智慧城市街道智慧燈桿的應用及施工
——以福州市江北片區智慧桿建設一期工程（鶴林片區）為例

林 東

（福建省榕圣建設發展有限公司，福建 福州 350002）

0 引言

智慧城市是運用物聯網、云計算、大數據、空間地理信息集成等新一代信息集成技術，促進城市規劃、建設，以及改善市民生活質量[1]。從2016年起，為在實際行動上支持、鼓勵智慧城市的建設發展，國家在各個省份市區“十三五”規劃中，針對繪制智慧城市發展的大框架藍圖，發布了多個相關政策文件，在此規劃中，智慧城市的發展建設將作為重點規劃，智慧燈桿是發展邁出的關鍵一步。本文以福州市江北片區智慧燈桿建設一期工程（鶴林片區）為例，就智慧燈桿對城市街道管理的和諧發展、數據共享、信息建設以及應用場景、安裝施工進行分析研究。

1 智慧城市和智慧燈桿的概念

早在2009年，IBM提出“智慧城市”這一概念，智慧城市涉及內容廣泛，是城市信息化建設的進階版本，它的本質是運用大數據信息、通過物聯網技術等將城市中各信息化體系連接起來，形成一個共享體。智慧燈桿是以道路燈桿為載體，將交通、公安監控、環境監測、能源供應、通信覆蓋和公共廣播等多方面功能模塊集成安裝在燈桿上所形成的“多功能燈桿”。從智慧城市的角度來看，智慧燈桿作為其載體，具有互聯互通、感知、資源共享的特點，能夠收集、整合并分析各行業數據和信息，為智慧城市的共享服務和日常運營奠定堅實的基礎[2]。

2 智慧燈桿的發展意義

隨著城市的迅速發展，道路的功能需求隨之增加，伴隨而來的桿件數量也急劇增多，導致如電力部、通信部、公安部等多個部門一時之間無法做到溝通統一，造成多個桿件如電線桿、監控桿、燈桿等桿件林立。雜亂無章的桿件既影響城市道路的美觀，增加維修成本，也存在一定的安全風險。在大眾對于生活品質的追求下，智慧燈桿的出現改善了城市“通病”，智慧燈桿的干凈整潔、統一規劃賦予了城市街道全新的面貌。

2.1 促進城市面改觀和生態環境及社會發展和諧

（1）城市面貌和諧：各種功能型桿件使原有街道空間變得雜亂無章，影響視覺感官，智慧燈桿的出現，將街道不同類型的桿件根據場景需求進行統一化，實現“一桿多用、多桿合一”。在特定的節日需要以及場地需求，對桿件進行裝飾，增加藝術氛圍，突出城市特色。

（2）生態環境和諧：城市街道的友好發展離不開各種功能系統的維持，發展的速度與所耗的成本形成正比，智慧燈桿可以將零散的配套設施進行合理資源整合，統一維護管理，通過共享和智能化大幅降低了市政設施的能源消耗，減少重復建設及資源浪費，節約了時間、人力以及消耗成本。與此同時，智慧燈桿的應用，可以控制城市街道產生聲音污染，達到城市的綠色協調發展。

（3）社會發展和諧：“5G+”創新是順應當代社會的發展，滿足大眾的需求，5G更是5G+技術融合能源、安防、交通等其他行業的基礎，智慧燈桿將作為5G基站的載體，合理分布在城市街道上，為大眾提供更便利的服務，提高城市幸福指數讓城市更加穩定和諧發展。

2.2 打破數據壁壘、實現平臺共享

（1）載體共享：城市街道上所涉及的道路運行、安全服務、公共服務以及裝飾性服務等可以通過合理的系統設計規劃達到載體共享，實現“一桿多用、多桿合一”。

（2）設備共享：根據不同行業的特點進行配套設施整合，達到一個設備多個領域共享的目的，這樣既簡潔明了又節約資源。智慧燈桿的設備共享讓監控、顯示屏、無線通訊系統以及感應設備等覆蓋城市的方方面面，共同保障城市的安全。

（3）數據共享：在大數據時代下，數據共享顯得尤為重要，載體、設備的共享可以實現數據共享。數據共享不僅可以促進多行業創新發展，也可以構建孿生城市，幫助城市管理更加精細化、數字化。

2.3 建設“網絡強國”

《“十三五”規劃綱要》將“網絡強國”定位為我國十四大戰略之一，提出要“加快構建高速、移動、安全、廣泛的新一代信息基礎設施，推進信息網絡技術廣泛應用，形成萬物互聯、人機交互、天地一體的網絡空間”。城市的快速路、主干道、次干道以及支路猶如神經血管滲入到城市的各個節點并緊密連接在一起，而智慧燈桿低成本、高效率地合理分布在城市街道中，是作為網絡信息建設時代的最佳載體。

3 智慧燈桿在城市道路中的應用場景

智慧燈桿將各大不同桿件進行“多桿合一”，并應用在各個場景中充當不同角色，如表1所示。

表1 智慧燈桿的應用場景

3.1 城市道路運行管理

照明始終是燈桿的核心功能，與傳統燈桿相比，智慧燈桿突顯了智能化的一面。路燈不再是同一亮度，而是能根據周邊環境光以及車流量等外界因素進行參數調整，以達到減輕照明系統的負荷、延長燈具壽命、避免造成不必要損耗的目的。同時，在交通上可以將各類交通標志標牌根據場地需求進行歸納。除此以外，智慧燈桿還具備一項更加智能化功能——自我檢測故障以及自動報警功能，從而大大降低人工成本，更加快速、精準地鎖定故障范圍。

3.2 城市安全服務

智慧燈桿裝有監控攝像，在突發狀況下監控可以將捕捉到的影像資料傳輸給監控中心，并第一時間報警，運用人臉識別技術，可以協助公安部門更高效地完成偵破工作。

3.3 城市公共服務

智慧燈桿具備無線WiFi與通信兩個功能，利用預留接口接入無線網絡，安裝設備后能為周邊公共區域提供WiFi，從而在智能終端上運行App[3]，在保障電源、網絡等通信條件情況下，增加通信模塊，便利群眾。同時，燈桿安裝的環境監測傳感器也可通過5GCPE、有線專網對智慧燈桿周邊環境進行溫度、濕度、噪音等監測，達到實時播報天氣情況的目的，并且同樣具備自我障礙檢測功能。

隨著國家推行低碳出行、綠色發展、建設友好型社會的理念，大眾的環保意識越來越強，加上國家對電動汽車產業大力支持，電動汽車行業在近幾年呈上升趨勢，但是汽車充電裝置的不完善，使得電池續航始終成為大眾所顧慮的問題，而智慧燈桿中的充電樁很好地彌補了這一缺陷。

3.4 其他

大眾審美的提高，對城市景觀的需求也越來越大，在特定的節日下智慧燈桿也充當節日氣氛組的角色，可以在桿臂的承受范圍內安裝國旗、花籃、景觀燈等。

4 智慧燈桿的施工應用

4.1 項目概況

以福州市江北片區智慧桿建設一期工程（鶴林片區）為例，項目位于福州市晉安區鶴林片區，包含7條路，改造的智慧桿道路長度約為8km，其中該片區本輪改造智慧桿共計454根。本項目建設以燈桿為載體，在滿足國家和相關建設標準的前提下，本著“能合則合”的原則，對本工程范圍現有的交通信號燈、監控攝像機、交通標志、道路照明等設備進行合桿，并對開挖沿線的車行道及人行道新建管線后，進行道路修復工作。

4.2 智慧燈桿土建施工技術

4.2.1 智慧桿基礎

（1）基坑開挖。基坑開挖應先測量放線、驗線，然后開挖最后修槽、驗槽。在挖至距坑底深度50cm的位置，測量人員放出水平標志線，然后在基坑底部釘上小木橛，清理底部土層時根據軸線、基礎輪廓及小木橛控制檢驗基坑尺寸與坑底標高，形成合適的基坑尺寸后進行收邊處理，最后由各參建方驗槽，滿足設計的地基承載力試驗后方可進行下一道工序。

（2）基礎鋼筋及預埋件安裝。墊層施工完成后，基礎鋼筋及預埋件安裝前應先測量放線、彈線定位，然后進行鋼筋及預埋件加工，最后綁扎、焊接、定位、校驗。鋼筋及預埋件尺寸應按設計圖紙尺寸在加工廠裁切加工制作后送至現場安裝，安裝完畢需經現場監理驗收合格后方可進行下一道工序。

（3）模板安裝。模板安裝應先立模后放置預埋穿線管，然后校正模板并加固，最后刷脫模劑。擴大基礎部分采用磚胎模工藝，立柱部分采用18mm厚膠合板，豎楞木采用50mm×100mm木方通長布置，間距按柱截面尺寸平均布設，柱箍采用100mm×100mm 方木配備螺栓拉結緊固，沿高度方向間距按350mm布置，并用粗方木斜撐至基坑壁加固，防止跑模、漲模、爆模。

（4）基礎混凝土施工。基礎混凝土施工應分層連續澆筑，振搗密實、抹平最后養護。本工程基礎混凝土標號為C35，采用商品混凝土泵送，分層澆筑，分層振搗密實，灑水養護時間不得小于7d。

4.2.2 管道敷設、綜合井砌筑

整個管道敷設、綜合井砌筑應先測量放線、溝槽開挖，然后安管、澆筑C15砼包封，最后砌筑綜合井。采用挖掘機配合人工開挖，如圖1、圖2 所示。溝槽上沿寬1015mm深1050mm，管道采用6根Ф100鍍鋅鋼管雙排鋪設（交叉口及過街段考慮交通信號燈等采用8根Ф100鍍鋅鋼管雙排鋪設），用扁鐵焊接固定，管道敷設采用人字坡，坡度為3%～4%，鍍鋅鋼管采用C15砼包封，C15砼包封澆筑至瀝青路面結構層底。方形綜合井內徑為1000mm×1000mm（設置綜合箱處內徑為1000mm×2000mm），墻身厚度240mm，用M7.5水泥砂漿砌筑MU10粉煤灰磚，內外壁用水泥砂漿抹面。

圖1 機動車道管道鋪設斷面（單位：mm）

圖2 機動車道管道鋪設斷面（交叉口及過街段）（單位：mm）

4.2.3 電纜穿管

電纜穿管之前應對管內雜物以及積水進行清理，保證穿管順暢，并在管口位置采取一定的保護措施。穿管采用水平敷設，并且保證電纜護層完整無斷裂、絞擰以及未有較明顯劃痕。

4.3 智慧燈桿載體連接安裝

在福州市江北片區智慧桿建設一期工程（鶴林片區）項目中，載體部分有信號燈、標志標牌以及視頻監控形成多功能智慧燈桿，如圖3所示。

圖3 載體連接安裝示意圖

4.4 智慧燈桿應用場景分析

根據項目所處周邊環境需求對智慧燈桿的載體進行場景分析，搭載不同功能的載體。如在鶴林片區潭橋路區域：

（1）在潭橋路與橫嶼路十字交叉口搭載了斑馬線違法違規AI視頻監控模塊，對行人及非機動車進行實時跟蹤并記錄其運動軌跡，并結合紅綠燈狀態智能判斷行人及非機動車是否闖紅燈。當判定行人（含非機動車）有闖紅燈違章時，記錄行人闖紅燈的信息，并聯動附近信息發布屏對行人違法行為進行警告。

（2）在公園左岸小區出入口處搭載了禁停區車輛違章違規AI視頻監控模塊，在車牌可識別范圍內，如果車輛靜止不動超過規定的時間，則認為該車輛違法停車。

（3）在晉安區行政服務中心門口人流密集區域，智慧桿搭載了智慧照明、智慧廣播、LED雙面信息屏、環境監測系統、視頻監控、新能源汽車充電樁。

福州市江北片區智慧桿建設一期工程（鶴林片區）智慧燈桿現場效果見圖4、圖5所示。

圖4 潭橋路與橫嶼路十字交叉口

圖5 潭橋路晉安區行政服務中心門口處

5 結束語

綜上所述，智慧城市建設的發展賦予了桿件從傳統的單一功能到肩負起一桿多用、一體化多功能的責任，在當今智慧城市建設時代，城市的發展不再是追求單一的快節奏，而是在滿足大眾需求下追求高效率的同時，更加注重民生與環境。

隨著智慧城市文明建設的進一步發展，為了滿足大眾需求，全國各地已逐漸改變傳統的、封閉式的建設方式，采納、鼓勵、支持資源共享、整合的理念。許多地方已經搭建5G基站，開展智慧燈桿項目構建智慧型城市，促進經濟和社會發展，而智慧燈桿作為智慧城市街道建設中一項重要標桿，在未來的智慧城市建設發展中，“多桿合一”將成為新基建的最佳選擇，居民生活將更加便利，城市將朝著更加智能的方向進行可持續發展。智慧燈桿也將助力“創新、協調、綠色、開放、共享”這五大發展理念；推動集約化智慧城市；提升城市高效智能化管理；推進更全面周到的市民服務工作。