智慧多功能燈桿系統解決方案探討

陳垚佳

（武漢軟件工程職業學院，湖北 武漢 413000）

0 引 言

隨著大數據、云計算、AI以及5G等技術的發展，城市的智慧化和智能化成為提高人們生活質量的必然趨勢。智慧城市的建設需要依賴于龐大的數據信息，專注于編織一張覆蓋視頻、音頻、電磁、環境以及氣象等信息的多維全域感知網，為建設萬物互聯和智慧交互提供數據支撐，形成“多管合一”的治理架構，系統地解決治安管理、城市管理、交通管理、環境管理以及綜合治理管理等多管問題。

智慧多功能燈桿作為智慧城市建設的切入點之一，是以各類市政桿體進行有效融合為基礎，具備高擴展功能，可集成多種智慧化的應用，實現集約化、共享化、高效化以及智慧化的城市基礎設施。當前我國大部分路燈所處階段的主要特點是著力于路燈本身照明節能及控制功能的智能化運作，而本文著重對智慧多功能燈桿的當前發展現狀、整體方案設計及應用場景進行初步探討。

1 智慧多功能燈桿的應用場景

1.1 智慧城市道路應用

通過在智慧燈桿搭載攝像頭和RSU等設備建設智能信號控制系統和智能違法監管系統，實現“車多放車、人多放人”的交通自適應控制，提高路口運行效率，同時實現電子警察智能執法，規范全路段交通秩序。此外，還可以在人流和車輛密集區段提供免費公共WiFi服務和慢行信息指引。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”系統提供現場視頻和環境數據，當事故發生時可主動實時聯動報警并對犯罪現場做到遠程可視，及時做出聲波警示，高效調度安防資源，促進城市安防從“事后控制”向“事前預防”的升級，同時通過對道路犯罪數據信息的收集和智能化分析，形成城市道路安全監控薄弱區，有助于點對點加強安防資源的投入。

1.2 智慧社區應用

社區智慧燈桿系統的升級，通過搭載智慧燈桿綜合管理平臺，實現了對社區照明、社區視頻監控、社區環境實時監察、社區災情緊急應對資源調度、社區多媒體信息發布以及社區門禁管理等功能的集約化和可視化管理，有效提升了社區管理效率和居民安全感[1]。

1.3 智慧景區應用

智慧燈桿作為智慧景區的一個平臺依托，將照明、視頻監控、環境監察、應急交通指揮、人流量和車流量實時分析、景點導航以及信息采集等多種系統整合成一個智慧運營指揮中心，可同步實時提供智慧化的交通導引、景點導流、環境衛生以及安防巡邏等景區從業人員的電子化智慧化管理。通過對危險區域的實時視頻監控、山火等自然災害的監測以及電子門票與游客信息數據的實時比對分析，實現信息的點對點及時推動，提升景區工作人員的工作效率和游客的旅游體驗，從而實現景區的智慧化低碳運營[2,3]。

1.4 智慧校園應用

在校園安裝智慧燈桿，利用智慧燈桿附屬設備建立的物聯網和局域網聯網平臺，集成照明、視頻監控、廣播、無線組網、LED媒體屏以及停車管理等功能于一體，通過一個平臺和一套智慧系統實現全校區無監控盲點、無線全覆蓋以及最短路徑的應急求救與應急疏散，從而打造平安校園、智慧校區[4]。

2 智慧多功能燈桿的整體解決方案設想

智慧多功能燈桿采用模塊化和定制化結合設計，按照高度來進行規劃，搭載各種智慧節點。在高度8～12 m處適合安裝照明及通信設備，在高度5.5～8 m處適合安裝視頻監控儀、指路標志牌、環境監測傳感器以及廣播等設備設施，在高度2.5～5.5 m處適合安裝行人信號燈、LED廣告屏、指路牌以及路名牌等設備，在高度0～2.5 m處適合安裝充電樁、一鍵報警以及人臉識別儀等設備。

2.1 可搭載智慧節點

智慧多功能燈桿可搭載多種智慧節點，主要包括以下7各方面。一是5G微基站節點，其為未來高帶寬、低時延以及廣鏈接的應用提供通信管道，如車聯網、無人駕駛以及AR/VR等，還可用于覆蓋“補盲”，提升邊緣速率，延伸覆蓋范圍。二是智能照明節點，可實現遠程開關調光、策略定制、能耗分析以及故障報警，無需人工巡查。三是環境監測節點，可同時監測18種以上的環境參數，如溫度、濕度、光照度、紫外線、噪聲、氣壓、VOC、CO2、CO、O3、NO2、SO2、PM2.5、PM10、風速、風向、塵土以及TSP等。四是無線WiFi節點，可輕松接入，暢享無線，無縫漫游，社區公益WiFi輕松接入休閑娛樂，還可實現快速導航，快速定位及其他增值服務，如社區資訊、呼叫服務以及查找車位等。五是公共廣播節點，可營造和諧氣氛，如背景音樂等，還可實現業務廣播（新聞、天氣）和應急廣播（應急疏散）。六是信息發布節點，通過LED廣告屏按需進行信息發布和廣告投放，并能通過平臺進行精準投放，滿足日常運營需求。七是充電樁節點，可實現對新能源電動汽車動力電池高效、安全且合理的電量補給，智能充電系統的遠程集中管理控制，還可實現對充電樁運行狀態的監測、查詢及定位等功能。

2.2 智慧多功能燈桿控制系統解決方案探討

如圖1所示，智慧多功能燈桿作為一個綜合性集成性的產品，不僅實現了智慧子系統設備的集成，還包括了智慧子系統網絡的融合，如廣告屏、環境監測、攝像頭、無線AP、報警器、廣播音柱以及充電樁可以通過RJ45網線或光纖網絡與平臺通信，而LED智慧照明控制可以通過PLC電力線載波通過集中控制器和單燈控制器與平臺通信。在智慧多功能燈桿上搭載智能網關既可以融合上述通信接口，還可以采集城市物聯網基礎設施終端并與之通信，如井蓋、垃圾桶以及消防栓等市政類基礎設施，一方面能體現基于智慧多功能桿的擴展應用，另一方面還能體現智慧多功能燈桿作為智慧城市數據采集數據基站的意義。

2.3 智慧多功能燈桿綜合管理運維平臺設想

智慧應用通過智慧多功能燈桿一體化運維管理平臺承載，平臺主要由資源管理、運營管理、運維管理、統計管理以及應用管理等功能模塊組成。如圖2所示，這個平臺就好比大腦，為智慧多功能燈桿采集的數據提供支撐，實現對智慧子系統終端的數據顯示、控制以及智慧運維，極大提升了智慧城市管理效率，有效降低了運營與維護成本。智慧多功能燈桿一體化運維管理平臺將依托于自身強大的綜合管理能力，實現對資產、人員以及流程的全方位管控。此外，應用管理采用模塊化的微服務架構，可根據客戶需求和未來的擴展應用靈活快速擴展各種應用功能。

3 結 論

智慧多功能燈桿集成了交通、安防、市政、照明、通信以及環境等設備設施，配合綜合管控，系統化和集成化云平臺管理，能夠有效提高社會資源的利用率和對社會的管理效率，促進街區有效更新，改善市容和市貌環境。隨著國家不斷推動新基建的落地，工業物聯網和智慧城市的建設以及5G的商用將不斷提速，智慧燈桿搭載的配套設施也將不斷更新和增加。伴隨的商業模式逐步清晰，智慧多功能燈桿的應用規模也會快速增長。