城市道路智慧燈桿系統(tǒng)設(shè)計的探討

楊曉慶 李啟豐

摘要：城市道路作為城市交通的主要設(shè)施，這是城市發(fā)展的體系結(jié)構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)交通、道路照明燈柱作為城市道路的重要組成部分，是城市道路的重要組成部分重要的市政基礎(chǔ)設(shè)施，能夠提供城市行人和交通誘導(dǎo)的路上的照明，有利于確保人員和車輛的安全，道路效率和城市安全。

關(guān)鍵詞：城市道路;智慧燈桿;系統(tǒng)設(shè)計

一、實施道路照明智慧燈桿的需求

1.全面推廣智慧燈桿的理由

隨著現(xiàn)代城市向智慧城市的發(fā)展，對智能燈桿的需求日益增加，尤其是在城市道路的迎賓大道、景觀道路、各種樞紐和擁擠的戶外廣場。城市道路照明作為一種重要的市政公用基礎(chǔ)設(shè)施、道路照明智能控制，燈桿可以成為物聯(lián)網(wǎng)的一部分同時，多功能應(yīng)用程序，包括交通流量監(jiān)控，公共無線局域網(wǎng)、移動通信、視頻采集、信息發(fā)布、公共安全、而其他功能可以推薦智慧城市建設(shè)的需要。傳統(tǒng)的道路燈桿強調(diào)夜間照明的功能，只提供道路照明服務(wù)，而不具備調(diào)光功能，只能通過配電箱控制關(guān)閉一定的電路照明（在道路與人行道照明配線分開的情況下）。

在滿足道路照明和道路引導(dǎo)基本功能的基礎(chǔ)上，通過先進的信息感應(yīng)手段、數(shù)據(jù)通信傳輸手段，將采集到的各種信息傳輸?shù)街悄苷彰鞴芾硇畔⑾到y(tǒng)平臺，光源亮度調(diào)節(jié)及啟閉裝置，計算機處理裝置。包括視頻監(jiān)控攝像頭、無線局域網(wǎng)發(fā)射機、公共廣播揚聲器、信息發(fā)布屏、插電式或純電動汽車充電樁、戶外環(huán)境分析儀器、聲光報警設(shè)備、實時信息采集發(fā)布設(shè)備等;智能城市的核心管理內(nèi)容，如智能照明、智能公交、數(shù)字城市、公共安全、無線城市、信息公告和及時報警等，都在管理后臺實現(xiàn)。

2.智慧燈桿帶來的道路品質(zhì)的提升

城市道路作為城市交通大動脈的骨架，也是展示城市形象的前沿陣地。如何通過智能燈桿提高城市的質(zhì)量，是城市管理部門迫切需要解決的主要問題。目前城市道路需求及需要解決的問題如下：

（1）進行系統(tǒng)升級。

（2）城市主干道交通流暢。

（3）上下班道路高峰期擁堵。

（4）應(yīng)急信息（例如：災(zāi)害天氣、水侵路段、消防車輛通過等等）發(fā)布不及時。

（5）城市監(jiān)控不完善。

（6）城市道路通信覆蓋不全面，通常無線通信基站設(shè)置與建筑物地面，隨著5G基站的建設(shè)，高頻無線通信對基站的密度提出更高的要求，智慧燈桿建設(shè)可以彌補該方面的不足。

二、智慧燈桿的系統(tǒng)構(gòu)成

1.智慧照明總體組成

管理服務(wù)應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和現(xiàn)場感知層組成了智慧道路照明的拓撲結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

智能燈桿可以整合城市道路公共視頻監(jiān)控的零散、監(jiān)控覆蓋不全、燈桿邊緣等缺陷。智能電線桿專注于現(xiàn)場監(jiān)測、及時預(yù)警、信息采集、信息公告、遠程交互、空氣天氣質(zhì)量監(jiān)測等功能，可提供快速部署任務(wù)、現(xiàn)場工況快速返回、報警聯(lián)動、數(shù)據(jù)采集、道路車輛工況監(jiān)測、美化等功能。在實際使用過程中，可以獨立部署，即可以與一套綜合平臺運行，單獨完成任務(wù)，也可以與其他平臺集成或連接，實現(xiàn)各個系統(tǒng)的協(xié)同運行。

2.智慧網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)

智慧燈桿架構(gòu)如圖2所示。

智能燈桿的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)類型包括視頻、圖像、語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。系統(tǒng)通信的主網(wǎng)絡(luò)鏈路為光纖，整個平臺末端的智能燈桿為輸入節(jié)點，每個節(jié)點涵蓋視頻監(jiān)控、戶外無線通信、公共廣播、路燈照明開啟及亮度調(diào)節(jié)等功能。管理層的智慧應(yīng)用平臺系統(tǒng)，通過傳輸網(wǎng)絡(luò)收集到中心機房的服務(wù)器，形成了現(xiàn)場節(jié)點到網(wǎng)絡(luò)中心的千兆甚至萬兆級的數(shù)據(jù)傳輸，通過整套系統(tǒng)架構(gòu)，管理層能夠及時對相關(guān)的子系統(tǒng)進行訪問、處理和權(quán)限設(shè)定。

3.管線方案

電力線路采用以下方案：智慧燈桿電源由市政公用電源供電，其中引低壓交流電源，智慧燈桿戶外電源主要采用獨立資質(zhì)，且兩條線路相互獨立，相對獨立，可為道路全程照明供電，另一種方式為智能系統(tǒng)的通信、監(jiān)控、氣象、交通等連接設(shè)施供電。UPS保證了照明電路停電時供電的可靠性。燈桿智能裝置的電源從機房雙回路的下接口布線。在停電或斷電的情況下，UPS保證燈桿智能裝置的正常運行。

管道安裝在每根智慧燈桿電纜連接軸附近均安裝有連接電纜的基礎(chǔ)，光纖分支裝置在井內(nèi)，根據(jù)智慧燈桿輸送設(shè)備的類型、規(guī)格和數(shù)量，分支管道的數(shù)量根據(jù)所需要的電纜、類型、各種電纜截面積，預(yù)敷設(shè)4 ～ 8 50塑料螺紋管，實現(xiàn)智能燈燈桿底座與燈桿旁電纜布線井之間的連接。在鋪設(shè)主要管道時，應(yīng)充分考慮長期發(fā)展需要。主、二次管道的管孔數(shù)量不少于6個75～ 110個穿線管的孔，其中25個小管插入主管道敷設(shè)光纖。城市支管的規(guī)格和數(shù)量應(yīng)根據(jù)實際情況綜合評價。主干管道管壁的顏色要根據(jù)各用戶部門的要求來選擇，以便于管道的鋪設(shè)和后期的管道維護。

4.平臺管理軟件模型

由于城市道路照明環(huán)境多變，室外氣象條件復(fù)雜，受天氣、交通流量、突發(fā)事故等因素影響，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型難以及時準確地描述場景環(huán)境。建議采用模糊控制的方法，將模糊控制用于先進的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，具有較強的邏輯分析和表達能力，上位機系統(tǒng)軟件將管理平臺上的各種數(shù)據(jù)、信息作為模型的輸入，以道路照明燈具的亮度作為模型的輸出，建立了控制模型。模糊控制可以解決以下問題：

（1）基于機動車和行人的自適應(yīng)控制，道路照明亮度輸出的智能算法。

（2）智慧照明云平臺實現(xiàn)對燈具的遠程控制、亮度控制、電耗控制、圖像圖形顯示等功能。

（3）在智慧照明系統(tǒng)架構(gòu)下，完成第三方場景的解決方案。

（4）基于云端大數(shù)據(jù)，研發(fā)分析算法，實現(xiàn)自我學(xué)習(xí)能力的智慧照明控制算法，把人工智能深度學(xué)習(xí)的方法和云計算平臺結(jié)合建設(shè)和實施，打造當前優(yōu)秀的智慧型城市道路。

結(jié)束語：

隨著城市規(guī)模越來越大，城市道路的擴展和城市建設(shè)的擴張，機動車司機和乘客旅行的質(zhì)量，更能有一個更好的旅行經(jīng)驗，城市公共道路、更智能的技術(shù)應(yīng)用，建筑信息模型（BIM），云計算，物聯(lián)網(wǎng)，它可以解決城市道路發(fā)展中的各種弊端和信息隔離，實現(xiàn)各個智能子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)聯(lián)合與共享，包括行人、車輛等數(shù)據(jù)的互聯(lián)，實現(xiàn)城市道路的智能化。

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