基于智慧城市建設(shè)的綜合桿設(shè)施設(shè)計難點(diǎn)剖析

劉洪紀(jì)，孫磊，楊繼廳

（浙江數(shù)智交院科技股份有限公司）

1 引言

“十四五”規(guī)劃綱要提出，建設(shè)智慧城市和數(shù)字鄉(xiāng)村，以數(shù)字化助推城鄉(xiāng)發(fā)展和治理模式創(chuàng)新，全面提高運(yùn)行效率和宜居度。當(dāng)前，智慧城市的建設(shè)已在全國各地有序展開，而部署建立如5G基站、高清攝像頭、電子警察等集約智能的設(shè)施是構(gòu)成智慧城市體系架構(gòu)的基礎(chǔ)。廣州、上海等大城市多以路燈立桿為載體，根據(jù)需求搭載無線通信、環(huán)境監(jiān)測、信息發(fā)布、智慧交通等基礎(chǔ)設(shè)施，將“綜合桿”作為智慧城市建設(shè)的首要工程進(jìn)行推動[1]。

綜合桿具有高度集約化、共享化和智慧化的特點(diǎn)，涉及多個專業(yè)，并需與多個政府管理部門對接，然而目前還未有針對綜合桿的全國性標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一的建設(shè)管理法規(guī)，對傳統(tǒng)的設(shè)計模式提出了新問題。

2 綜合桿的概念和建設(shè)現(xiàn)狀

綜合桿尚未有統(tǒng)一的名稱，主要名稱包括綜合桿、智慧燈桿、智能綜合桿等。廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《智慧燈桿技術(shù)規(guī)范》（DBJ/T15-164-2019）將其命名為智慧燈桿，上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《綜合桿設(shè)施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（DG/TJ 08-2362-2021）將其命名為綜合桿，本文參照上海市標(biāo)準(zhǔn)，使用綜合桿為本文名稱。

雖然綜合桿的名稱尚未統(tǒng)一，但其“多桿合一”的基本特征已然清晰：以城市路燈立桿為載體，根據(jù)需求選擇搭載交通標(biāo)牌、交通信號燈、電子警察、治安監(jiān)控攝像機(jī)、無線通信基站、環(huán)境監(jiān)測傳感器、LED顯示屏、公共廣播、電動汽車充電樁等設(shè)備。搭載的設(shè)備可完成城市信息的感知、監(jiān)測和收集，及時獲得城市運(yùn)行數(shù)據(jù)，并傳送至“城市數(shù)據(jù)大腦”[2-4]。

目前除一線城市外，綜合桿在多個城市僅為了改善道路桿件林立、線網(wǎng)雜亂的現(xiàn)象而建立。從其功能而言，僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的多桿件合一，但各設(shè)備的供電、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸、線纜敷設(shè)等因管理部門的獨(dú)立運(yùn)營需求，又分散獨(dú)立設(shè)置。在“智慧城市”所需數(shù)據(jù)融合和共享的前提下，建設(shè)時如僅考慮外觀形式上的多桿合一，是不足以滿足智慧城市建設(shè)發(fā)展需求的，還需考慮深層次的數(shù)據(jù)合一、供電合一、管理合一[5]。

3 設(shè)計難點(diǎn)

3.1 政策和標(biāo)準(zhǔn)缺失

雖然不少城市已制定“智慧城市”的建設(shè)規(guī)劃，但更側(cè)重從數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用場景和實(shí)現(xiàn)“一網(wǎng)統(tǒng)管”等方面提升城市數(shù)字化治理能力，具體到綜合桿的設(shè)計，則尚未出臺相關(guān)支持政策。如綜合桿的設(shè)計范圍、綜合桿桿件設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、綜合桿設(shè)施搭載的原則等，以上問題均為設(shè)計前置條件，若無政策支持，基本不可能統(tǒng)一市政、交通、電力等多方意見。即使通過與管理部門多次對接，逐步調(diào)研清晰設(shè)計需求，但因統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的缺失，同一道路的不同路段或者不同建設(shè)時期都會導(dǎo)致綜合桿建設(shè)的差異，無法有效為“智慧大腦”提供跨層級、跨系統(tǒng)、跨地域的數(shù)據(jù)支持[6-7]。

3.2 設(shè)計原則不明確

以往城市道路建設(shè)時，沿線機(jī)電設(shè)施一般僅涉及道路照明、智能交通和交通安全專業(yè)。各專業(yè)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計目標(biāo)明確單一，且互不制約。如道路照明專業(yè)只需參照路燈照明相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并滿足路燈管理部門要求的傳輸和控制等相關(guān)要求即可。當(dāng)采用綜合桿建設(shè)時，設(shè)計中面對的開放的、動態(tài)的、交織的因素異常增多，以道路照明專業(yè)為例，則存在一些設(shè)計難點(diǎn)。

1）桿件點(diǎn)位布設(shè)原則是動態(tài)的

傳統(tǒng)道路照明專業(yè)只需參考《城市道路照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ45-2015）的布設(shè)原則布設(shè)照明路燈。如采用綜合桿，還需參考《城市道路交通設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（GB50688-2011）對電子警察、監(jiān)控攝像機(jī)等的布設(shè)要求、《道路交通信號燈設(shè)置與安裝規(guī)范》（GB14886-2016）對交通標(biāo)志標(biāo)牌的布設(shè)要求。同時，綜合桿搭載的Wi-Fi、公共廣播等設(shè)備也具有對應(yīng)的布設(shè)間距要求，以上各種約束導(dǎo)致道路照明專業(yè)無統(tǒng)一確定的桿件間距布設(shè)原則可遵循。各重要桿件的布設(shè)位置只能依賴設(shè)計流程中各專業(yè)人員動態(tài)反復(fù)調(diào)整后確定。因此，桿件布設(shè)的原則是動態(tài)、滯后、片面和不可概括的，是統(tǒng)籌滿足各專業(yè)要求和交警等管理部門意見后的最大公約數(shù)。

2）電源點(diǎn)位布設(shè)原則是動態(tài)的

傳統(tǒng)道路照明專業(yè)只需考慮沿線路燈的供電需求，進(jìn)行箱式變電站的布設(shè)，因目前道路照明多使用低功率的LED燈具，電源供電范圍可達(dá)1500m，且無需24h供電。如采用綜合桿，相比于5G基站、新能源汽車充電樁等用電負(fù)荷的需求，道路照明負(fù)荷權(quán)重幾乎可忽略。然而設(shè)計之初，因城市管理部門未參與工程，5G基站、新能源汽車充電樁等設(shè)施是否設(shè)置以及如何設(shè)置等問題，大多在項(xiàng)目的推進(jìn)過程中逐步確定。即電源的布設(shè)點(diǎn)位也是動態(tài)的，一旦在工程推進(jìn)過程中確定要增設(shè)如汽車充電樁等設(shè)備，則會導(dǎo)致供配電系統(tǒng)方案的整體調(diào)整，影響工程進(jìn)度。

3）設(shè)備配電原則是動態(tài)的

傳統(tǒng)道路照明專業(yè)只需考慮路燈配電，并在電源箱處預(yù)留交通安全設(shè)施接入回路。如采用綜合桿，由于綜合桿搭載設(shè)備種類繁多，如果各設(shè)備依舊自設(shè)電纜引電，比如同一桿件上的功率非常小的車牌抓拍攝像頭、公安監(jiān)控攝像頭分別從電源箱處各自沿道路敷設(shè)電纜引電，一是電纜和管線資源浪費(fèi)嚴(yán)重；二是綜合桿電源倉內(nèi)也沒足夠的空間；三是道路沿線箱體林立，影響城市美觀。如果考慮統(tǒng)一配電，則因設(shè)備權(quán)屬單位不同，各單位均要求配電箱體以及控制系統(tǒng)、電能計量獨(dú)立，導(dǎo)致多線合一或多箱合一只能是美好的設(shè)想。

3.3 設(shè)計流程高頻往復(fù)，成果文件空前交叉

在以往城市道路建設(shè)時，機(jī)電設(shè)施專業(yè)多線程齊頭并進(jìn)，成果文件各自成稿。在采用綜合桿時，各專業(yè)需在一張路線底圖中進(jìn)行設(shè)計工作，設(shè)計流程是單線程的，比如，道路照明專業(yè)完成照明桿件布設(shè)后，傳遞給智能交通專業(yè)。智能交通專業(yè)進(jìn)行設(shè)計時，不可避免要調(diào)整桿件布設(shè)位置或間距，待其調(diào)整完成后，還需傳遞給道路照明專業(yè)核實(shí)調(diào)整。待以上兩個專業(yè)往復(fù)對接核對后，后續(xù)還有交通安全專業(yè)、通信專業(yè)、監(jiān)控信號等專業(yè)的按序加入，每一個專業(yè)的調(diào)整都會影響整體的布設(shè)，同時也需其他專業(yè)的配合?？梢?，綜合桿上每增加一類設(shè)備，其設(shè)計復(fù)雜性和工作量將呈指數(shù)級增長。

另外，綜合桿設(shè)備供電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕y(tǒng)一性決定了各專業(yè)設(shè)計文件的共生性，無法有效拆分。若各專業(yè)設(shè)計文件編成一冊，在文件編排上又可能會影響工程概預(yù)算分項(xiàng)、設(shè)備招投標(biāo)、標(biāo)段劃分等工作。

3.4 設(shè)計管理體系不成熟、綜合性人才不足

城市道路建設(shè)通常由市政設(shè)計院進(jìn)行設(shè)計工作，各設(shè)計院內(nèi)部已建立起模塊化、規(guī)范化的設(shè)計管理流程，并按照專業(yè)形成班組化的人員組織架構(gòu)。班組化的人員結(jié)構(gòu)，可在滿足設(shè)計質(zhì)量的要求下，有效縮短設(shè)計周期，適應(yīng)城市建設(shè)的需要。

但不同專業(yè)人員的班組架構(gòu)也形成了天然的信息傳遞壁壘，必然導(dǎo)致信息傳遞的片面和低效。綜合桿的設(shè)計需各專業(yè)的空前配合，信息需高頻多次往復(fù)傳遞。班組化的組織架構(gòu)已不能滿足大量信息流暢傳遞的需求。在設(shè)計院內(nèi)部，各專業(yè)都有對應(yīng)的負(fù)責(zé)人、總工程師進(jìn)行圖紙的復(fù)核、審核等質(zhì)量審查工作，簽署名字并承擔(dān)相應(yīng)設(shè)計責(zé)任。由于綜合桿需要將不同專業(yè)的設(shè)計成果編制成一冊圖紙，在設(shè)計界面、圖紙編排、圖紙審核簽署等需要掌握各專業(yè)知識的綜合性人員進(jìn)行統(tǒng)籌和管控，在設(shè)計端也需要綜合性的設(shè)計人員。

4 解決措施

4.1 制定政策保障

綜合桿是智慧城市不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施，一個城市若推進(jìn)智慧城市的建設(shè)，必須制定綜合桿建設(shè)的相關(guān)保障政策。在工程設(shè)計前期，建設(shè)或設(shè)計單位即可依策與市政、交通、電力、公安等相關(guān)部門進(jìn)行有效溝通，明確綜合桿件設(shè)備搭載需求、數(shù)據(jù)傳輸?shù)认嚓P(guān)設(shè)計目標(biāo)，可極大縮短工程設(shè)計周期，減少變更，并建成適應(yīng)城市發(fā)展所需的功能齊全、覆蓋面廣的綜合桿設(shè)施。

各地方可成立綜合桿建設(shè)管理的職能部門，負(fù)責(zé)編制相關(guān)政策文件，制定綜合桿建設(shè)需求和計劃，協(xié)調(diào)各設(shè)施管理部門，統(tǒng)籌規(guī)劃綜合桿的建設(shè)布局，科學(xué)、合理、有序、有效地推進(jìn)綜合桿的建設(shè)。

4.2 制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

不少廠家為了蹭熱度，大肆宣傳設(shè)備共桿就是綜合桿。為了追求美觀或節(jié)約成本，一次性將桿件的功能和搭載設(shè)備框定，后續(xù)如需增加設(shè)備，只能新增設(shè)桿件或采用抱箍安裝的方式。為消除這一現(xiàn)象，應(yīng)結(jié)合智慧城市建設(shè)需求制定綜合桿件標(biāo)準(zhǔn)，對綜合桿件的部件、樣式、規(guī)格、裝配和安裝進(jìn)行統(tǒng)一要求，規(guī)范燈桿的硬件接口，充分考慮綜合桿件的可擴(kuò)展性。

在缺少統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的前提下，不同設(shè)計院在面對同一個城市道路綜合桿設(shè)施設(shè)計工作時，只能通過經(jīng)驗(yàn)整合或技術(shù)提煉完成綜合桿的設(shè)計。經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)鴻溝不可避免會導(dǎo)致綜合桿設(shè)計成果的差別，進(jìn)而影響城市綜合桿設(shè)施的統(tǒng)一性。因而，國家層面需制定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，對綜合桿設(shè)施的供配電、數(shù)據(jù)傳輸、防雷和接地系統(tǒng)、設(shè)施搭載原則等做出統(tǒng)一的要求，才能全范圍更高效推進(jìn)綜合桿件的建設(shè)。

4.3 設(shè)計院整合人員架構(gòu)，培養(yǎng)總體性人才

在“一桿一設(shè)計”的設(shè)計需求下，設(shè)計院內(nèi)部應(yīng)整合人員架構(gòu)，按照綜合桿工程設(shè)計所需專業(yè)進(jìn)行人員重整，建立起綜合桿的專屬設(shè)計團(tuán)隊(duì)。該人員體系可有效打破信息傳遞間的壁壘，在保證設(shè)計周期的前提下，大幅度減少圖紙中的缺、漏、碰等錯誤。另外，設(shè)計院內(nèi)部應(yīng)著重培養(yǎng)掌握道路照明、智能交通、交通安全、通信傳輸?shù)炔煌瑢I(yè)知識的綜合性人才，可統(tǒng)籌設(shè)計界面、設(shè)計文件編制、成果匯報等內(nèi)容。

在設(shè)計軟件上，可采用三維BⅠM協(xié)同作業(yè)模式，要求所有專業(yè)人員在同一個中心文件進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計，提升整體設(shè)計效率，既解決各專業(yè)間設(shè)計沖突，亦不會造成圖紙泄漏和信息丟失。

5 結(jié)語

在“智慧城市”建設(shè)需求下，綜合桿將作為一項(xiàng)系統(tǒng)性工程在全國范圍內(nèi)快速推進(jìn)。本文通過與傳統(tǒng)城市道路機(jī)電設(shè)計流程對比，剖析了綜合桿設(shè)計中的難點(diǎn)，并提出了相應(yīng)的解決措施，可為城市綜合桿大范圍建設(shè)提供一定借鑒。