智慧路燈的設計與思考

黃勝強

(華藍設計（集團）有限公司)

1 引言

隨著我國經濟的轉軌和社會轉型的不斷深化，以及物聯網應用技術的不斷發展，智慧城市更需要一套整合安防系統、社會治安視頻系統、智能交通等系統，架構云計算平臺，實現數據整合、集成應用的新型智慧型公共區域應急管理體系。路燈遍布城市每個角落，具有分布廣、布點均勻、接電方便等優勢，是智慧城市系統的最好載體。智慧路燈系統就是將智能調光、視頻播放、安防監控、一鍵求助、語音對講、公共廣播、WIFI 熱點、RGB 氛圍燈、5G 基站、充電（汽車、手機）系統等技術高度集成，具有信息采集全面化、數據整合一體化、實戰應用集成化、系統建設集約化4 大特點的路燈照明系統。

隨著智慧城市建設成為熱點，全國各地都在興起智慧路燈建設的高潮。位于中國(廣西)自由貿易試驗區的南寧五象新區總部基地，是北部灣經濟區品牌企業總部的聚集地，集金融合作、商務辦公、商業服務、產權交易、信息服務及行政服務于一體的智能化、生態型的區域性金融中心。2018 年通過“五象新區總部基地道路綜合改造提升工程”對總部基地內的道路進行整體提升改造，項目道路用地面積達47.59 萬㎡，道路總計20 條，總投資近3.9 億元。該項目高起點的規劃、設計、建設，使總部基地的基礎設施建設得到了質的飛躍，城市面貌脫胎換骨。特別是廣西首個結合5G 通信、安防監控及智能調光為一體的大規模智慧路燈建設，更是使總部基地“城市智慧化，管理智能化”的建設目標得到充分體現。筆者曾作為專業負責人全程參與的智慧路燈的建設，對于智慧路燈設計過程及建設難點深有體會。

2 智慧路燈系統功能的確定

智慧路燈集成的功能的確定，是進行設計的基礎。目前，智慧燈桿的各類子系統，基本都是采用模塊化設置，技術上來說，集成各種功能的系統并不存在太大的技術問題。智慧燈桿集成的哪種功能以及集成功能的多少，會直接影響到以下幾個方面。

①項目的投資成本，集成越多，成本越高。

②燈桿周圍的其他設施的設立，例如汽車充電功能，燈桿附近就應設置路邊停車位。

③燈桿的用電量，智慧燈桿的各個功能模塊用電負荷不一。

根據項目的實際定位，本著實用為主的原則，去掉了一些華而不實的概念功能。該項目位于高端商務區內，對通訊需求量大，通訊質量要求高，結合5G建設正在如火如荼的進行的背景下，路燈分布均勻，燈桿間距僅為30m 左右，能很好的滿足5G 布置的技術要求；公安天網系統，主要分布在各條道路路口和路中的重要節點，位置基本與路燈設置重合，合并燈桿能減少人行道上的立桿，利于行人通行，提升道路景觀；路燈智能調光，能故障自動報警，提高道路照明設施的管理效率，同時調節深夜燈光亮度，節約大量的能源。經過精心調查以及與各相關主管部門充分溝通后，最終確定了智能調光、安防監控、5G 基站3 個主要功能，公共廣播、WIFI 熱點、充電（汽車、手機）系統等則設置于人行道邊綠地的休息椅等城市小品，智慧路燈與智慧小品共同組成了總部基地智慧城市系統[1]。

3 智慧路燈設計

3.1 路燈智能調光與控制系統設計

道路照明燈具采用LED 路燈，各道路路燈功率、桿高及間距等根據《城市道路照明設計標準》CJJ 45-2015 進行設置。路燈燈具安裝有單燈控制器，對路燈單燈進行開關控制、亮度調節及信息采集。路燈照明專用箱式變電站設置集中控制器，單燈控制器與路燈集中控制器通過電力載波通信傳輸的方式，通過供電電纜傳輸數據。集中控制器通過自身配備的2G/3G/4G 無線通信設備與管控中心軟件連接，實現照明智能化遠程管控。集中控制器通過傳感器實時采集照明設備的電壓、電流、電量等數據，監測交流接觸器、斷路器、熔斷器等保護器件的運行狀態，并將監測數據上傳至管控軟件分析、處理和顯示。管控中心根據城市景觀照明路燈的照明需要，為其量身制定開關燈時間預案，通過制定合理的亮燈時間，有效杜絕照明早開晚關事情的發生，免去繁瑣人工調校工作，通過管控系統精確控制獲得最佳節電效率。路燈智能調光系統具有遙控、時控（經緯度控制）及手動控制三種控制方式。

3.2 5G 基站集成設計

5G 基站融合燈桿布置位置根據通訊運營商的點位布置要求進行設置，路燈線路同溝設置通訊套管及5G 基站電源線路套管，基站燈桿頂部設置5G 天線安裝位置，每桿路燈設置工作井方便日后5G 基站安裝施工[2]。為滿足基站用電需求，在路燈專變預留5G 通訊用電負荷，運營商可根據用電等級自行增加備用電源。

3.3 安防監控集成設計

安防監控設置主要為滿足公安天網系統使用要求，布置位置根據公安部門提供的點位布置要求進行設置，路燈線路同溝設置5 根φ32 mmPE 管作為天網系統通訊套管及電源線路套管，智慧燈桿中部距地6m 處設置橫桿安裝監控攝像頭，燈桿上距地2.5m 處安裝天網監控箱，每桿路燈設置工作井方便日后安防監控系統安裝施工。為滿足基站用電需求，在路燈樁邊預留安防監控系統用電負荷，管理部門可根據用電等級自行增加備用電源。

4 智慧路燈設計難點

智慧路燈設計涉及多個系統的融合，相較于常規的道路照明設計，要復雜很多，具體體現在以下幾點：

1）各子系統的需求與資料搜集

智慧路燈系統功能確定后，應通過各子系統所涉及的主管部門搜集相關的規劃、設計及批復文件等資料，子系統越多，涉及到的部門也越多，資料的搜集是設計的基礎，也是設計依據，必須充分了解，避免后期設計工作反復。

2）梳理搜集到的資料，確定智慧路燈的點位

通常，智慧路燈需要融合的各個子系統，都是由各主管部門委托相關單位各自進行設計和施工，子系統的點位相差會比較大。智慧路燈設計時，應梳理制約點位布置的最主要因素，初步調整各系統的布點位置，然后再與相關主管部門進行反復溝通，最終確定智慧燈桿的點位，這會是一個異常艱難的過程。

3）必須與各主管部門溝通，通過細節設計充分滿足管理部門的訴求

主管部門最為看中的就是建成以后的使用及管理，每個子系統各主管部門都有其常規做法和管理流程，例如，天網系統通常采用5 根φ32 mmPE 管作為天網系統通訊套管及電源線路套管，而路燈管線通常采用φ75mm 的塑料管，采用差異化的管材也正好區分各類管線類型及主管部門，便于區分責任；再如監控攝像頭及監控箱等后期由公安部門自行安裝的，則應考慮燈桿上開口、預留孔位和預留螺栓等細節。

5 關于智慧路燈建設的思考和建議

①智慧路燈建設不能“好高騖遠”。目前，智慧路燈已實現十多項智慧功能，功能取舍應與實際需求相適應，不應追求大而全，功能融合越多，技術越復雜，不但前期投資大，而且后期使用過程中故障率及維護成本都很高。

②智慧燈桿的建設應充分考慮后期使用過程中各主管部門責任的劃分，維護便利性及減少維護費用。通過充分溝通，注重細節設計，盡量采用標準產品，降低維護難度和費用。

③智慧燈桿應該采取靈活組合的方式，采用模塊化設計，根據需要靈活組合，而不是千篇一律的把所有的系統都完全整合到一個燈桿上，能合則合，不能合則分，強行整合，可能會造成效果不佳，不滿足使用要求，甚至會增加布點數量，導致投資增加。

6 結語

智慧路燈是一種新生事物，在建設過程中不斷改進與完善，智慧路燈建設極大促進了“智慧城市”建設，必將給人民生活帶來極大便利。