一種新型的照明高桿

曹楊

通過(guò)此次照明領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化能力提升高級(jí)研修班歷時(shí)兩天緊張的線上學(xué)習(xí)我收獲很多，無(wú)論是對(duì)于照明領(lǐng)域最新的技術(shù)發(fā)展，或者是對(duì)于其他專業(yè)與照明技術(shù)多方位、多維度的融合拓展，都有了更深、更廣闊的認(rèn)識(shí)。下面我將結(jié)合我處5G雙升降式高桿燈這一新課題，簡(jiǎn)要介紹一下它在智慧城市建設(shè)中的應(yīng)用，以及在“雙碳”減排中起到的作用。

1、項(xiàng)目背景

目前在機(jī)場(chǎng)車站、大型廣場(chǎng)、高速服務(wù)區(qū)等人流密集場(chǎng)所解決功能照明的主要方式就是建設(shè)單一升降系統(tǒng)的傳統(tǒng)照明高桿。傳統(tǒng)照明高桿一般高度為30米至35米，多采用套接式燈桿組合而成，頂部設(shè)置各種樣式的燈盤用于安裝泛光照明燈具。為了方便日常維護(hù)，燈桿內(nèi)部含有一套用于升降燈具燈盤的升降系統(tǒng)和控制裝置，通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)和鋼絲繩與頂部掛鉤系統(tǒng)的配合，完成燈盤燈具的垂直升降。

隨著5G時(shí)代的到來(lái)以及通訊技術(shù)的高速發(fā)展，在上述區(qū)域?qū)?G網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求越來(lái)越高，時(shí)常需要設(shè)置多個(gè)5G通信塔才能滿足基本的通訊需求。但因?yàn)?G通信塔占地面積大，選址局限性大，往往與功能照明設(shè)置的高桿燈重合，既增加了建設(shè)成本又浪費(fèi)了很多寶貴的土地資源，因此如果能將5G通信塔與此類地區(qū)已廣泛分布的照明高桿燈有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)造出一種既包含照明功能又可以作為5G通訊基站的5G照明高桿，同時(shí)能夠滿足照明和通信發(fā)射功能，就可以有效解決這些問題。使照明高桿與通訊基站二者結(jié)合，將是智慧城市照明探索發(fā)展的一大創(chuàng)新。

與此同時(shí)，5G照明高桿也要充分考慮照明與通訊在功能需求上、設(shè)施運(yùn)維上的不同特點(diǎn)，解決各種設(shè)施在運(yùn)行過(guò)程中如何有機(jī)結(jié)合但又不互相干擾的相關(guān)問題，才是最終完美的解決方案。

2、功能及用途

針對(duì)上述背景需求，我們通過(guò)仔細(xì)研究國(guó)內(nèi)外相關(guān)案例，通過(guò)分析普通單一升降系統(tǒng)照明高桿燈自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，深入了解5G通訊塔設(shè)置方面的技術(shù)規(guī)范，最終找到了二者相結(jié)合的最優(yōu)方案——“5G雙升降高桿燈”。

該方案打破了傳統(tǒng)高桿燈僅照明單一功能的局限，以傳統(tǒng)升降式高桿燈作為智慧設(shè)備的載體，頂部加載5G天線，能夠同時(shí)滿足照明和通訊發(fā)射功能，二桿合一，既減少建設(shè)成本，同時(shí)也大大減少鋼材的使用量，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源、節(jié)能減排的良好效果。且照明燈具與5G天線均可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立升降操作，改變傳統(tǒng)的通信塔的通信平臺(tái)都是固定式平臺(tái)的現(xiàn)狀，避免當(dāng)固定通信平臺(tái)需要維護(hù)時(shí)需要另設(shè)單獨(dú)爬升裝置的問題，使通信平臺(tái)的安裝、維修不再困難，便于燈具和5G天線的安裝與維護(hù)。

目前普通高桿燈照明作為5G、多點(diǎn)定位等設(shè)備的載體，已廣泛應(yīng)用于各大機(jī)場(chǎng)，包括：成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)、廈門機(jī)場(chǎng)、青島膠東國(guó)際機(jī)場(chǎng)、武漢天河機(jī)場(chǎng)等項(xiàng)目。此次發(fā)明的5G雙升降高桿燈也首次運(yùn)用于南京市油坊橋立交的項(xiàng)目，有效解決高桿照明與5G基站合并建設(shè)的問題，并取得了良好的使用效果。在5G基站微型化、燈桿智慧化這一大市場(chǎng)發(fā)展以及“雙碳”戰(zhàn)略的大背景下，5G升降高桿燈將有巨大市場(chǎng)潛力。

3、5G雙升降高桿燈技術(shù)要點(diǎn)

5G雙升降高桿燈創(chuàng)造性的將高桿本體、通信裝置和照明裝置三合一：其中，通信裝置包括通信升降機(jī)構(gòu)、通信升降安裝架和5G通信機(jī)構(gòu)，5G通信機(jī)構(gòu)沿通信升降安裝架周向設(shè)置，通信升降機(jī)構(gòu)設(shè)置在高桿本體上。照明裝置包括燈具升降機(jī)構(gòu)、燈具升降安裝架和燈具，燈具設(shè)置在燈具升降安裝架上，燈具升降機(jī)構(gòu)設(shè)置在高桿本體上，燈具升降機(jī)構(gòu)和所述通信升降機(jī)構(gòu)均為偏心結(jié)構(gòu)，燈具升降機(jī)構(gòu)和通信升降機(jī)構(gòu)的中心不在同一軸線上，其中燈具升降機(jī)構(gòu)設(shè)置在通信升降機(jī)構(gòu)的下方。由此，該照明高桿同時(shí)具有通信和照明的功能，且便于通信平臺(tái)和燈盤的安裝及維修，這是原先所有照明高桿及5G通訊塔都不具備的優(yōu)越功能。

同時(shí)也首次在原照明高桿上加裝一套升降裝置，使之高桿有兩套升降系統(tǒng)，一套升降系統(tǒng)單獨(dú)用于燈具升降，另一個(gè)單獨(dú)用于5G天線升降，二者互不干涉。考慮到燈具升降升降次數(shù)是5G天線升降次數(shù)的幾倍，因此通過(guò)專門的設(shè)計(jì)將燈具升降系統(tǒng)放置在天線升降下部，實(shí)現(xiàn)維護(hù)燈具時(shí)不需要升降天線。如需要維天線時(shí)只需將在將燈具降下再即可降下天線。同時(shí)燈具升降系統(tǒng)不必加大滑輪架與升降內(nèi)圈（配導(dǎo)向），天線升降系統(tǒng)滑輪架適當(dāng)加大即可。兩套升降系統(tǒng)采用兩個(gè)套相同的繩纜系統(tǒng)，在桿內(nèi)前后放置，桿內(nèi)采用圓鋼分割，互不干涉，確保繩纜系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

具體技術(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：

為了更好的解釋燈桿結(jié)構(gòu)以便于理解，下面結(jié)合附圖，通過(guò)具體實(shí)施方式，對(duì)5G雙升降高桿作詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，靠近高桿本體的一端為“近”，遠(yuǎn)離高桿本體的一端為“遠(yuǎn)”。

如圖1所示，5G雙升降系統(tǒng)照明高桿包括高桿本體1、通信裝置和照明裝置，如圖2所示，通信裝置包括通信升降機(jī)構(gòu)21、通信升降安裝架22和5G通信機(jī)構(gòu)23，5G通信機(jī)構(gòu)23沿通信升降安裝架22周向布置，通信升降安裝架22為圓筒狀結(jié)構(gòu)與高桿本體1同軸設(shè)置且套設(shè)在高桿本體1的外部，通信升降機(jī)構(gòu)21設(shè)置在高桿本體1上，通信升降機(jī)構(gòu)21可以設(shè)置在高桿本體1的上部，當(dāng)然可以設(shè)置在高桿本體1的頂部，通信升降機(jī)構(gòu)21帶動(dòng)通信升降安裝架22沿高桿本體1的軸線方向豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使通信升降安裝架22上的5G通信機(jī)構(gòu)23沿高桿本體1的軸線方向上下移動(dòng)，便于通信升降安裝架22上的5G通信機(jī)構(gòu)23的安裝及維修。

其中，燈具升降機(jī)構(gòu)31和通信升降機(jī)構(gòu)21均為偏心結(jié)構(gòu)，即燈具升降機(jī)構(gòu)31和通信升降機(jī)構(gòu)23的中心不在同一軸線上，由于在通信升降機(jī)構(gòu)23和燈具升降機(jī)構(gòu)31內(nèi)均設(shè)有用于升降的繩索，因此燈具升降機(jī)構(gòu)31和通信升降機(jī)構(gòu)23的中心不在同一軸線上能夠避免繩索之間的干涉保證的裝置使用的可靠性，為了美觀及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，燈具升降機(jī)構(gòu)31和通信升降機(jī)構(gòu)23的中心不在同一軸線上但均在高桿本體1的直徑范圍內(nèi)。

如圖2所示，照明裝置包括燈具升降機(jī)構(gòu)31、燈具升降安裝架32和燈具33。燈具33設(shè)置在燈具升降安裝架32上，燈具升降安裝架32為圓筒狀結(jié)構(gòu)且與高桿本體1同軸設(shè)置且套設(shè)在高桿本體1的外部，燈具升降機(jī)構(gòu)31設(shè)置在高桿本體1上，燈具升降機(jī)構(gòu)31能夠帶動(dòng)燈具升降安裝架32沿高桿本體1的軸線方向豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使燈具升降安裝架32上的燈具33沿高桿本體1的軸線方向上下移動(dòng)，便于燈具升降安裝架32上的燈具33的安裝及維修。

燈具升降機(jī)構(gòu)31設(shè)置在通信升降機(jī)構(gòu)21的下方，主要是由于通信裝置的通信升降機(jī)構(gòu)21及照明裝置的燈具升降機(jī)構(gòu)31，在升降時(shí)有先后順序，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，由于燈具33的升降次數(shù)較多，因此將燈具升降機(jī)構(gòu)31設(shè)置在通信升降機(jī)構(gòu)21的下方，維護(hù)燈具時(shí)不需要升降5G通信機(jī)構(gòu)23，當(dāng)需要維護(hù)天線時(shí)先將燈具升降安裝架32降下，再降下通信升降安裝架22。

5G雙升降高桿燈通過(guò)在高桿本體1上同時(shí)設(shè)置通信裝置和照明裝置，使通信塔同時(shí)具有通信和照明的功能，并且在該照明高桿上，通過(guò)設(shè)置通信升降機(jī)構(gòu)21對(duì)通信升降安裝架22進(jìn)行升降，通過(guò)設(shè)置燈具升降機(jī)構(gòu)31對(duì)燈具升降安裝架32進(jìn)行升降，同時(shí)燈具升降機(jī)構(gòu)31設(shè)置在通信升降機(jī)構(gòu)21的下方，便于5G通信機(jī)構(gòu)23和燈盤的安裝及維修，可以大大節(jié)省建設(shè)成本，并且降低日后的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，且燈具升降機(jī)構(gòu)31和通信升降機(jī)構(gòu)21均為偏心結(jié)構(gòu)，即燈具升降機(jī)構(gòu)31和通信升降機(jī)構(gòu)23的中心不在同一軸線上，防止了升降機(jī)構(gòu)的干涉，提高了照明高桿使用的可靠性。

如圖2和圖4所示，為了提高了5G通信機(jī)構(gòu)23的信號(hào)，5G通信機(jī)構(gòu)23以通信升降安裝架22的軸線為中心周向布置且平行布置有3排，其中，5G通信機(jī)構(gòu)23包括信號(hào)發(fā)射器232和信號(hào)連接件233，信號(hào)發(fā)射器232通過(guò)信號(hào)連接件233與通信升降安裝架22鉸接，以便能夠調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)射器232發(fā)射接收信號(hào)的方向來(lái)加強(qiáng)信號(hào)，在本實(shí)施例中信號(hào)發(fā)射器232為AAU設(shè)備即天線和射頻單元集成一體化的模塊。

如圖3-圖4所示，通信升降機(jī)構(gòu)21包括第一電纜升降組件212、信號(hào)線升降組件213和至少兩組第一鋼絲繩升降組件211，第一電纜升降組件212、信號(hào)線升降組件213和第一鋼絲繩升降組件211沿周向布置，第一電纜升降組件212、信號(hào)線升降組件213和第一鋼絲繩升降組件211的近端均與第一圓周固定架24連接，第一電纜升降組件212、信號(hào)線升降組件213和第一鋼絲繩升降組件211的遠(yuǎn)端均與通信升降安裝架22的頂端連接。

具體地，信號(hào)線升降組件213包括多個(gè)信號(hào)線滑輪2131、信號(hào)線滑輪臂2132和信號(hào)線，信號(hào)線滑輪臂2132的兩端分別與第一圓周固定架24和通信升降安裝架22連接，為了保證信號(hào)線升降組件213的穩(wěn)定性，設(shè)有兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的信號(hào)線滑輪臂2132，多個(gè)信號(hào)線滑輪2131的轉(zhuǎn)軸分別搭設(shè)在信號(hào)線滑輪臂2132上，信號(hào)線能夠在信號(hào)線滑輪2131上滑動(dòng)，信號(hào)線與5G通信機(jī)構(gòu)23連接。

如圖3所示，包括三組第一鋼絲繩升降組件211，兩組信號(hào)線升降組件213和一組第一電纜升降組件212，當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中在高桿本體1的內(nèi)部設(shè)有用于輸送第一鋼絲繩、第一電纜及信號(hào)線的軌道。

4、應(yīng)用與效益：

5G雙升降高桿燈的應(yīng)用具有廣闊的空間。以南京市為例，全市約有400處傳統(tǒng)照明的高桿燈，如果經(jīng)過(guò)幾年的改造，都能夠?qū)崿F(xiàn)照明與5G通訊塔相結(jié)合，將大大促進(jìn)智慧城市在南京的拓展，形成規(guī)模效益。

首先，在經(jīng)濟(jì)效益方面，進(jìn)一步促進(jìn)照明行業(yè)與通訊行業(yè)的融合，促進(jìn)智慧城市建設(shè)的發(fā)展，提升城市數(shù)字化水平，提高居民幸福生活感受，同時(shí)也創(chuàng)造了新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

其次，社會(huì)效益方面，更合理的節(jié)省土地資源、減少重復(fù)建設(shè);減少鐵礦石等資源浪費(fèi)和污染，同時(shí)減少CO2排放，保護(hù)環(huán)境，低碳節(jié)能，推進(jìn)碳中和，改善城市環(huán)境，積極響應(yīng)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略、促進(jìn)“雙碳”工作的開展、減少碳排放;在解決功能性照明的同時(shí)也解決了通訊基建的建設(shè)問題，二桿合一，意義重大。

綜上所述，在5G基站微型化、燈桿智慧化這一大市場(chǎng)發(fā)展以及“雙碳”戰(zhàn)略的大背景下，5G雙升降高桿燈必將具有巨大市場(chǎng)潛力以及廣泛的推廣空間。