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(lè)，洪亮，張弛

（中通服咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，南京 210019）

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(kāi)放共融共享、經(jīng)濟(jì)發(fā)展綠色開(kāi)源”的新型智慧城市建設(shè)階段?；A(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(mǎn)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(huà)亭和書(shū)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(kāi)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(lèi)用戶(hù)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(hù)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(hù)需求和系統(tǒng)需求展開(kāi)。

表1 用戶(hù)需求分析

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(guò)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(hù)的高速上網(wǎng)需求。⑤環(huán)境監(jiān)測(cè)。通過(guò)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(guò)一鍵呼叫終端語(yǔ)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(chē)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(kāi)關(guān)燈，達(dá)到按需照明目的。②信息發(fā)布系統(tǒng)?？紤]到戶(hù)外條件，選擇小間距戶(hù)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(wú)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(yáng)光直射時(shí)播放不影響畫(huà)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(chē)流量、車(chē)牌抓拍、違章停車(chē)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(wú)線接入點(diǎn)采用802.11協(xié)議，充分考慮無(wú)縫漫游、射頻控制、網(wǎng)絡(luò)安全等因素，配合無(wú)線控制器來(lái)完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、安全和訪問(wèn)控制。前端熱點(diǎn)可布設(shè)在人流量較大的區(qū)域，提供無(wú)線上網(wǎng)功能，在后端平臺(tái)可收集用戶(hù)上網(wǎng)時(shí)間、地點(diǎn)等特征數(shù)據(jù)，分析用戶(hù)行為軌跡等特征，并對(duì)所有無(wú)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(lèi)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(kāi)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(lè)播放、語(yǔ)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(chē)、電動(dòng)自行車(chē)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(guò)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(chē)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)。考慮到接入造價(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(shù)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(zhuān)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(mén)，管理模式和管理職能需要進(jìn)一步明確。

5 結(jié)語(yǔ)

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(lái)必將在新型智慧城市建設(shè)中發(fā)揮更加重要的作用。