智慧城市5G路燈供電及應用系統

白 鵬，馬平原，盧學奇

（1.中國移動通信集團河南有限公司商丘分公司，河南 商丘 476000；2.中國移動通信集團河南有限公司網絡管理中心，河南 鄭州 450000）

1 實施背景

近年來，隨著信息化社會發展，移動通信設備業務量也會與日俱增，能耗還將不斷增加。我們只有提高維護效率，豐富維護手段，在保障安全的前提下，合理進行節能減排工作達成目標，踐行社會責任。

5G路燈應用是建設智慧城市最有效的切入路徑之一 ，助力“連接+應用+權益”融合產品體系。打造移動精品網絡優勢，加快新型渠道體系建設，提升信息基礎設施供給能力，有力賦能市場發展。

1.1 5G網絡飛速發展

近年來通信行業飛速發展，5G網絡技術研究發展快速。未來世界將向智慧化方向發展，而用來支撐這個智慧體系建設的無線網絡5G技術將成為主導智慧社會發展的核心動力[1]。5G網絡信號具有更高的速率，更低的時延、更寬的寬帶，未來5G網絡將朝著網絡多元化、寬帶化、綜合化、智能化的方向發展。

1.2 基站建設模式轉變

傳統的大型基站建設復雜、周期長、運營成本高，已經難以滿足5G基站建設的需求，5G基站建設模式將向密集化、小型化、智能化轉變。無論從高度、間距，還是從電源配套等角度考慮，城市燈桿首當其沖是5G小基站的天然搭配。

1.3 路燈桿基站

為了進一步提升城市通信的移動通信網絡覆蓋，更好地增強城市通信網絡暢通及用戶感知，完善無縫覆蓋，降低民擾風險，美化城市環境，路燈桿基站越來越多的呈現出來[2]。

2 優化思路

工業和信息化部會同國務院國有資產監督管理委員會聯合下發了《關于2018年推進電信基礎設施共建共享的實施意見》（工信部聯通信〔2018〕82號），明確提出“地方政府加大協調支持力度，落實將市政設施和政府機關、企業事業單位、公共機構等所屬公共設施向電信基礎設施建設開發和提供便利”的意見。為電信基礎設施和地市公共設施共建共享，提供了明確的政策依據。本方案以城市路燈桿為載體，開展4G、5G移動通信網絡微基站建設。

2.1 5G建設基礎配套設施先行

5G相較于前幾代無線通信技術，其頻率范圍更高、頻寬更大、速度更快。但頻率越高，在傳輸過程中衰減越大，覆蓋范圍越窄，而小基站可以有效補足覆蓋盲區。

速度大幅度提升的同時，意味著單位面積的基站密度也會大幅度增加，形成超密集組網。相比較宏基站，微基站具備體積小功耗小、集成度高、部署便捷、同頻干擾小等特點，具有明顯優勢[3]。

隨著多種智能終端的普及，未來移動數據流量將呈爆炸式增長，因此整個社會未來對5G網絡基礎設施建設需求量巨大。作為5G通信網絡最重要的一種載體，智能燈桿必然存在巨大的市場價值。5G路燈應用是建設智慧城市最有效的切入路徑之一 ，助力“連接+應用+權益”融合產品體系。打造移動精品網絡優勢，加快新型渠道體系建設，提升信息基礎設施供給能力，有力賦能市場發展。

2.2 應用5G路燈供電系統是建設智慧城市有效的切入路徑之一

5G路燈供電系統 ，助力“連接+應用+權益”融合產品體系。打造移動精品網絡優勢，加快新型渠道體系建設，提升信息基礎設施供給能力，有力賦能市場發展。

措施：利用路燈桿管理處的最近變壓器取電點24 h不間斷電源供電.結合實際工作環境、技術要求等概況，在這里本著節能考慮，分布式光伏作為燈桿引入的首要電源。

3 實施方案

第一步，交流引電。利用路燈桿管理處的最近變壓器取電點24 h不間斷電源供電.結合實際工作環境、技術要求等概況，在這里本著節能考慮，我們運用分布式光伏作為燈桿引入的首要電源。對電池組件、鍍鋅支架及接線盒連接組成光伏方陣，日間通過光伏電系統直接給設備供電，并通過控制器對蓄電池進行充電，晚上無間斷切換至蓄電池供電。蓄電池可以滿足時長為3 h后備時間。然后無間斷切換至市電進行供電。期間當市電短時間斷電，蓄電池可以繼續為設備供電。

如果燈桿處不能滿足，需要增容或單獨報電。 土建改造：一般燈桿高度為8～12 m，設備掛高在5～8 m左右，需要重新對燈桿進行風阻和承載力的核定。

第二步，對于交流電的引入根據當地實際情況采用架空或者地埋方式，交流引入側安裝浪涌抑制器，其雷擊告警應通過轉換接點納入到后臺的集中監控系統中[4]。然后按照既定方案在接到選址項目任務下，先與市政相關部門報備建設的位置，在征得同意后安排相關設計人員現場選定燈桿位置，配合施工隊對燈桿進行承重及風阻的測評、物理條件改造及天線安裝。施工周期每根燈桿大概3 h左右。路燈桿上搭載的微站設備的維護工作。

第三步，通過直接利用舊市政燈桿、改造燈桿或者利用其它桿、自建桿等方式，實現商業區、居民區深度覆蓋，居民區外街道、城市支路街道全覆蓋，主干道、廣場、景區覆蓋。

4 主要創新點

4.1 5G路燈應用系統創新點一：系統在市政建設中突出的節能作用

隨著城市現代化建設步伐不斷加快，節能是一項重要的課題，我們的供電系統，每個燈桿距離大約30 m左右，如果景區較大，可以由點到線再到面組成完整的供電系統。每個燈桿供電可以通過光伏板進行分配，如果用戶量較少的情況下，可以通過后臺自動分配電源，相鄰的2-3個燈桿由單個燈桿所屬光伏進行供電，節約了用電資源，達到了有效的資源共享。

4.2 5G路燈應用系統創新點二：云端分析推進智慧城市進程

為推進智慧城市進程，整個景區燈桿通過5G技術，上傳云端平臺，云端平臺遠程進行分析具體的天氣、路況等信息，建立自動的查詢泊車數據庫。為城市局部交通擁擠路段及時提供應急規劃，從中、遠期可以延伸推進車聯網系統[5]。打造科技化、智慧化的城市。在智慧城市建設中，智慧路燈發揮著“綜合體”作用，將城市路燈作為物聯網的端口，也讓智慧城市的建設變得更為實在。

4.3 5G路燈應用系統創新點三：運作方式多樣性

（1）租賃形式:租用城市道路現有的路燈桿進行改造升級或更換，由公司投資，公司進行運營，政府相關部門收取租賃費。

（2）維護費用形式：政府部門用城市道路現有的路燈桿與系統供應商合作，需改造升級或更換，費用由公司投資，系統供應商運營。向政府相關部門支付燈桿維護費用。

以上方式在保證安全的情況下均不影響路燈的正常使用，同時不會影響市容市貌。

5 推廣的實際意義

本創新方案是為貫徹落實國家信息化建設和互聯網+戰略的重大部署，項目的成功開展將極大地提升密集區域內道路的移動通信信號質量。

該方案符合國家產業政策，在行業前景、政策要求、市場需求、投資保障、資源盤活、共建共享、基礎設施和社會效益等方面具有較好的發展優勢和可操作性。

5.1 社會效益

響應國家共建共享政策，零占地、節約電能。

（1）零占地：利用市政原有路燈桿共建微基站，以零占地的方式靈活有效解決移動通信網絡無法實現全覆蓋問題。

（2）低能耗：大幅節約電力，相比常規通信基站節電率達到90%。

5.2 經濟效益

通過先進技術手段，節省人力資源，減少管理資金投入，降低人員開支。打造城市名片，提升城市形象開創品牌，為企業發展奠定基礎。系統可以與公安雪亮工程系統無縫對接，為公安執法提供依據。

5.3 下一步推廣方向

該方案適用于市政基礎實施、高校、景點、小區路邊停車位等多場景以及人員密集地的景區燈桿通過5G技術，上傳云端平臺，建立自動的查詢泊車數據庫。

系統符合智慧、低碳、環保的發展潮流，提升綜合管理水平，減少管理沖突，為廣大居民提供優質服務可以與上層智慧城市無縫對接。