智慧多功能燈桿系統(tǒng)解決方案探討

陳垚佳

（武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 413000）

0 引 言

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、AI以及5G等技術(shù)的發(fā)展，城市的智慧化和智能化成為提高人們生活質(zhì)量的必然趨勢(shì)。智慧城市的建設(shè)需要依賴于龐大的數(shù)據(jù)信息，專注于編織一張覆蓋視頻、音頻、電磁、環(huán)境以及氣象等信息的多維全域感知網(wǎng)，為建設(shè)萬(wàn)物互聯(lián)和智慧交互提供數(shù)據(jù)支撐，形成“多管合一”的治理架構(gòu)，系統(tǒng)地解決治安管理、城市管理、交通管理、環(huán)境管理以及綜合治理管理等多管問(wèn)題。

智慧多功能燈桿作為智慧城市建設(shè)的切入點(diǎn)之一，是以各類市政桿體進(jìn)行有效融合為基礎(chǔ)，具備高擴(kuò)展功能，可集成多種智慧化的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)集約化、共享化、高效化以及智慧化的城市基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)前我國(guó)大部分路燈所處階段的主要特點(diǎn)是著力于路燈本身照明節(jié)能及控制功能的智能化運(yùn)作，而本文著重對(duì)智慧多功能燈桿的當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀、整體方案設(shè)計(jì)及應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行初步探討。

1 智慧多功能燈桿的應(yīng)用場(chǎng)景

1.1 智慧城市道路應(yīng)用

通過(guò)在智慧燈桿搭載攝像頭和RSU等設(shè)備建設(shè)智能信號(hào)控制系統(tǒng)和智能違法監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“車多放車、人多放人”的交通自適應(yīng)控制，提高路口運(yùn)行效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電子警察智能執(zhí)法，規(guī)范全路段交通秩序。此外，還可以在人流和車輛密集區(qū)段提供免費(fèi)公共WiFi服務(wù)和慢行信息指引。智慧城市道路上搭載的攝像頭和傳感器還可直接為“平安城市”系統(tǒng)提供現(xiàn)場(chǎng)視頻和環(huán)境數(shù)據(jù)，當(dāng)事故發(fā)生時(shí)可主動(dòng)實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)報(bào)警并對(duì)犯罪現(xiàn)場(chǎng)做到遠(yuǎn)程可視，及時(shí)做出聲波警示，高效調(diào)度安防資源，促進(jìn)城市安防從“事后控制”向“事前預(yù)防”的升級(jí)，同時(shí)通過(guò)對(duì)道路犯罪數(shù)據(jù)信息的收集和智能化分析，形成城市道路安全監(jiān)控薄弱區(qū)，有助于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)加強(qiáng)安防資源的投入。

1.2 智慧社區(qū)應(yīng)用

社區(qū)智慧燈桿系統(tǒng)的升級(jí)，通過(guò)搭載智慧燈桿綜合管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)社區(qū)照明、社區(qū)視頻監(jiān)控、社區(qū)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)察、社區(qū)災(zāi)情緊急應(yīng)對(duì)資源調(diào)度、社區(qū)多媒體信息發(fā)布以及社區(qū)門(mén)禁管理等功能的集約化和可視化管理，有效提升了社區(qū)管理效率和居民安全感[1]。

1.3 智慧景區(qū)應(yīng)用

智慧燈桿作為智慧景區(qū)的一個(gè)平臺(tái)依托，將照明、視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)察、應(yīng)急交通指揮、人流量和車流量實(shí)時(shí)分析、景點(diǎn)導(dǎo)航以及信息采集等多種系統(tǒng)整合成一個(gè)智慧運(yùn)營(yíng)指揮中心，可同步實(shí)時(shí)提供智慧化的交通導(dǎo)引、景點(diǎn)導(dǎo)流、環(huán)境衛(wèi)生以及安防巡邏等景區(qū)從業(yè)人員的電子化智慧化管理。通過(guò)對(duì)危險(xiǎn)區(qū)域的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、山火等自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)以及電子門(mén)票與游客信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)比對(duì)分析，實(shí)現(xiàn)信息的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及時(shí)推動(dòng)，提升景區(qū)工作人員的工作效率和游客的旅游體驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)景區(qū)的智慧化低碳運(yùn)營(yíng)[2,3]。

1.4 智慧校園應(yīng)用

在校園安裝智慧燈桿，利用智慧燈桿附屬設(shè)備建立的物聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，集成照明、視頻監(jiān)控、廣播、無(wú)線組網(wǎng)、LED媒體屏以及停車管理等功能于一體，通過(guò)一個(gè)平臺(tái)和一套智慧系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全校區(qū)無(wú)監(jiān)控盲點(diǎn)、無(wú)線全覆蓋以及最短路徑的應(yīng)急求救與應(yīng)急疏散，從而打造平安校園、智慧校區(qū)[4]。

2 智慧多功能燈桿的整體解決方案設(shè)想

智慧多功能燈桿采用模塊化和定制化結(jié)合設(shè)計(jì)，按照高度來(lái)進(jìn)行規(guī)劃，搭載各種智慧節(jié)點(diǎn)。在高度8～12 m處適合安裝照明及通信設(shè)備，在高度5.5～8 m處適合安裝視頻監(jiān)控儀、指路標(biāo)志牌、環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器以及廣播等設(shè)備設(shè)施，在高度2.5～5.5 m處適合安裝行人信號(hào)燈、LED廣告屏、指路牌以及路名牌等設(shè)備，在高度0～2.5 m處適合安裝充電樁、一鍵報(bào)警以及人臉識(shí)別儀等設(shè)備。

2.1 可搭載智慧節(jié)點(diǎn)

智慧多功能燈桿可搭載多種智慧節(jié)點(diǎn)，主要包括以下7各方面。一是5G微基站節(jié)點(diǎn)，其為未來(lái)高帶寬、低時(shí)延以及廣鏈接的應(yīng)用提供通信管道，如車聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛以及AR/VR等，還可用于覆蓋“補(bǔ)盲”，提升邊緣速率，延伸覆蓋范圍。二是智能照明節(jié)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)調(diào)光、策略定制、能耗分析以及故障報(bào)警，無(wú)需人工巡查。三是環(huán)境監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，可同時(shí)監(jiān)測(cè)18種以上的環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、光照度、紫外線、噪聲、氣壓、VOC、CO2、CO、O3、NO2、SO2、PM2.5、PM10、風(fēng)速、風(fēng)向、塵土以及TSP等。四是無(wú)線WiFi節(jié)點(diǎn)，可輕松接入，暢享無(wú)線，無(wú)縫漫游，社區(qū)公益WiFi輕松接入休閑娛樂(lè)，還可實(shí)現(xiàn)快速導(dǎo)航，快速定位及其他增值服務(wù)，如社區(qū)資訊、呼叫服務(wù)以及查找車位等。五是公共廣播節(jié)點(diǎn)，可營(yíng)造和諧氣氛，如背景音樂(lè)等，還可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)廣播（新聞、天氣）和應(yīng)急廣播（應(yīng)急疏散）。六是信息發(fā)布節(jié)點(diǎn)，通過(guò)LED廣告屏按需進(jìn)行信息發(fā)布和廣告投放，并能通過(guò)平臺(tái)進(jìn)行精準(zhǔn)投放，滿足日常運(yùn)營(yíng)需求。七是充電樁節(jié)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源電動(dòng)汽車動(dòng)力電池高效、安全且合理的電量補(bǔ)給，智能充電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程集中管理控制，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)充電樁運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、查詢及定位等功能。

2.2 智慧多功能燈桿控制系統(tǒng)解決方案探討

如圖1所示，智慧多功能燈桿作為一個(gè)綜合性集成性的產(chǎn)品，不僅實(shí)現(xiàn)了智慧子系統(tǒng)設(shè)備的集成，還包括了智慧子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的融合，如廣告屏、環(huán)境監(jiān)測(cè)、攝像頭、無(wú)線AP、報(bào)警器、廣播音柱以及充電樁可以通過(guò)RJ45網(wǎng)線或光纖網(wǎng)絡(luò)與平臺(tái)通信，而LED智慧照明控制可以通過(guò)PLC電力線載波通過(guò)集中控制器和單燈控制器與平臺(tái)通信。在智慧多功能燈桿上搭載智能網(wǎng)關(guān)既可以融合上述通信接口，還可以采集城市物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施終端并與之通信，如井蓋、垃圾桶以及消防栓等市政類基礎(chǔ)設(shè)施，一方面能體現(xiàn)基于智慧多功能桿的擴(kuò)展應(yīng)用，另一方面還能體現(xiàn)智慧多功能燈桿作為智慧城市數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)基站的意義。

2.3 智慧多功能燈桿綜合管理運(yùn)維平臺(tái)設(shè)想

智慧應(yīng)用通過(guò)智慧多功能燈桿一體化運(yùn)維管理平臺(tái)承載，平臺(tái)主要由資源管理、運(yùn)營(yíng)管理、運(yùn)維管理、統(tǒng)計(jì)管理以及應(yīng)用管理等功能模塊組成。如圖2所示，這個(gè)平臺(tái)就好比大腦，為智慧多功能燈桿采集的數(shù)據(jù)提供支撐，實(shí)現(xiàn)對(duì)智慧子系統(tǒng)終端的數(shù)據(jù)顯示、控制以及智慧運(yùn)維，極大提升了智慧城市管理效率，有效降低了運(yùn)營(yíng)與維護(hù)成本。智慧多功能燈桿一體化運(yùn)維管理平臺(tái)將依托于自身強(qiáng)大的綜合管理能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)資產(chǎn)、人員以及流程的全方位管控。此外，應(yīng)用管理采用模塊化的微服務(wù)架構(gòu)，可根據(jù)客戶需求和未來(lái)的擴(kuò)展應(yīng)用靈活快速擴(kuò)展各種應(yīng)用功能。

3 結(jié) 論

智慧多功能燈桿集成了交通、安防、市政、照明、通信以及環(huán)境等設(shè)備設(shè)施，配合綜合管控，系統(tǒng)化和集成化云平臺(tái)管理，能夠有效提高社會(huì)資源的利用率和對(duì)社會(huì)的管理效率，促進(jìn)街區(qū)有效更新，改善市容和市貌環(huán)境。隨著國(guó)家不斷推動(dòng)新基建的落地，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市的建設(shè)以及5G的商用將不斷提速，智慧燈桿搭載的配套設(shè)施也將不斷更新和增加。伴隨的商業(yè)模式逐步清晰，智慧多功能燈桿的應(yīng)用規(guī)模也會(huì)快速增長(zhǎng)。