智慧燈桿工程實(shí)施過程問題研究

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【摘要】文章以寧波某智慧燈桿工程項(xiàng)目為切入點(diǎn)，首先簡(jiǎn)單介紹了智慧燈桿及管理平臺(tái)的新功能和新作用，然后對(duì)采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、方案規(guī)劃、施工設(shè)計(jì)、建設(shè)和實(shí)施管理過程中存在的相關(guān)問題進(jìn)行了探討總結(jié)，以期望能為同類設(shè)計(jì)、施工提供參考作用。

【關(guān)鍵詞】智慧燈桿；管理平臺(tái)；實(shí)施過程；問題淺析

1引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算及大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)和應(yīng)用進(jìn)入融合階段，許多城市紛紛開展智慧燈桿試點(diǎn)工程建設(shè)。為適應(yīng)城市發(fā)展新形式、提升城市形象及綜合服務(wù)水平，寧波市在某一條次級(jí)道路建設(shè)了數(shù)字生活街區(qū)，這是基于智慧燈桿的智能感知系統(tǒng)，通過先進(jìn)技術(shù)打造的智慧城市通信支撐、物聯(lián)網(wǎng)管理和民生服務(wù)一體化管控平臺(tái)，以前端數(shù)據(jù)與后端數(shù)據(jù)為底層基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)人與人、人與設(shè)施、人與城市之間的信息融合，既可以高效節(jié)能地為居民提供傳統(tǒng)路燈照明和居民出行輔助，又可實(shí)時(shí)為氣象、環(huán)保、交通等提供海量城市運(yùn)行數(shù)據(jù)，促進(jìn)城市管理更智能、更精細(xì)、更高效。該項(xiàng)目建設(shè)道路總長(zhǎng)約3km，燈桿數(shù)量約200套，共分三期建設(shè)。

2智慧燈桿的新功能

智慧燈桿集成了傳統(tǒng)道路照明、交通標(biāo)識(shí)和信號(hào)指示功能，也打破了傳統(tǒng)道路照明回路開關(guān)控制模式，規(guī)避無(wú)法進(jìn)行精確調(diào)光運(yùn)行的缺點(diǎn)，采用單燈控制器可實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)燈具啟閉狀態(tài)和亮度，實(shí)現(xiàn)智能照明和動(dòng)態(tài)節(jié)能[1]。智慧燈桿也在傳統(tǒng)路燈回路故障反饋報(bào)警基礎(chǔ)上，能精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)單燈控制、故障報(bào)警、GIS定位、電參數(shù)讀取、統(tǒng)計(jì)、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(huán)境和氣象監(jiān)測(cè)、應(yīng)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(fā)布、垃圾桶溢滿、井蓋丟失、積水監(jiān)測(cè)并可預(yù)留車路協(xié)同[2]等設(shè)施接口，為將來(lái)功能擴(kuò)展提供便利條件。

2.1LED信息發(fā)布智慧燈桿上安裝的雙面LED顯示屏可作為信息發(fā)布的顯示平臺(tái)，全路段全天候進(jìn)行實(shí)時(shí)信息發(fā)布。如交通路況信息、周邊環(huán)境空氣狀況、緊急狀況警報(bào)等，它給城市道路增加了絢麗的色彩，平臺(tái)發(fā)布的滾動(dòng)字幕、圖片、動(dòng)畫和音視頻等各類多媒體節(jié)目，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)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(jìn)行有序播放，節(jié)目可按需切換，實(shí)時(shí)開啟和關(guān)閉，緊急情況下還可提供警示和引導(dǎo)功能。

2.2一鍵求助緊急情況時(shí)，遇險(xiǎn)民眾可以按下一鍵報(bào)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(qū)坐標(biāo)位置和報(bào)警時(shí)間，并在電子地圖上標(biāo)注事件發(fā)生地，值班人員第一時(shí)間響應(yīng)，通過電話或信息通知就近巡查人員，信息下發(fā)至APP，安排人員及時(shí)處理，有效解決公共場(chǎng)所安全問題，它也能夠與公共廣播、監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)緊急廣播、跟蹤記錄。

2.3公共廣播利用TCP/IP協(xié)議和數(shù)字音頻技術(shù)，將音頻信號(hào)以數(shù)據(jù)包形式在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳送，無(wú)須單獨(dú)布線。它除了實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)廣播功能外，還具備高保真音質(zhì)、雙向互動(dòng)性、單點(diǎn)播放和喊話功能。與監(jiān)控系統(tǒng)配合，一旦發(fā)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)路段內(nèi)WLAN全覆蓋及移動(dòng)終端的無(wú)縫連接，為市民提供上網(wǎng)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(qiáng)，并發(fā)連接多，信號(hào)覆蓋半徑大，內(nèi)置有MIMO全向天線，支持802.11a/b/g/n/ac/wave2多種協(xié)議，具有更強(qiáng)的終端接入適應(yīng)能力。

2.5環(huán)境監(jiān)測(cè)采用多要素環(huán)境傳感器（噪聲、PM2.5、氣壓、風(fēng)速風(fēng)向、溫濕度、照度）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，發(fā)送至氣象環(huán)保部門，經(jīng)分析、整理、統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境氣象監(jiān)測(cè)，同時(shí)數(shù)據(jù)反饋至智慧管理平臺(tái)，采取相應(yīng)措施降低城市能耗及減少環(huán)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(jī)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(jié)省建設(shè)汽車充電樁的投資，節(jié)約土地資源。

2.7視頻監(jiān)控?zé)魲U中部搭載具有紅外高清攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)道路狀況全天候監(jiān)控，識(shí)別、預(yù)警和人員疏散，其配合緊急求助、廣播等功能，進(jìn)行針對(duì)性聯(lián)動(dòng)監(jiān)視、抓拍。它已不限于單一的錄像存儲(chǔ)，可進(jìn)行多場(chǎng)景行為分析，對(duì)事故、違章、超速等行為識(shí)別，還可進(jìn)行交通流量統(tǒng)計(jì)和分析，它捕捉精度高，檢測(cè)距離長(zhǎng)。對(duì)于道路日趨復(fù)雜的監(jiān)控需求，它將治安，卡口，電子警察和交通等視頻集中統(tǒng)一接入控制中心，實(shí)現(xiàn)大范圍聯(lián)網(wǎng)共享，為城市管理提供更多便利。2.85G基站由于5G基站信號(hào)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(hào)覆蓋難題，利用智慧燈桿架設(shè)5G基站是一個(gè)有效便利的措施，燈桿本身具有供電簡(jiǎn)單、桿高度大、桿間間距小、周圍無(wú)信號(hào)遮擋、管線暗敷等優(yōu)點(diǎn)。

3軟件平臺(tái)功能

智慧城市軟件平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)可視化設(shè)備總覽，市政、交通管理，智慧安防、照明，設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測(cè)等，它支持控制、預(yù)警、統(tǒng)計(jì)分析等功能，也支持多種通信協(xié)議設(shè)備終端接入，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用擴(kuò)展，同屏管理。當(dāng)有呼叫、報(bào)警發(fā)生時(shí)，可呼叫轉(zhuǎn)移，也可在電子地圖上顯示報(bào)警點(diǎn)，及時(shí)提供幫助。通過對(duì)LED信息發(fā)布子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、公共廣播子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、無(wú)線覆蓋子系統(tǒng)、綜合管控子系統(tǒng)、運(yùn)管中心的集成化和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)城市綜合管理系統(tǒng)的組件化、智能化和一體化的管理。

4過程中的問題及對(duì)策

4.1各方協(xié)調(diào)問題智慧燈桿建設(shè)牽涉相關(guān)方眾多，如市政、通信、氣象環(huán)保、交通公安等政府單位、企事業(yè)單位。牽頭部門雖然為市政單位，但相關(guān)各方系統(tǒng)需求不同，導(dǎo)致各部門仍以垂直建設(shè)為主。建設(shè)各參與方均對(duì)智慧燈桿認(rèn)識(shí)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(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、數(shù)據(jù)歸屬、數(shù)據(jù)共享等方面的協(xié)調(diào)工作量大。在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過程中，需求調(diào)研要詳盡，反復(fù)溝通，整理后確定方案，以滿足各方需求[3]。安裝時(shí)要協(xié)調(diào)施工，滿足連續(xù)施工要求，包括埋管先后、安裝先后，杜絕各自為政，反復(fù)施工，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。要建立跨單位頂層協(xié)調(diào)機(jī)制，定期組織召開協(xié)調(diào)會(huì)，避免推諉扯皮。

4.2圖紙?jiān)O(shè)計(jì)問題國(guó)家和行業(yè)地方標(biāo)準(zhǔn)都只對(duì)功能、布局和施工驗(yàn)收方面有要求，缺乏參考圖集[1]。對(duì)設(shè)計(jì)方案可行性論證不充分，對(duì)各方需求、勘察調(diào)研不詳盡，施工圖設(shè)計(jì)深度不足，施工過程中暴露出許多問題，導(dǎo)致報(bào)審圖、施工圖不斷變更，施工方案不斷更改，難免存在邊設(shè)計(jì)邊施工現(xiàn)象，造成施工資源浪費(fèi)、進(jìn)度拖延[4]。特別是對(duì)設(shè)備倉(cāng)空間進(jìn)行規(guī)劃，給項(xiàng)目施工造成不小的困擾和阻礙，因此需要建立國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范圖集。

4.3平臺(tái)互聯(lián)互通目前，智慧燈桿所涉各單位部門之間管理系統(tǒng)仍相對(duì)封閉，各方互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享仍然存在不足，導(dǎo)致數(shù)據(jù)利用依然處于數(shù)據(jù)應(yīng)用的初級(jí)階段，亟須建立統(tǒng)一軟硬件接口標(biāo)準(zhǔn)和編碼規(guī)則，為互聯(lián)互通創(chuàng)造良好條件。如視頻監(jiān)控系統(tǒng)，公安交警原有其自己的管理平臺(tái)，新舊平臺(tái)數(shù)據(jù)如何共享、聯(lián)動(dòng)報(bào)警，細(xì)節(jié)上仍存在問題未解決。環(huán)保氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集后直接輸出至其舊平臺(tái)，分析、處理后的數(shù)據(jù)哪些需要送回，如何接收、存儲(chǔ)、發(fā)布均未明確。

4.4電源分配智慧燈桿采用統(tǒng)一供電，在桿內(nèi)分回路供電，照明和其他掛載設(shè)備用電負(fù)載和供電時(shí)間不同，如何合理進(jìn)行電費(fèi)分配，這是必須要考慮的問題，特別是當(dāng)安裝有充電樁設(shè)施時(shí)，還應(yīng)增加計(jì)費(fèi)模塊。另外部分移動(dòng)通信設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備或其他通信模塊，需要保證其供電穩(wěn)定性，若僅依靠單回路供電很難保證電源穩(wěn)定，它應(yīng)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(jì)費(fèi)方式，電費(fèi)分配方面，既要滿足各方用電需求，又要滿足統(tǒng)管要求，還要明確后期電表管理權(quán)屬，誰(shuí)來(lái)收電費(fèi)、開具票據(jù)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(shè)備、設(shè)施各不相同，有道路交通指示牌、信號(hào)指示燈、視頻監(jiān)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(tǒng)一樣式采購(gòu)、廠家雖然對(duì)桿體及部件的強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn)，但在基礎(chǔ)澆筑凝固后，桿身及部件上因載荷不同，預(yù)留可抵消的垂直度偏差也不同，應(yīng)檢查每個(gè)燈桿的抗變形能力，再安裝前后對(duì)垂直度進(jìn)行復(fù)核，必要時(shí)預(yù)留反偏差。

4.6桿體設(shè)計(jì)不足施工過程中，A類桿腔徑過細(xì)，桿身安裝設(shè)備較多，信號(hào)和電源線需要分腔敷設(shè)，避免形成干擾，但因桿腔徑過細(xì)又容易造成穿線困難；桿頂預(yù)留5G微基站安裝空間不足，且無(wú)供電和光纖路由，在未安裝設(shè)備前，飛鳥容易在其空間內(nèi)筑巢，易引起火災(zāi)。強(qiáng)弱電綜合設(shè)備倉(cāng)內(nèi)，廠家設(shè)計(jì)空間狹小，各種電源、轉(zhuǎn)換模塊與控制設(shè)備均集中安裝，實(shí)施過程中因?yàn)閭}(cāng)內(nèi)空間有限，造成倉(cāng)內(nèi)安裝空間嚴(yán)重不足。智慧燈桿供電采用5x16m2以上電纜，以380V電壓為每個(gè)燈桿分回路供電，桿與桿之間手拉手連接，應(yīng)該考慮電源安全隔離，防止漏電造成事故[5]。桿內(nèi)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(nèi)部悶熱潮濕。對(duì)溫濕度較大地區(qū)，要考慮燈桿內(nèi)的雨季防潮和炎熱季節(jié)排風(fēng)降溫措施，避免倉(cāng)內(nèi)設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定。桿體檢修箱需做防盜設(shè)計(jì)，防止無(wú)關(guān)人員打開倉(cāng)門，造成設(shè)備丟失或觸電安全事故。燈桿上的一鍵報(bào)警按鈕，既要設(shè)計(jì)明顯位置，也應(yīng)有防止兒童和人員誤碰措施，其設(shè)計(jì)安裝高度應(yīng)適中，應(yīng)增加可開啟的蓋子，減少誤報(bào)發(fā)生。燈桿外搭載的相關(guān)智能設(shè)備其美觀性、防水性，易于維護(hù)性也是需要考慮的問題。

4.7應(yīng)用問題LED顯示屏的色溫、亮度需要慮對(duì)車輛、行人是否有影響；手機(jī)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(shí)日曬、雨淋，是否設(shè)置休息坐椅等。另外，應(yīng)用中如何解決不同平臺(tái)間互聯(lián)互通，項(xiàng)目竣工后移交、維護(hù)、系統(tǒng)操作培訓(xùn)等都需要建立并完善相應(yīng)體制。

5結(jié)語(yǔ)

目前我國(guó)智慧燈桿建設(shè)正處于快速發(fā)展階段，國(guó)家、行業(yè)、地方標(biāo)準(zhǔn)編寫還有待完善，因此，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施過程中存在的問題進(jìn)行總結(jié)，希望能為各參與建設(shè)方起到一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

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作者:黃衛(wèi)平 陳勇 單位:永麒科技集團(tuán)有限公司