論智慧燈桿在金壇區(qū)智慧城市中的應(yīng)用

許洪兵 荊星

摘 要：智慧燈桿作為智慧城市建設(shè)的重要載體將隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)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(jù)等方面論述了智慧燈桿在金壇區(qū)智慧城市中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智慧燈桿;智慧城市;智能照明

中圖分類號：TN929.5 文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)作為助推經(jīng)濟(jì)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(shè)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(yùn)行息息相關(guān)，關(guān)系著人民生活幸福、社會治安、交通安全、生產(chǎn)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(gòu)造中的重要組成部份，已成為智能城市建設(shè)最為迫切的需求之一。

1 金壇區(qū)智慧燈桿建設(shè)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(shí)現(xiàn)城市多元化信息的全息感知，并將采集的數(shù)據(jù)通過窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IOT）、光纖等進(jìn)行傳輸，配合邊緣計(jì)算、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)管理等信息技術(shù)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(xué)化、精細(xì)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(wù)的需要

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

1.3 促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、帶動產(chǎn)業(yè)升級的需要

智慧燈桿涉及產(chǎn)業(yè)面廣，智慧燈桿的建設(shè)可帶動照明、控制、傳感器等一大批產(chǎn)業(yè)，對城市的產(chǎn)業(yè)升發(fā)展起到極大的推動作用，有助于城市建設(shè)實(shí)體經(jīng)濟(jì)、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(chǎn)業(yè)體系。

1.4 建設(shè)綠色智能城市的需要

城市的建設(shè)將按照綠色、智能、創(chuàng)新要求，推廣綠色低碳的生產(chǎn)生活方式和城市建設(shè)運(yùn)營模式。智慧燈桿搭載的照明智能控制系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)等形成先進(jìn)的照明管理系統(tǒng)，對照明設(shè)備實(shí)現(xiàn)遙控、遙測、遙調(diào)、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。可以大幅提高城市照明的效率，節(jié)省大量不必要的能源消耗。

2 金壇區(qū)智慧城市建設(shè)中智慧燈桿設(shè)計(jì)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(yīng)遵循如下設(shè)計(jì)原則。

2.1 先進(jìn)性

整體設(shè)計(jì)應(yīng)采用當(dāng)前先進(jìn)、成熟、應(yīng)用廣泛的技術(shù)。系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)、設(shè)備選型和施工過程中，有超前性，采用的技術(shù)既考慮實(shí)用有效，又確保短期內(nèi)不落后。

2.2 兼容性

確保前端功能設(shè)備與管理、應(yīng)用終端之間能夠有效地進(jìn)行通信和共享數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)不同廠商、不同規(guī)格的設(shè)備或系統(tǒng)間的兼容和互操作。

2.3 規(guī)范性

設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家、公安部等的有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求及建設(shè)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(yīng)遵循國家、公安部等系列標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定，系統(tǒng)具備規(guī)范性與開放性，能夠與具有標(biāo)準(zhǔn)接口的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)實(shí)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(hù)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(jìn)行綜合安全防護(hù)。

2.5 可靠性

采用成熟、穩(wěn)定和通用的技術(shù)和設(shè)備，關(guān)鍵部分應(yīng)有備份、冗余措施，系統(tǒng)軟件應(yīng)有備份和維護(hù)保障能力，能夠保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行，有較強(qiáng)的容錯和系統(tǒng)恢復(fù)能力。系統(tǒng)采用的器材和產(chǎn)品都是經(jīng)過各類質(zhì)量體系認(rèn)證和許可的，并且在國內(nèi)外的實(shí)際應(yīng)用中被證明是可靠穩(wěn)定的品牌產(chǎn)品，能夠確保可靠運(yùn)行。

2.6 易操作性

系統(tǒng)操作提供美觀實(shí)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(xí)慣，方便易學(xué)、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(dá)。系統(tǒng)應(yīng)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(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的狀況。

2.7 可擴(kuò)展性

采用模塊化設(shè)計(jì)，充分考慮從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計(jì)、管理對象等各方面的功能擴(kuò)展，滿足今后系統(tǒng)擴(kuò)容和擴(kuò)大應(yīng)用范圍的需求。

2.8 可維護(hù)性

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

2.9 經(jīng)濟(jì)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(shè)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(xiàng)要求。對道路照明管理進(jìn)行智慧化提升，實(shí)施智慧照明，是當(dāng)今照明控制技術(shù)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息通訊技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集分析技術(shù)等形成先進(jìn)的照明管理系統(tǒng)，采用遠(yuǎn)程監(jiān)測、自動控制、單燈控制、自動報警等技術(shù)與道路照明結(jié)合實(shí)施，目的是實(shí)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(shù)有效提高照明管理的工作效率和服務(wù)效率。

3.1.1 實(shí)時監(jiān)測

實(shí)時監(jiān)測功能分為配電設(shè)施監(jiān)測和燈具監(jiān)測2部分，配電設(shè)備監(jiān)測由安裝在配電柜的RTU終端完成，監(jiān)測配電柜內(nèi)接觸器、熔斷絲、斷路器等設(shè)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(nèi)的單燈控制器完成，監(jiān)測燈具運(yùn)行狀態(tài)，采集燈具運(yùn)行數(shù)據(jù)。RTU內(nèi)部的通信設(shè)備將實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行摹?/p>

3.1.2 智能控制

采用本地和遠(yuǎn)程控制相結(jié)合的辦法，根據(jù)時間和天氣的明暗程度自動控制開關(guān)燈;實(shí)時動態(tài)調(diào)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(jù)天氣和四季變化自動調(diào)節(jié)開關(guān)燈時間，達(dá)到按需照明的目的。采用高效LED路燈與智能控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對每一盞燈具的有效監(jiān)控、根據(jù)需要動態(tài)實(shí)時調(diào)節(jié)光照度值，比如在后半夜，道路上車少人稀時，調(diào)節(jié)LED光照強(qiáng)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(jù)告警類別及時下發(fā)搶修任務(wù)，搶修完成后，單燈設(shè)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(jù)分類存儲，對存儲的數(shù)據(jù)挖掘分析，以報表和圖形的形式輸出顯示，結(jié)合歷史大數(shù)據(jù)提高故障報警判斷準(zhǔn)確性，通過多種數(shù)據(jù)組合判斷出故障類型，故障類別，分析故障產(chǎn)生原因。

3.2 無線城市

隨著信息技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)。然而，在無線城市建設(shè)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(shí)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(shè)的優(yōu)勢，可對道路進(jìn)行蜂窩數(shù)據(jù)信號和wifi信號的全覆蓋，為市民提供外出上網(wǎng)便利。

3.3 智慧安防

（1）視頻監(jiān)控：高清網(wǎng)絡(luò)球機(jī)，遠(yuǎn)程云臺控制，遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)焦距，根據(jù)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(jù)觸發(fā)條件播放預(yù)先錄制音頻，可實(shí)時分區(qū)播報。（4）人流量監(jiān)測：利用實(shí)時視頻監(jiān)控技術(shù)以及WIFI AP探針技術(shù)進(jìn)行實(shí)時的人流量統(tǒng)計(jì)。（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(shí)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(shí)際情況，并自動回調(diào)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(jìn)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(jìn)行檢測，獲得大范圍的環(huán)境參數(shù)與氣象參數(shù)，實(shí)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(dāng)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(jìn)行數(shù)據(jù)分析，有利于管理部門作出準(zhǔn)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(shí)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(shí)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(jù)需要在城市重點(diǎn)位置設(shè)置，可發(fā)布政務(wù)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(zhì)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(jìn)行廣告發(fā)布。（2）人機(jī)交互與信息查詢：以wifi熱點(diǎn)為紐帶，利用智慧燈桿上的觸摸屏，用戶可根據(jù)當(dāng)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(yù)報、市政服務(wù)設(shè)施、周邊旅游景點(diǎn)、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(shí)現(xiàn)問卷調(diào)查、投訴意見等人機(jī)交互功能。此外，系統(tǒng)可分析出觸摸屏的利用率，點(diǎn)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(guān)公共設(shè)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(jìn)城市精細(xì)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(wù)，極大的緩解目前電動汽車因?yàn)槌潆姺?wù)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(wù)相連接，更加突出使用客戶的綜合化和一站式服務(wù)的特點(diǎn)：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(shí)現(xiàn)的綜合效果。

4 結(jié)語

智慧燈桿所對應(yīng)的相關(guān)功能，其本質(zhì)上是一種綜合化的信息管理和服務(wù)的應(yīng)用，即智慧燈桿綜合體現(xiàn)了管理和服務(wù)兩大主題。而管理和服務(wù)所體現(xiàn)的最核心的功能，是通過自行建設(shè)的后端服務(wù)系統(tǒng)實(shí)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(shè)的重要載體將隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)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(qiáng)城市管理服務(wù)能力，為廣大市民提供更快更好更優(yōu)的智慧城市服務(wù)。