控制器，然后在智慧杆上的LED显示屏和公共广播上进行有序播放，节目可按需切换，实时开启和关闭，紧急情况下还可提供警示和引导功能。
2.2一键求助紧急情况时，遇险民众可以按下一键报警按钮，向呼叫中心求助，呼叫中心在接到信息后，使用GIS定位功能，获取精确的街区坐标位置和报警时间，并在电子地图上标注事件发生地，值班人员第一时间响应，通过电话或信息通知就近巡查人员，信息下发至APP，安排人员及时处理，有效解决公共场所安全问题，它也能够与公共广播、监控系统联动，实时紧急广播、跟踪记录。
2.3公共广播利用TCP/IP协议和数字音频技术，将音频信号以数据包形式在计算机网络上进行传送，无须单独布线。它除了实现传统广播功能外，还具备高保真音质、双向互动性、单点播放和喊话功能。与监控系统配合，一旦发现违章或违法行为，可喊话制止。
2.4Wi-Fi覆盖Wi-Fi覆盖是在灯杆集成室外AP，实现路段内WLAN全覆盖及移动终端的无缝连接，为市民提供上网娱乐功能。它供电方式灵活，采用双频2.4G/5G通信，上下行速率大，吞吐能力强，并发连接多，信号覆盖半径大，内置有MIMO全向天线，支持802.11a/b/g/n/ac/wave2多种协议，具有更强的终端接入适应能力。
2.5环境监测采用多要素环境传感器（噪声、PM2.5、气压、风速风向、温湿度、照度）进行数据采集，发送至气象环保部门，经分析、整理、统计，实现环境气象监测，同时数据反馈至智慧管理平台，采取相应措施降低城市能耗及减少环境污染，为群众出行便利提供参考。
2.6智能充电智慧灯杆下部留有手机充电接口和汽车充电接口，方便车辆和行人快速充电，有利于解决新能源汽车充电难题，节省建设汽车充电桩的投资，节约土地资源。
2.7视频监控灯杆中部搭载具有红外高清摄像机，实现对道路状况全天候监控，识别、预警和人员疏散，其配合紧急求助、广播等功能，进行针对性联动监视、抓拍。它已不限于单一的录像存储，可进行多场景行为分析，对事故、违章、超速等行为识别，还可进行交通流量统计和分析，它捕捉精度高，检测距离长。对于道路日趋复杂的监控需求，它将治安，卡口，电子警察和交通等视频集中统一接入控制中心，实现大范围联网共享，为城市管理提供更多便利。2.85G基站由于5G基站信号覆盖范围比4G基站小，原有旧基站替换为5G基站并不能完全解决信号覆盖难题，利用智慧灯杆架设5G基站是一个有效便利的措施，灯杆本身具有供电简单、杆高度大、杆间间距小、周围无信号遮挡、管线暗敷等优点。
3软件平台功能
智慧城市软件平台可实现可视化设备总览，市政、交通管理，智慧安防、照明，设备、环境监测等，它支持控制、预警、统计分析等功能，也支持多种通信协议设备终端接入，实现应用扩展，同屏管理。当有呼叫、报警发生时，可呼叫转移，也可在电子地图上显示报警点，及时提供帮助。通过对LED信息发布子系统、视频监控子系统、公共广播子系统、环境监测子系统、无线覆盖子系统、综合管控子系统、运管中心的集成化和应用，实现城市综合管理系统的组件化、智能化和一体化的管理。
4过程中的问题及对策
4.1各方协调问题智慧灯杆建设牵涉相关方众多，如市政、通信、气象环保、交通公安等政府单位、企事业单位。牵头部门虽然为市政单位，但相关各方系统需求不同，导致各部门仍以垂直建设为主。建设各参与方均对智慧灯杆认识不足，都在摸着石头过河，可以借鉴的成功案例很少，都难以放开手脚。在智慧灯杆设计、建设、运营、数据归属、数据共享等方面的协调工作量大。在图纸设计过程中，需求调研要详尽，反复沟通，整理后确定方案，以满足各方需求[3]。安装时要协调施工，满足连续施工要求，包括埋管先后、安装先后，杜绝各自为政，反复施工，费时费力。要建立跨单位顶层协调机制，定期组织召开协调会，避免推诿扯皮。
4.2图纸设计问题国家和行业地方标准都只对功能、布局和施工验收方面有要求，缺乏参考图集[1]。对设计方案可行性论证不充分，对各方需求、勘察调研不详尽，施工图设计深度不足，施工过程中暴露出许多问题，导致报审图、施工图不断变更，施工方案不断更改，难免存在边设计边施工现象，造成施工资源浪费、进度拖延[4]。特别是对设备仓空间进行规划，给项目施工造成不小的困扰和阻碍，因此需要建立国家标准规范图集。
4.3平台互联互通目前，智慧灯杆所涉各单位部门之间管理系统仍相对封闭，各方互联互通和数据共享仍然存在不足，导致数据利用依然处于数据应用的初级阶段，亟须建立统一软硬件接口标准和编码规则，为互联互通创造良好条件。如视频监控系统，公安交警原有其自己的管理平台，新旧平台数据如何共享、联动报警，细节上仍存在问题未解决。环保气象监测数据采集后直接输出至其旧平台，分析、处理后的数据哪些需要送回，如何接收、存储、发布均未明确。
4.4电源分配智慧灯杆采用统一供电，在杆内分回路供电，照明和其他挂载设备用电负载和供电时间不同，如何合理进行电费分配，这是必须要考虑的问题，特别是当安装有充电桩设施时，还应增加计费模块。另外部分移动通信设备、物联网通信设备或其他通信模块，需要保证其供电稳定性，若仅依靠单回路供电很难保证电源稳定，它应该考虑双路供电或UPS不间断电源组合供电。因此在供电方式、电源分配、计费方式，电费分配方面，既要满足各方用电需求，又要满足统管要求，还要明确后期电表管理权属，谁来收电费、开具票据等管理问题。
4.5灯杆变形不同灯杆不同高度的悬臂承载的设备、设施各不相同，有道路交通指示牌、信号指示灯、视频监控，LED信息屏等，故杆臂与杆身水平拉力和扭力也不同。杆体及其部件若均按照统一样式采购、厂家虽然对杆体及部件的强度进行了试验，但在基础浇筑凝固后，杆身及部件上因载荷不同，预留可抵消的垂直度偏差也不同，应检查每个灯杆的抗变形能力，再安装前后对垂直度进行复核，必要时预留反偏差。
4.6杆体设计不足施工过程中，A类杆腔径过细，杆身安装设备较多，信号和电源线需要分腔敷设，避免形成干扰，但因杆腔径过细又容易造成穿线困难；杆顶预留5G微基站安装空间不足，且无供电和光纤路由，在未安装设备前，飞鸟容易在其空间内筑巢，易引起火灾。强弱电综合设备仓内，厂家设计空间狭小，各种电源、转换模块与控制设备均集中安装，实施过程中因为仓内空间有限，造成仓内安装空间严重不足。智慧灯杆供电采用5x16m2以上电缆，以380V电压为每个灯杆分回路供电，杆与杆之间手拉手连接，应该考虑电源安全隔离，防止漏电造成事故[5]。杆内空间狭小，且杆体防水措施不到位，难免雨水从孔隙渗入，易造成内部闷热潮湿。对温湿度较大地区，要考虑灯杆内的雨季防潮和炎热季节排风降温措施，避免仓内设备运行不稳定。杆体检修箱需做防盗设计，防止无关人员打开仓门，造成设备丢失或触电安全事故。灯杆上的一键报警按钮，既要设计明显位置，也应有防止儿童和人员误碰措施，其设计安装高度应适中，应增加可开启的盖子，减少误报发生。灯杆外搭载的相关智能设备其美观性、防水性，易于维护性也是需要考虑的问题。
4.7应用问题LED显示屏的色温、亮度需要虑对车辆、行人是否有影响；手机充电功能集成在杆上是否具有普遍适用性，如何避免充电时日晒、雨淋，是否设置休息坐椅等。另外，应用中如何解决不同平台间互联互通，项目竣工后移交、维护、系统操作培训等都需要建立并完善相应体制。
5结语
目前我国智慧灯杆建设正处于快速发展阶段，国家、行业、地方标准编写还有待完善，因此，对项目实施过程中存在的问题进行总结，希望能为各参与建设方起到一定的借鉴作用。
参考文献
[1]中国电子技术标准化研究院.物联网新型基础设施智慧灯杆标准化白皮书[R/OL].2020.
[2]DB33/T1238-2021.智慧灯杆技术标准[S].浙江：浙江省工程建设标准，2021.
[3]黄胜强.智慧路灯的设计与思考[J].智能建筑与智慧城市，2020（7）：19-20.
[4]王宁.城市景观照明质量控制浅析[J].照明工程学报，2013（3）：37-41.
[5]徐俊，林俊，等.浅谈上海智慧路灯试点应用分析[J].光源与照明，2016（1）：25-27+33.
作者:黄卫平 陈勇 单位:永麒科技集团有限公司
