城市道路智慧燈桿系統設計的探討

楊曉慶 李啟豐

摘要：城市道路作為城市交通的主要設施，這是城市發展的體系結構神經網絡交通、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設施，能夠提供城市行人和交通誘導的路上的照明，有利于確保人員和車輛的安全，道路效率和城市安全。

關鍵詞：城市道路;智慧燈桿;系統設計

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

隨著現代城市向智慧城市的發展，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設施、道路照明智能控制，燈桿可以成為物聯網的一部分同時，多功能應用程序，包括交通流量監控，公共無線局域網、移動通信、視頻采集、信息發布、公共安全、而其他功能可以推薦智慧城市建設的需要。傳統的道路燈桿強調夜間照明的功能，只提供道路照明服務，而不具備調光功能，只能通過配電箱控制關閉一定的電路照明（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基本功能的基礎上，通過先進的信息感應手段、數據通信傳輸手段，將采集到的各種信息傳輸到智能照明管理信息系統平臺，光源亮度調節及啟閉裝置，計算機處理裝置。包括視頻監控攝像頭、無線局域網發射機、公共廣播揚聲器、信息發布屏、插電式或純電動汽車充電樁、戶外環境分析儀器、聲光報警設備、實時信息采集發布設備等;智能城市的核心管理內容，如智能照明、智能公交、數字城市、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。

2.智慧燈桿帶來的道路品質的提升

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）應急信息（例如：災害天氣、水侵路段、消防車輛通過等等）發布不及時。

（5）城市監控不完善。

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

二、智慧燈桿的系統構成

1.智慧照明總體組成

管理服務應用層、網絡傳輸層和現場感知層組成了智慧道路照明的拓撲結構，如圖1所示。

智能燈桿可以整合城市道路公共視頻監控的零散、監控覆蓋不全、燈桿邊緣等缺陷。智能電線桿專注于現場監測、及時預警、信息采集、信息公告、遠程交互、空氣天氣質量監測等功能，可提供快速部署任務、現場工況快速返回、報警聯動、數據采集、道路車輛工況監測、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，也可以與其他平臺集成或連接，實現各個系統的協同運行。

2.智慧網絡的控制系統

智慧燈桿架構如圖2所示。

智能燈桿的網絡數據類型包括視頻、圖像、語音和數據業務。系統通信的主網絡鏈路為光纖，整個平臺末端的智能燈桿為輸入節點，每個節點涵蓋視頻監控、戶外無線通信、公共廣播、路燈照明開啟及亮度調節等功能。管理層的智慧應用平臺系統，通過傳輸網絡收集到中心機房的服務器，形成了現場節點到網絡中心的千兆甚至萬兆級的數據傳輸，通過整套系統架構，管理層能夠及時對相關的子系統進行訪問、處理和權限設定。

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，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的通信、監控、氣象、交通等連接設施供電。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，光纖分支裝置在井內，根據智慧燈桿輸送設備的類型、規格和數量，分支管道的數量根據所需要的電纜、類型、各種電纜截面積，預敷設4 ～ 8 50塑料螺紋管，實現智能燈燈桿底座與燈桿旁電纜布線井之間的連接。在鋪設主要管道時，應充分考慮長期發展需要。主、二次管道的管孔數量不少于6個75～ 110個穿線管的孔，其中25個小管插入主管道敷設光纖。城市支管的規格和數量應根據實際情況綜合評價。主干管道管壁的顏色要根據各用戶部門的要求來選擇，以便于管道的鋪設和后期的管道維護。

4.平臺管理軟件模型

由于城市道路照明環境多變，室外氣象條件復雜，受天氣、交通流量、突發事故等因素影響，采用神經網絡模型難以及時準確地描述場景環境。建議采用模糊控制的方法，將模糊控制用于先進的神經網絡控制系統，具有較強的邏輯分析和表達能力，上位機系統軟件將管理平臺上的各種數據、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）在智慧照明系統架構下，完成第三方場景的解決方案。

（4）基于云端大數據，研發分析算法，實現自我學習能力的智慧照明控制算法，把人工智能深度學習的方法和云計算平臺結合建設和實施，打造當前優秀的智慧型城市道路。

結束語：

隨著城市規模越來越大，城市道路的擴展和城市建設的擴張，機動車司機和乘客旅行的質量，更能有一個更好的旅行經驗，城市公共道路、更智能的技術應用，建筑信息模型（BIM），云計算，物聯網，它可以解決城市道路發展中的各種弊端和信息隔離，實現各個智能子系統的數據聯合與共享，包括行人、車輛等數據的互聯，實現城市道路的智能化。

參考文獻：

[1]廣東省住房和城鄉建設廳.智慧燈桿技術規范：DBJ/T15-164—2019[S].2019.

[2]楊志軍，葛長俊，張劍，等.基于人工智能的服務區智慧照明管理系統[J].建筑電氣，2019（2）：55-59.

[3]曲騰.基于城市智能照明感知系統的數據融合研究[D].大連：大連理工大學，2013.