智慧共享基础设施在新型智慧城市建设中的应用

马乐 洪亮 张弛

【摘 要】基础设施作为城市重要组成部分，在新型智慧城市建设中发挥着重要作用。通过共享空间、网络、电力等资源，搭载智慧化应用，可构建智慧共享基础设施，论文设计了智慧共享基础设施的功能全景和系统方案，并对其当前应用中存在的问题进行了分析。

【Abstract】 As an important component of a city， infrastructure plays an important role in the construction of the new type of smart city. Through sharing space， network， electric power and other resources， and carrying the intelligent application， we can construct the intelligent sharing infrastructure. In this paper， the function panorama and system scheme of intelligent sharing infrastructure are designed， and the problems existing in its current application are analyzed.

【关键词】新型智慧城市;基础设施;共享设施;智能照明

【Keywords】 new type of smart city; infrastructure; shared facilities; intelligent lighting

【中图分类号】F299.27;F49                                 【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2018）12-0171-02

1 引言

“十三五”时期智慧城市建设不断演进，进入“为民服务全程全时、城市治理高效有序、数据开放共融共享、经济发展绿色开源”的新型智慧城市建设阶段。基础设施作为城市最重要的公共部件，如何充分挖掘其应用价值、激活智慧成为一项值得探索和实践的重要议题。其中，基础设施在保留自身基本功能外，共享空间、网络、电力等资源，搭载多个智慧化应用提高复用性，升级成为城市的智慧共享基础设施成为一种方向。当前满足“可载重、可供电、可通网”等特征的城市基础设施有路灯、公交站台、快递柜、电话亭和书报亭等，其中路灯和公交站台点位多、分布均衡、布设范围随城市范围弹性变化，是开展智慧共享基础设施建设的最好落脚点[1]。

2 需求分析

从城市管理者和城市居民两类用户视角对智慧共享基础设施使用需求进行分解，并将用户需求对应到系统建设需求，需求梳理如表1所示。城市管理者关注点主要集中在设施共建共享、城市安全防护和应急事件响应等方向，城市居民关注点主要集中在便民服务、信息获取和紧急求助等方向。智慧共享基础设施的方案设计也围绕用户需求和系统需求展开。

表1   用户需求分析

[用户角色 需求分解 系统需求 城市管理者 资源共建共享、停车监管、广播通知、环境监测、能耗监控、设备资产管理、危险人员识别、突发事件响应等 智能照明、空气监测、智能管理、信息发布、智慧停车、自助充电、公共WiFi、无人零售、视频监控、公共广播、一键紧急呼叫、微基站等 城市居民 共享WiFi、停车缴费、空气状况提示、生活资讯浏览、快速充电、扫码购物、紧急求助等 ]

3 设计方案

3.1 功能全景

智慧共享基礎设施的功能包括智能照明、信息发布、安防监控、WiFi覆盖、环境监测、一键呼叫及广播、充电桩、RFID和微基站结构等，可根据实际使用需求灵活组合配置，功能全景如下：

①智能照明。以提升照明的舒适化、人性化和智能化为出发点，可控制单灯智能调光，避免电能浪费。②信息发布。通过在灯杆或站台上集成LED屏幕，实现广告、新闻、路况、环境等重要信息发布。③安防监控。集成摄像头，实现对路况、事件和人员的智能监控。④WiFi覆盖。建设WiFi网络覆盖，服务于用户的高速上网需求。⑤环境监测。通过传感器实时监测温湿度、噪声、风速风向、PM2.5等环境信息，同步发布到信息屏。⑥一键呼叫及广播。通过一键呼叫终端语音接入后台，实现紧急呼叫和报警;实现广播紧急信息、通知、新闻等。⑦充电桩。为电动汽车充放电提供接口。⑧RFID。集成RFID读卡器，管理周边张贴智能标签的市政资产，如窨井盖、垃圾桶等，防止被偷盗破坏。⑨微基站结构。利用灯杆预留出可以安装微基站的平台结构，供运营商挂载微基站增强信号覆盖[2]。

3.2 系统设计

智慧共享基础设施建设内容包含智能照明系统、信息发布系统、视频安防系统、WiFi系统、环境监测系统、一键呼叫及广播系统、充电桩系统、RFID系统、配套线路管道、配套电力线路和配套通信网络等。

①智能照明系统。智能照明系统利用单灯控制技术对任意一盏路灯进行联网控制和运行状态检测，实时采集灯具亮度、电压、电流、功率、通信状态等运行数据，发现运行数据异常时在后台预警并主动通知维护人员前往现场检修，根据时间和天色明暗程度远程或本地控制开关灯，达到按需照明目的。②信息发布系统。考虑到户外条件，选择小间距户外全彩LED显示屏作为信息发布设备，其屏体具有小间距、高亮度、无玻璃化设计的特点。显示信息可包括重要通知、紧急消息、空气指数、公益宣传、公共信息等。应选择防护等级IP65以上、阳光直射时播放不影响画质、可远程操控屏幕播放并能够智能调节亮度的产品。③视频安防系统。选用智能监控系统，运用高清视频压缩处理技术、智能分析技术对基础设施周边的动态情况进行实时高清视频监控，实现对道路人流量、车流量、车牌抓拍、违章停车取证的监控和识别，后端平台判断出异常行为并发出报警信号[3]。④WiFi系统。无线接入点采用

802.11協议，充分考虑无缝漫游、射频控制、网络安全等因素，配合无线控制器来完成数据转发、安全和访问控制。前端热点可布设在人流量较大的区域，提供无线上网功能，在后端平台可收集用户上网时间、地点等特征数据，分析用户行为轨迹等特征，并对所有无线终端进行统一管理。⑤环境监测系统。在共享设施上集成环境监测类传感器，采集温湿度、噪声、风速风向、PM2.5、光照度等气象信息，针对特殊环境，可考虑增加CO浓度、SO2浓度、积水水位等传感器，将监测数据实时发布到前端信息发布屏，公开环境数据，并在后端平台上记录历史数据，分析环境变化、空气污染等特征，为环保工作提供决策依据。⑥一键呼叫及广播系统。系统由呼叫终端、广播音柱、对讲终端、服务器等设备组成，支持背景音乐播放、语音广播、FM新闻转播、紧急呼叫等功能。⑦充电桩系统。集成充电桩为电动汽车、电动自行车和手机提供充电服务，实时显示充电点亮电量、费用信息，并与视频安防系统联动，远程监控充电现场、查看充电状态，保证充电桩使用安全。⑧RFID系统。在共享设施内部或周边固定资产上张贴RFID识别标签，在共享设施上配备RFID识读设备，感知资产位置、监控资产使用和流动情况，有效分析窨井盖、垃圾桶等资产的破坏偷盗情况。⑨配套线路管道。为基础设施配套的通信线缆和供电电缆建设管道资源，弱电管道和强电管道尽量同路由建设，保持0.5m安全距离，管道采用混凝土包封，管材采用波纹管，在过路处可采用钢管直埋或微控定向钻孔方式敷设，在桥梁处可采用桥挂塑管方式敷设。⑩配套电力线路。需根据增加的基础设施及配套信息化系统计算用电容量，配置配电箱、控制箱等设备，地面预埋电缆保护管采用PE护管，穿越车道时采用钢管保护，电缆注意在手孔井内采用防水插件提高可靠性和安全性。11配套通信网络。考虑到接入造价低、消除中间有源设备、降低运维成本等优势，采用PON网络，网络拓扑结构为树形结构，在网络中保证每个基础设施均通有光纤接入。

4 应用挑战

①标准框架尚未建立。智慧共享基础设施的建设涉及市政、交通、智能化、信息化等多个学科多个专业的融合，但目前统一框架和标准规范的建立滞后于市场应用，标准化工作急需提速。②管理模式尚未理顺。智慧共享基础设施建成后的使用、维护权责目前较为分散，涉及市政、交通、安全、环境、信息化等多个部门，管理模式和管理职能需要进一步明确。

5 结语

智慧共享基础设施在新型智慧城市体系中既是物联感知的神经末梢，又是智慧化应用体验的入口，具有集约建设、节约空间、节省投资和节约能耗等优点，可发挥服务便捷化、管理精细化的社会效益。随着智慧共享基础设施功能不断丰富、管理不断完善，未来必将在新型智慧城市建设中发挥更加重要的作用。

【参考文献】

【1】刘义平，等.智慧路灯建设的实践与思考[J].照明工程学报，2017（28）：103-105.

【2】崔林.智慧灯杆在智慧城市中的应用[J].智能城市，2018（9）：29-30.

【3】任恺.智慧路灯建设的思考[J].科技风，2018（5）：6.

【4】吴春海.智慧路灯的应用探讨[J].照明工程学报，2017（28）：24-26.