結(jié)合國家級新區(qū)“贛江新區(qū)”道路
——“贛新大道”談智慧路燈設計

李志高 徐凌峰

深圳市城市交通規(guī)劃設計研究中心有限公司 廣東 深圳 518057

1 、引言

近年來得益于網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展，智能化在日常生活中的應用已越來越廣泛，“智慧城市”正逐漸由概念進入實用。智慧路燈便是智慧城市概念下的產(chǎn)物，智慧路燈建設有三項重大意義：一、在采用PWM智能調(diào)光的基礎上可根據(jù)車流量大小實現(xiàn)按需調(diào)光，使調(diào)光方案更加靈活，可最大程度的節(jié)能；二、智慧路燈是一套集成了路燈及弱電設備的系統(tǒng)，其具有“多桿合一”特點，即多種設備共用路燈燈桿，比如可在燈桿上搭載車流量檢測、行人檢測、交通誘導屏等；不僅節(jié)省投資，亦可有效的減少道路上各種桿件數(shù)量，提升景觀效果；三、智慧路燈可充分利用網(wǎng)絡技術的發(fā)展，擴展現(xiàn)狀道路所不具備的智慧功能，比如可在路燈桿上搭載WIFI探測、環(huán)境檢測、報警呼叫等設備，不僅便于交通運輸部門對道路的管理，同時也為交警、城管、氣象等部門提供業(yè)務數(shù)據(jù)支撐，為后期的自動駕駛和智慧城市升級預留硬件基礎。

2 、智慧路燈系統(tǒng)組成

深圳市城市交通規(guī)劃設計研究中心有限公司（以下簡稱“中心”）于2015年研制智慧路燈，其方案已在深圳市僑香路進行設計并已運行，效果良好；由于智慧路燈目前尚無國標及行標，各公司研制的智慧路燈形態(tài)組成上可能有所不同，因此本文所述智慧路燈組成主要基于“中心”所研制智慧路燈，但無論什么樣的智慧路燈，其基本功能應是大同小異的。

智慧路燈的整個組成可如下圖1所示，依據(jù)此圖我們對其中各設備進行分別介紹，以了解各設備的功能；

圖1：智慧路燈組成圖

（1）智能照明：智能照明為智慧路燈的基本功能，智能照明由普通照明發(fā)展而來，其與基本照明的關鍵差別在于智能照明采用PWM調(diào)光。

（2）視頻監(jiān)控：實時采集道路交通流參數(shù)，如流量、速度、車輛類型等參數(shù)，提供道路實時視頻監(jiān)控。

（3）DSRC車路協(xié)同：建立路側(cè)設備與車載設備之間的通訊，實現(xiàn)車路協(xié)同交互；檢測公交車或特種車輛的位置，調(diào)整交叉口信號配時方案，實現(xiàn)信號優(yōu)先控制；安裝在路燈桿上的路側(cè)設備即是上圖中的DSRC車路協(xié)同；值得注意的是，車路協(xié)同有另外一種LTE-V技術，本文主要介紹“中心”應用較多的DSRC技術。

（4）物聯(lián)網(wǎng)中繼：支持沿線智慧道釘、智能邊坡、智能井蓋、智能垃圾桶等物聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)據(jù)接入，為實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的一個中間繼電器。

（5）環(huán)境監(jiān)測：實時檢測區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)，包括PM2.5、PM10、溫濕度、噪聲、CO等，實現(xiàn)對道路沿線排放與噪聲等交通污染的實時監(jiān)控。

（6）無線網(wǎng)絡：連接光纖網(wǎng)絡構建道路全覆蓋的無線AP，為公眾提供道路沿線的無線上網(wǎng)服務；準確檢測覆蓋區(qū)域內(nèi)的手機設備，實現(xiàn)人流量監(jiān)測與人群聚集異常預警。

（7）信息發(fā)布：基于低成本、小型的雙面信息屏，根據(jù)安裝位置和內(nèi)容可用作行人誘導屏或三級停車誘導屏，可實現(xiàn)對路況、停車位、周邊樓宇/景點、行程時間、公交到站、交通事故等多源信息的發(fā)布。

（8）險情上報：實現(xiàn)與指揮控制中心的語音通話，迅速上報警情。

3 、智慧路燈各功能的實現(xiàn)

智慧路燈由概念到現(xiàn)實，其關鍵設備就是我們的“邊緣計算網(wǎng)關”，又稱為“智慧控制核心板”，其作用是設備集成化管控、數(shù)據(jù)協(xié)議傳輸、邊緣計算、視頻圖像（含道路險情及異常）智能識別，通俗的說就是所有功能的實現(xiàn)由各功能的設備通過有線連接到邊緣計算網(wǎng)關上，其兼具微型計算器和以太網(wǎng)交換機的功能，當然也有部分產(chǎn)品僅具微型計算器功能，需另行配置以太網(wǎng)交換機，邊緣計算網(wǎng)關安裝在路燈的接線門內(nèi)。以下為“中心”某計算網(wǎng)關示意圖：

圖2：邊緣計算網(wǎng)關示意圖

通過邊緣計算網(wǎng)關示意圖，我們可以看到，其上有多種類的接口，那么這些接口的作用便是用來連接各類智能設備的，各智能設備與邊緣計算網(wǎng)關的連接方式可參考下圖（不同智能設備產(chǎn)品所帶的接口會有所不同，連接方式亦會有所不同），下面分別介紹各設備的連接方式：

圖3：邊緣計算網(wǎng)關與各智能設備連接示意圖

4 、智慧路燈設計

簡要介紹智慧路燈組成及其功能的實現(xiàn)后，下面以“贛新大道”智慧路燈設計工程為例介紹智慧設計過程及注意事項。

工程概況：“贛新大道”起點位于南昌市興業(yè)大道和經(jīng)開大道交叉口處，向北經(jīng)桑海產(chǎn)業(yè)園、永修縣，終點位于共青市北環(huán)路與共安大道交叉口處，道路全長55.10公里，道路等級為城市快速路，道路外側(cè)設置非機動車道和人行道。

“贛新大道”照明方案根據(jù)計算已確定為雙側(cè)對稱布置，間距S=40m，單桿光源采用270Wx2，經(jīng)與業(yè)主及相應管理部門確定燈桿上安裝監(jiān)控、DSRC車路協(xié)同，照明采用PWM智能調(diào)光。

（1）智能調(diào)光設計：由圖3“邊緣計算網(wǎng)關與各智能設備連接示意圖”可知采用PWM調(diào)光時可采用RS232接口與邊緣計算網(wǎng)關連接，但采用此種連接方式存在一個較大缺點：設計智慧路燈時并不是道路上所有路燈都需要安裝智能設備，通常智能設備的安裝有一定間距，大部分路燈（約有2/3）其實仍為常規(guī)路燈；若全部采用此種連接方案勢必要求全部路燈都配置邊緣計算網(wǎng)關，增加造價降低系統(tǒng)可靠性，影響道路照明基本功能的實現(xiàn)；

基于上述考慮，本工程在設計智慧路燈時，智能調(diào)光部分采用了獨立系統(tǒng)，即不使用邊緣計算網(wǎng)關作為PWM調(diào)光設備，而是使用了另一種較為成熟的PWM調(diào)光方式--電力載波PWM方式，此種方式利用路燈電源電纜同時兼做調(diào)光信號傳輸電纜；采用此種方案時可不安裝邊緣計算網(wǎng)關，節(jié)省投資的同時增加系統(tǒng)的可靠性。

（2）監(jiān)控設計：監(jiān)控攝像機與邊緣計算網(wǎng)關采用RJ45（即我們常見的計算機網(wǎng)口）接口連接，此處與我們做監(jiān)控系統(tǒng)時監(jiān)控攝像機與交換機的連接相類似。

（3）DSRC車路協(xié)同設計：DSRC車路協(xié)同與邊緣計算網(wǎng)關的連接應查詢相應的設備為準，此類設備目前市場上并不多，因為設計者對此類設備往往缺乏直管的概念，因此在此項設計上往往會顯得比較謹慎；此處提供某個DSRC車路協(xié)同設備的技術參數(shù)，以便設計者選擇時有一定參考性；

表1：某DSRC車路協(xié)同參數(shù)表

（4）智慧路燈系統(tǒng)圖表示：經(jīng)過上述描述，可明確智慧路燈上各智能設備與邊緣計算網(wǎng)關連接方式，在設計圖紙上應明確表示此項，并應表示各智能設備的供電關系，下圖僅供設計同行進行參考；

圖4：智慧路燈接線示意圖

5 、 智慧路燈設計注意事項

（1）智慧路燈供電：智慧路燈上安裝的光源等通常采用220V市電即可，但安裝的智能設備通常為直流電壓供電或者低電壓的交流電壓供電，部分產(chǎn)品采用POE供電方式；因此本處應另行安裝開關電源，甚至是可提供多電壓等級的開關電源。

（2）智慧路燈用電的計量：各智能設備后期運營時管理部門較多，路燈管理處、交委、交警、公交公司等，因此理論上各智能設備應分開計量，但分開計量應于開關電源下端（智能設備端）安裝計量裝置，增加成本的同時亦會增加智慧路燈的故障點，其實際中并不具有很好的操作性；因此本工程采用各智能設備共用一回路供電，于照明控制柜里進行計量，再由各管理部門按比例繳納電費。

6 、結(jié)論

智慧路燈作為一項新興事物越來越受到推廣，會有越來越多的智能設備進入市場，設計者在進行智能設備與邊緣計算網(wǎng)關的連接時應具體到設備，應根據(jù)每一設備的樣本進行接口、開關電源的選擇，此項便是智慧路燈設計的關鍵。