“5G+智慧燈桿”在智慧城市中的應用探討

陳建榮

（江蘇未來城市公共空間開發運營有限公司，江蘇 南京 210000）

城市道路上的路燈桿的間隔寬度一般為30-35米，而5G 路燈鏈路站址的寬度要求一般在100-200 米，其高度及間隔寬度能夠迎合5G 鏈路的建設要求。在5G新基建的大背景下，推動5G 智慧燈桿與各種智慧城市照明、智慧城市安防、智慧城市軌道交通、智慧環保和其他各種智慧市政管理的有機融合具有非常重要的意義。以5G 智慧燈桿為5G 鏈路載體，不用單獨立桿接電拉線，不用進行二次回填，降低了交通設施建設重復投入，同時融合其他智慧應用能夠節約城市能源，降低后期維護公共設施成本，體現了智慧燈桿“一桿多用”的應用價值。

1 智慧燈桿的作用及價值

1.1 智慧燈桿應用情況

目前，燈桿的價值已經得到廣泛認可，大多已經在智能硬件上集成了各種實用功能，如自動智能燈光照明、視頻遠程監控、信息公開、環保、緊急電話呼叫、無線通信Wifi、充電接口等。但是，目前各種監控功能的系統硬件、各種監控功能之間的相互聯系非常薄弱，距離真正的普及還有很長的路要走。同時,智慧城市照明智能燈桿的各項主要應用功能部分都涵蓋了城市照明、交通、環境、公安、氣象等不同的各級公共資源整合管理負責職能部門，各個不同職能部門之間的資源整合以及溝通銜接協調難度很大。[1]

通過分析研究，在街道、學校和覆蓋清晰的景區，智慧燈桿效果明顯。在這種集中管理模式的區域，將智能燈光照明、視頻監控、環保等功能集中在智慧燈桿上，可以幫助管理者應對突發事件，提高管理效率。而在5G 萬物互聯時代，借助于“5G+智慧燈桿”載體，通過技術手段將各系統和功能成功融合，可以更好的服務于智慧城市。

1.2 智慧燈桿在智慧城市建設中的作用

1.2.1 對城市環境監測感知和控制

目前，智慧城市燈桿系統是改造城市功能覆蓋廣、數量多的重要基礎公共設施，通過燈桿加載智能環境監測數據傳感器、視頻監控攝像頭等就可以直接實現對智慧城市功能范圍內的所有環境監測數據、公共安全管理數據采集和環境監測的過程控制。

1.2.2 構建全覆蓋通信網

通信網絡包括一個大容量、高網絡帶寬的智能光通信網絡和一個覆蓋區域的微型無線網絡。一個智慧桿網絡可以直接作為光通信網絡系統中的一個光纖通信節點，通過網絡平臺增加一個移動通信網絡平臺接收機之后還可以銜接成為微型無線鏈路，特別是5G 網絡時代，智慧桿可以解決鏈路密集部署的需求。[2]

1.2.3 智慧城市數據處理中心

隨著全球移動物理互聯網、人工智能和全球移動互聯大數據等信息技術的飛速發展，可以實現包括空氣質量溫度變化自動監測、照明光源溫度控制、智能監控汽車駕駛視頻數據分析等大型智能汽車應用，包括了實時收集分析來自覆蓋全球各地無人駕駛智慧汽車智能應用的大量大型智能汽車數據，成為當前構建智能汽車城市中一個重要的網絡邊緣信息處理數據計算系統的核心節點。

1.2.4 智能照明功能

在智能照明上主要是運用物聯網技術設備，通過軟件平臺依據周邊環境的實時狀況及季節的變動、天氣狀況、光照度、特殊假期等來推動路燈的軟啟動及對于路燈亮度的調整，依照需求展開人性化照明，在確保安全的同時實現了二次節能，提升了照明品質。另外，綜合有線或無線的通信技術設備、監控制系統及物聯信息內容基礎設施網絡平臺，對單一燈桿或整個燈桿群開展遠程管理、實時監控故障報警以及智能分析，可向檢修部門反饋系統故障情況，在大幅提高城市路燈人員的工作服務管理水平的同時降低了路燈維護人員的工作壓力。

1.2.5 視頻監控功能

將燈桿當作小視頻監控探頭的載體，利用路燈的導線、電纜等基礎部分或者燈桿留出的接口來實現智能燈桿視頻監控的基本功能。利用云臺控制的彩色戶外攝像機可展開360°全方位圖象采集，還可以對周圍的客流量、交通流量展開實時監測；當碰到緊急狀況時，通過“一鍵呼叫”按鍵可直接聯絡到附近的警察進行求救，系統將采集到的小視頻、圖象等等信息內容實時傳回監測中心，監測中心可以依據燈桿上的探頭知曉到求助者周圍的狀況，以便采用高效、便捷的措施對案件進行妥善處理；另外，視頻探頭還可以對某個特定的安全情況（比如窖井蓋的異常變動、燈桿遭受到意外撞擊等)開展監控，并根據特殊的群體、中小型活動現場展開數字化布控。

1.2.6 WiFi 接入功能

因為WiFi 接收機掩蓋距離高達100-500 米，利用燈桿來架設鏈路是一種較好的方式。與傳統式鏈路網絡平臺相比，其運作成本與能源消耗都可獲得有效減少，同時還具備設備壽命長、加裝便捷、覆蓋面廣、隱秘性難等優點；還可以利用無線WiFi 促成監測信號源傳輸，居民不但可傳送到有關信息內容，也可以促成信息內容的錄入，方便居民的生活，搜集居民的上網特性數據，利用大數據來剖析居民的行為運動歷程，用信息內容支持形式來為政府部門有關職能部門提供科學決策；與此同時，也可以通過無線WiFi 來訂制智能手機端以及智能手機端的接入網頁，展開信息內容的上傳與電視廣告服務。

1.2.7 智能充電功能

隨著城市電動汽車持有量的增加，充電樁的數目已不能迎合電動汽車的需求，將充電樁集成到燈桿的內部，在道路頂部與燈桿共址空間結構建設，可為電動汽車提供更優質的服務。操作非常簡便，電動車乘客僅需要將車停靠在建有停車位的路燈旁邊，通過讀取充電樁上的條形碼加裝相關的終端APP 就可展開充電，系統能依據充電的時間、電量等來計算充電的管理費用且可通過智能手機來展開支付。將智能燈桿與充電樁有機結合，將極大地解決充電樁數目不足、建設成本高等困境，構建出城市管理者、電動車、充電樁服務商一體化的文化產業聯動鏈。充電樁與信息內容公布網絡平臺聯動，可以顯示充電樁的采納狀態；與探頭的聯動，可監控充電樁停車位的運行、采納狀況，加強了對于充電樁停車位的管控。

1.2.8 信息發布功能

將智能燈桿的顯示器當做平臺多媒體信息頒布的平臺，實時更新頒布內容，且廣告圖畫信息可以隨便地開展關閉，可以顯示時政報道、商業廣告、公益宣傳、交通擁堵、公共信息公布、緊急狀況警告、區域間電子地圖顯示、周圍環境大氣污染情況等等信息內容，成為城市居民感知城市的“智慧之窗”，還可促進公共廣播的遠程擴散管控。

2 “5G+智慧燈桿”的應用探討

隨著人們對健康、環保、城市審美的要求越來越高，5G 移動通信基站建設正在朝著輕便和美觀的方向發展，路燈正好滿足這一要求。

目前，智慧城市發展與5G 應用相結合已經成為當前的一個熱門話題。

2.1 智慧燈桿作為5G 基站載體優勢明顯

由于5G 的頻段高，覆蓋范圍小，而路燈作為城市道路密集載體，完全滿足5G 基站覆蓋需求。通過路燈方式覆蓋，基站之間的距離將進一步縮小，能在熱點、大容量通用場景下實現高速上網體驗，能提高網絡性能指標并滿足設計要求。

在智慧城市規劃建設中，智慧燈桿憑借用氣、組網、傳播等等資源優勢，在顧及集約化、迎合應用基本功能的同時，成為城市物聯網的重點應用領域。利用智慧燈桿建設5G 基站，可以有效解決5G 基站建設需要的供電和走線問題以及后期存在的安全隱患問題。此外，利用智慧燈桿作為各種類型市政基礎配套公用設施供電能夠使外觀更加和諧美觀，可有效率地減少室內電磁波輻射所帶來的各種安全隱患問題，從而有效提升整體城市美學。通過建設5G+智慧燈桿建設可以有效避免基礎配套公用設施重復性資金、資源投入，避免公共資源浪費，同時它也可以有效降低城市設施管養運維、管理成本。

從以上剖析可以預見，將智慧燈桿當作5G 的載體，不但可以解決5G 建設的難題，而且優勢明顯，同時還能“一桿多用”，在智慧燈桿上加載各種智慧設施可以大大降低城市建設成本，提高城市運營效率。[3]

2.2 5G 基站為智慧燈桿的多功能應用提供支持

智慧燈桿是智慧城市的重要一環，是智慧城市的毛細血管，成為了信息內容采集及公布的數據終端載體，5G 網絡時代應用需求將迎來爆炸式增長。智慧桿應用范圍廣，立足于應對城市相關的各個應用場景，提供多元化的解決方案。應用場景包括智慧照明、LED產業、5G 基站、視頻監控、汽車充電、警情服務、氣象監測、環境監測、路側停車、無人機定位、人工智能、信息發布等，為智慧城市提供基礎智慧路燈所具有的多種功能和應用，能更好地為城市各職能部門服務，提高工作效率。對于各應用的布點與管控有著明顯的區位優勢，滿足城市管理部門的不同功能需求，都可通過智慧路燈進行實現。[4]

智慧路燈集合城市各個部門所需求的多種設施，能有效滿足各部門需求，高效整合資源，再通過智慧路燈智能分析，自主應急處理，復雜事件及時通知相關部門，有效應對城市中可能出現的各種應急事件，并提供綜合性功能。智慧路燈根據現場不同需求，衍生出多種應用，以滿足各部門職能與監管的需求。在未來，智慧路燈也可應對新生代要求，增設或變更職能，成為與智慧城市共同發展的頂梁柱。

3 “5G+智慧燈桿”建設的相關建議

在目前的發展形勢下，智慧燈桿尚未普及，雖然試點項目較多，但沒有統一規劃，具體實施也不理想。因而，“5G+智慧燈具”的建設面臨諸多挑戰，主要包括以下幾個方面：

1.標準化。雖然各種標準不斷涌現和完善，但尚未形成統一的評價體系衡量標準，統一標準的缺失阻礙了地方建設的獨立性和規模效應的形成，需要盡快形成智慧桿產業相關規范標準。[5]

2.統一管理組織。“5G+智慧燈桿”的各種政務應用數據功能中都包含不同的基層政府職能，需要管理不同部門，各個部門之間的管理壁壘難以相互打破,難以相互調和，需要有統一的管理和組織，才能更好的推動發展。

3.投資建設。“5G+智慧照明”投資成本高，需要較大的投資和建設成本才能大規模推廣應用，需要針對性開發收益好的項目，使得智慧燈桿產業良性發展。

針對上述挑戰和存在的問題，我們認為必須通過多種方式來解決。

一是從制定標準化入手，通過最高層次的設計規劃，科學、合理、系統地制定相關標準，引導和促進技術升級和產業應用。同時，標準的形成需要開放性、創造性和整體性思維。隨著技術的不斷進步，標準也必須相應調整以確保持續改進。[6]

二是從管理的角度，強調數據的運維、管理和利用，要求政府各職能部門之間進行一體化管控、統籌管理、統籌決策，并增設新的職能部門或者成立專業運營公司。最后，在投資建設方面，應該找到合理的建設形式及營利形式，分區域、階段施行，通過開放設計、開放教育資源、分稅制，由市民積極征集，政府、運營商、設備制造商和其他各方廣泛參與，做大做強智慧燈桿市場。

4 結語

現階段，智慧城市尚處在起步階段，系統建設宏大繁雜，建設壓力非常大。智慧燈桿作為傳遞智慧城市法律意識的交通設施網絡平臺，是智慧城市建設的重要組成部分。“5G+智慧燈桿”與智慧城市深度融合不但是技術設備難題，也觸及政府部門的規劃、建設及管理。“5G+智慧燈桿”可以解決5G 網絡平臺全掩蓋的難題，打造智慧燈桿的各種融合應用情景，進而迎合5G 網絡時代移動互聯網、物聯網的共同發展需求，更好地為智慧城市建設做出貢獻。