智慧共享基礎(chǔ)設(shè)施在新型智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用

馬樂 洪亮 張弛

【摘 要】基礎(chǔ)設(shè)施作為城市重要組成部分，在新型智慧城市建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。通過共享空間、網(wǎng)絡(luò)、電力等資源，搭載智慧化應(yīng)用，可構(gòu)建智慧共享基礎(chǔ)設(shè)施，論文設(shè)計(jì)了智慧共享基礎(chǔ)設(shè)施的功能全景和系統(tǒng)方案，并對(duì)其當(dāng)前應(yīng)用中存在的問題進(jìn)行了分析。

【Abstract】 As an important component of a city， infrastructure plays an important role in the construction of the new type of smart city. Through sharing space， network， electric power and other resources， and carrying the intelligent application， we can construct the intelligent sharing infrastructure. In this paper， the function panorama and system scheme of intelligent sharing infrastructure are designed， and the problems existing in its current application are analyzed.

【關(guān)鍵詞】新型智慧城市;基礎(chǔ)設(shè)施;共享設(shè)施;智能照明

【Keywords】 new type of smart city; infrastructure; shared facilities; intelligent lighting

【中圖分類號(hào)】F299.27;F49? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）12-0171-02

1 引言

“十三五”時(shí)期智慧城市建設(shè)不斷演進(jìn)，進(jìn)入“為民服務(wù)全程全時(shí)、城市治理高效有序、數(shù)據(jù)開放共融共享、經(jīng)濟(jì)發(fā)展綠色開源”的新型智慧城市建設(shè)階段。基礎(chǔ)設(shè)施作為城市最重要的公共部件，如何充分挖掘其應(yīng)用價(jià)值、激活智慧成為一項(xiàng)值得探索和實(shí)踐的重要議題。其中，基礎(chǔ)設(shè)施在保留自身基本功能外，共享空間、網(wǎng)絡(luò)、電力等資源，搭載多個(gè)智慧化應(yīng)用提高復(fù)用性，升級(jí)成為城市的智慧共享基礎(chǔ)設(shè)施成為一種方向。當(dāng)前滿足“可載重、可供電、可通網(wǎng)”等特征的城市基礎(chǔ)設(shè)施有路燈、公交站臺(tái)、快遞柜、電話亭和書報(bào)亭等，其中路燈和公交站臺(tái)點(diǎn)位多、分布均衡、布設(shè)范圍隨城市范圍彈性變化，是開展智慧共享基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的最好落腳點(diǎn)[1]。

2 需求分析

從城市管理者和城市居民兩類用戶視角對(duì)智慧共享基礎(chǔ)設(shè)施使用需求進(jìn)行分解，并將用戶需求對(duì)應(yīng)到系統(tǒng)建設(shè)需求，需求梳理如表1所示。城市管理者關(guān)注點(diǎn)主要集中在設(shè)施共建共享、城市安全防護(hù)和應(yīng)急事件響應(yīng)等方向，城市居民關(guān)注點(diǎn)主要集中在便民服務(wù)、信息獲取和緊急求助等方向。智慧共享基礎(chǔ)設(shè)施的方案設(shè)計(jì)也圍繞用戶需求和系統(tǒng)需求展開。

表1? ?用戶需求分析

[用戶角色 需求分解 系統(tǒng)需求 城市管理者 資源共建共享、停車監(jiān)管、廣播通知、環(huán)境監(jiān)測(cè)、能耗監(jiān)控、設(shè)備資產(chǎn)管理、危險(xiǎn)人員識(shí)別、突發(fā)事件響應(yīng)等 智能照明、空氣監(jiān)測(cè)、智能管理、信息發(fā)布、智慧停車、自助充電、公共WiFi、無人零售、視頻監(jiān)控、公共廣播、一鍵緊急呼叫、微基站等 城市居民 共享WiFi、停車?yán)U費(fèi)、空氣狀況提示、生活資訊瀏覽、快速充電、掃碼購物、緊急求助等 ]

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 功能全景

智慧共享基礎(chǔ)設(shè)施的功能包括智能照明、信息發(fā)布、安防監(jiān)控、WiFi覆蓋、環(huán)境監(jiān)測(cè)、一鍵呼叫及廣播、充電樁、RFID和微基站結(jié)構(gòu)等，可根據(jù)實(shí)際使用需求靈活組合配置，功能全景如下：

①智能照明。以提升照明的舒適化、人性化和智能化為出發(fā)點(diǎn)，可控制單燈智能調(diào)光，避免電能浪費(fèi)。②信息發(fā)布。通過在燈桿或站臺(tái)上集成LED屏幕，實(shí)現(xiàn)廣告、新聞、路況、環(huán)境等重要信息發(fā)布。③安防監(jiān)控。集成攝像頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)路況、事件和人員的智能監(jiān)控。④WiFi覆蓋。建設(shè)WiFi網(wǎng)絡(luò)覆蓋，服務(wù)于用戶的高速上網(wǎng)需求。⑤環(huán)境監(jiān)測(cè)。通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫濕度、噪聲、風(fēng)速風(fēng)向、PM2.5等環(huán)境信息，同步發(fā)布到信息屏。⑥一鍵呼叫及廣播。通過一鍵呼叫終端語音接入后臺(tái)，實(shí)現(xiàn)緊急呼叫和報(bào)警;實(shí)現(xiàn)廣播緊急信息、通知、新聞等。⑦充電樁。為電動(dòng)汽車充放電提供接口。⑧RFID。集成RFID讀卡器，管理周邊張貼智能標(biāo)簽的市政資產(chǎn)，如窨井蓋、垃圾桶等，防止被偷盜破壞。⑨微基站結(jié)構(gòu)。利用燈桿預(yù)留出可以安裝微基站的平臺(tái)結(jié)構(gòu)，供運(yùn)營(yíng)商掛載微基站增強(qiáng)信號(hào)覆蓋[2]。

3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智慧共享基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)內(nèi)容包含智能照明系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、視頻安防系統(tǒng)、WiFi系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、一鍵呼叫及廣播系統(tǒng)、充電樁系統(tǒng)、RFID系統(tǒng)、配套線路管道、配套電力線路和配套通信網(wǎng)絡(luò)等。

①智能照明系統(tǒng)。智能照明系統(tǒng)利用單燈控制技術(shù)對(duì)任意一盞路燈進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制和運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)，實(shí)時(shí)采集燈具亮度、電壓、電流、功率、通信狀態(tài)等運(yùn)行數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)異常時(shí)在后臺(tái)預(yù)警并主動(dòng)通知維護(hù)人員前往現(xiàn)場(chǎng)檢修，根據(jù)時(shí)間和天色明暗程度遠(yuǎn)程或本地控制開關(guān)燈，達(dá)到按需照明目的。②信息發(fā)布系統(tǒng)?？紤]到戶外條件，選擇小間距戶外全彩LED顯示屏作為信息發(fā)布設(shè)備，其屏體具有小間距、高亮度、無玻璃化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。顯示信息可包括重要通知、緊急消息、空氣指數(shù)、公益宣傳、公共信息等。應(yīng)選擇防護(hù)等級(jí)IP65以上、陽光直射時(shí)播放不影響畫質(zhì)、可遠(yuǎn)程操控屏幕播放并能夠智能調(diào)節(jié)亮度的產(chǎn)品。③視頻安防系統(tǒng)。選用智能監(jiān)控系統(tǒng)，運(yùn)用高清視頻壓縮處理技術(shù)、智能分析技術(shù)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施周邊的動(dòng)態(tài)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)高清視頻監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)道路人流量、車流量、車牌抓拍、違章停車取證的監(jiān)控和識(shí)別，后端平臺(tái)判斷出異常行為并發(fā)出報(bào)警信號(hào)[3]。④WiFi系統(tǒng)。無線接入點(diǎn)采用

802.11協(xié)議，充分考慮無縫漫游、射頻控制、網(wǎng)絡(luò)安全等因素，配合無線控制器來完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、安全和訪問控制。前端熱點(diǎn)可布設(shè)在人流量較大的區(qū)域，提供無線上網(wǎng)功能，在后端平臺(tái)可收集用戶上網(wǎng)時(shí)間、地點(diǎn)等特征數(shù)據(jù)，分析用戶行為軌跡等特征，并對(duì)所有無線終端進(jìn)行統(tǒng)一管理。⑤環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在共享設(shè)施上集成環(huán)境監(jiān)測(cè)類傳感器，采集溫濕度、噪聲、風(fēng)速風(fēng)向、PM2.5、光照度等氣象信息，針對(duì)特殊環(huán)境，可考慮增加CO濃度、SO2濃度、積水水位等傳感器，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)布到前端信息發(fā)布屏，公開環(huán)境數(shù)據(jù)，并在后端平臺(tái)上記錄歷史數(shù)據(jù)，分析環(huán)境變化、空氣污染等特征，為環(huán)保工作提供決策依據(jù)。⑥一鍵呼叫及廣播系統(tǒng)。系統(tǒng)由呼叫終端、廣播音柱、對(duì)講終端、服務(wù)器等設(shè)備組成，支持背景音樂播放、語音廣播、FM新聞轉(zhuǎn)播、緊急呼叫等功能。⑦充電樁系統(tǒng)。集成充電樁為電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車和手機(jī)提供充電服務(wù)，實(shí)時(shí)顯示充電點(diǎn)亮電量、費(fèi)用信息，并與視頻安防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控充電現(xiàn)場(chǎng)、查看充電狀態(tài)，保證充電樁使用安全。⑧RFID系統(tǒng)。在共享設(shè)施內(nèi)部或周邊固定資產(chǎn)上張貼RFID識(shí)別標(biāo)簽，在共享設(shè)施上配備RFID識(shí)讀設(shè)備，感知資產(chǎn)位置、監(jiān)控資產(chǎn)使用和流動(dòng)情況，有效分析窨井蓋、垃圾桶等資產(chǎn)的破壞偷盜情況。⑨配套線路管道。為基礎(chǔ)設(shè)施配套的通信線纜和供電電纜建設(shè)管道資源，弱電管道和強(qiáng)電管道盡量同路由建設(shè)，保持0.5m安全距離，管道采用混凝土包封，管材采用波紋管，在過路處可采用鋼管直埋或微控定向鉆孔方式敷設(shè)，在橋梁處可采用橋掛塑管方式敷設(shè)。⑩配套電力線路。需根據(jù)增加的基礎(chǔ)設(shè)施及配套信息化系統(tǒng)計(jì)算用電容量，配置配電箱、控制箱等設(shè)備，地面預(yù)埋電纜保護(hù)管采用PE護(hù)管，穿越車道時(shí)采用鋼管保護(hù)，電纜注意在手孔井內(nèi)采用防水插件提高可靠性和安全性。11配套通信網(wǎng)絡(luò)?？紤]到接入造價(jià)低、消除中間有源設(shè)備、降低運(yùn)維成本等優(yōu)勢(shì)，采用PON網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為樹形結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)中保證每個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施均通有光纖接入。

4 應(yīng)用挑戰(zhàn)

①標(biāo)準(zhǔn)框架尚未建立。智慧共享基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)涉及市政、交通、智能化、信息化等多個(gè)學(xué)科多個(gè)專業(yè)的融合，但目前統(tǒng)一框架和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建立滯后于市場(chǎng)應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)化工作急需提速。②管理模式尚未理順。智慧共享基礎(chǔ)設(shè)施建成后的使用、維護(hù)權(quán)責(zé)目前較為分散，涉及市政、交通、安全、環(huán)境、信息化等多個(gè)部門，管理模式和管理職能需要進(jìn)一步明確。

5 結(jié)語

智慧共享基礎(chǔ)設(shè)施在新型智慧城市體系中既是物聯(lián)感知的神經(jīng)末梢，又是智慧化應(yīng)用體驗(yàn)的入口，具有集約建設(shè)、節(jié)約空間、節(jié)省投資和節(jié)約能耗等優(yōu)點(diǎn)，可發(fā)揮服務(wù)便捷化、管理精細(xì)化的社會(huì)效益。隨著智慧共享基礎(chǔ)設(shè)施功能不斷豐富、管理不斷完善，未來必將在新型智慧城市建設(shè)中發(fā)揮更加重要的作用。

【參考文獻(xiàn)】

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【3】任愷.智慧路燈建設(shè)的思考[J].科技風(fēng)，2018（5）：6.

【4】吳春海.智慧路燈的應(yīng)用探討[J].照明工程學(xué)報(bào)，2017（28）：24-26.