智慧城市路燈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

江雅瑜 方軍 王剛貞 江波

摘要：隨著現(xiàn)代化水平的不斷提高，智慧城市的建設(shè)也在不斷的擴(kuò)大與完善，智慧路燈系統(tǒng)是組成智慧城市系統(tǒng)中重要的一部分。本文主要介紹了一種新型智慧路燈與智慧城市路燈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，采取模塊化的設(shè)計將監(jiān)控、測速、空氣質(zhì)量檢測等功能實(shí)現(xiàn)自由組合，采用大數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理模塊信息，使每個路燈成為信息節(jié)點(diǎn)，共同組成智慧城市系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：智慧路燈；模塊化；大數(shù)據(jù)

一、智慧城市路燈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

1.1系統(tǒng)開發(fā)背景

智慧城市路燈是為了積極響應(yīng)國家大力支持發(fā)展的智慧城市項(xiàng)目而誕生的?，F(xiàn)在社會的科技發(fā)展已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，但是傳統(tǒng)路燈僅僅作為燈泡的支桿，利用程度低。如城市中的的電力系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，報警系統(tǒng)，有線電視系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，現(xiàn)階段采用分散布設(shè)，各行其道的方式。新型城市智能路燈將采用大數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，每一個路燈桿作為一個信息節(jié)點(diǎn)，組成智慧城市系統(tǒng)，通過編寫智慧城市軟件來實(shí)現(xiàn)城市管理的智能化與集約化。

1.2基于智慧路燈的城市物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算等通信感知技術(shù)，智慧城市路燈燈桿可以作為物聯(lián)網(wǎng)的載體，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中。

1.3模塊化的功能組合

智慧路燈最大的特色在于模塊化的功能自由組合，城市物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通過LED節(jié)能燈模塊、配電箱路模塊、空氣凈化檢測模塊、自動報警模塊、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)模塊、電話交換機(jī)模塊、車輛測速模塊、紅外監(jiān)控模塊等等，可以說凡是城市系統(tǒng)正常運(yùn)作所需，均可通過集成化、模塊化成為智慧路燈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部分。

以自動報警模塊與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)模塊為例具體分析。自動報警模塊將對全市所有的道路照明設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一編碼，每一個道路照明設(shè)施分配一個唯一的編碼，通過編碼可精確識別單個道路照明設(shè)施的身份信息和位置信息。根據(jù)需要為若干道路照明設(shè)施增加求助按鈕與自動報警裝置。情況緊急時，市民直接走到該道路照明設(shè)施旁，按下求助按鈕與求助中心人員進(jìn)通話，包含位置信息的求助信息將會直接發(fā)送到管理平臺，同時該道路照明設(shè)施附近的監(jiān)控攝像頭立刻拍攝現(xiàn)場的實(shí)時視頻，可供管理人員與警方人員處理使用。為解決緊急突發(fā)情況、維護(hù)城市治安管理提供新的途徑。

網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)模塊是為了緩解通信需求增加與小區(qū)基站密度不夠的矛盾，改善信號覆蓋狀況而設(shè)計的。本方案以蜂窩方式進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的通信系統(tǒng)（即GSM、TDMA、CDMA、3G、4G等）的基站為主進(jìn)行設(shè)計，無線路由器的設(shè)備和天線均小于蜂窩通信系統(tǒng)基站。目前正在實(shí)施的iSHANGHAI城市熱點(diǎn)項(xiàng)目正在道路兩側(cè)大量布設(shè)此類設(shè)備。WIFI天線架設(shè)高度約10米以下，傳輸半徑一般僅100米以內(nèi)，十分適合設(shè)計在燈桿上架。

二、智慧城市路燈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用可行性

2.1各信息系統(tǒng)的有效整合

智慧路燈作為智慧城市技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用層，由于路燈其分布呈網(wǎng)絡(luò)狀，在市政設(shè)施中承擔(dān)智慧城市物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的天然載體?，F(xiàn)有的路燈功能一般來說是過于單一的，往往城市的監(jiān)控系統(tǒng)，環(huán)境監(jiān)測體系，無線網(wǎng)絡(luò)信號的發(fā)送體系等是獨(dú)立分布的，不僅分布零星，各體系間的獨(dú)立性很強(qiáng)，往往不能起到對城市整個體系進(jìn)行信息的有效整合。而智慧城市路燈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以物聯(lián)網(wǎng)，云計算為技術(shù)依托，將多種城市模塊化系統(tǒng)結(jié)合形成相互聯(lián)系的整體，使得信息能得到及時反饋。

2.2資源的有效利用

路燈的主要是由直桿，底座，燈臂三大部分組成，智慧路燈可以利用的其高度和內(nèi)腔容量的充足以及燈臂的合理設(shè)計可以將測速，攝像，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等模塊分布式填充在路燈上，并可以根據(jù)需求自由組合功能模塊，實(shí)現(xiàn)了資源的有效利用與信息的收集反饋。城市所需的多種功能的集中化，大規(guī)模的建設(shè)，將減少由于不必要的建造形成對資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。路燈外觀也可根據(jù)所需用戶的不同要求，設(shè)計出不同的外形，滿足了外觀審美的需要。

2.3技術(shù)成果支持

設(shè)計編寫“智慧城市網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”管理全市的路燈模塊，使得路燈成為城市的信息點(diǎn)、做到整個城市大網(wǎng)絡(luò)一體化。通過路燈中設(shè)立的各個模塊，利用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)軟件控制整個城市的交通、電力、電話、有線電視、互聯(lián)網(wǎng)等等信息。取得在智慧路燈項(xiàng)目上的兩項(xiàng)實(shí)用新型專利和兩項(xiàng)外觀設(shè)計專利，保證在硬件的設(shè)施建造于使用上得到技術(shù)上的保障。軟硬件一體化的智慧路燈網(wǎng)絡(luò)體系，是的新型智慧路燈的應(yīng)用成為可能。

2.4資金運(yùn)作

由于路燈體系主要由當(dāng)?shù)爻鞘惺姓檬聵I(yè)部門管理，若將整個智慧路燈網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用還需要不同城市市政部門的支持與引進(jìn)。由政府給予資金來支持智慧路燈的建設(shè)，幫助智慧城市建設(shè)的進(jìn)一步完善。也需要資金對智慧路燈管理整修人員進(jìn)行培訓(xùn)，后期智慧路燈的維修的費(fèi)用支出等。由智慧路燈可見的實(shí)際應(yīng)用價值，路燈體系變更的必要性，資金的注入成為可能，根據(jù)智慧路燈體系的建設(shè)進(jìn)程，合理安排資金的籌集與利用。

三、前景與展望

根據(jù)中國統(tǒng)計局，數(shù)據(jù)顯示，截至2017年年底，我國已有超過500個城市明確提出或正在建設(shè)智慧城市，預(yù)計到2021年智慧城市市場規(guī)模將達(dá)到19萬億元。這表明了國際與國家城市管理者對智慧城市建設(shè)愿景的支持與期望。新型智慧路燈系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)對城市寶貴的空間資源有效利用，針對城市規(guī)劃管理信息的模塊整合，設(shè)計集約性強(qiáng)、模塊性高、可操作性高。城市建設(shè)智慧路燈系統(tǒng)也間接幫助城市更新?lián)Q代原有的傳統(tǒng)信息裝置形成完善的軟硬件結(jié)合的智慧城市體系。成為包括縣市級城市在內(nèi)的模塊化管理的信息中心節(jié)點(diǎn)，便于城市政府機(jī)關(guān)統(tǒng)一管理，成為城市公安、網(wǎng)絡(luò)、消防、有線信息、電力傳輸?shù)确矫娴慕K端。