论智慧灯杆在金坛区智慧城市中的应用

许洪兵 荆星

摘 要：智慧灯杆作为智慧城市建设的重要载体将随着物联网技术的发展与应用发挥越来越大的综合化作用，本文从智慧照明、无线城市、智慧安防、智慧环保、智慧生活、智慧市政、智慧交通各子系统采集的数据等方面论述了智慧灯杆在金坛区智慧城市中的应用。

关键词：智慧灯杆;智慧城市;智能照明

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）23-0027-02

近年来，世界各国将智能城市建设作为助推经济增长和建立长期竞争优势的重要战略。智慧灯杆是智能城市建设的重要组成部分，是探索“智能城市”创新发展的大胆尝试。同时，智慧灯杆所搭载的功能模块和城市的运行息息相关，关系着人民生活幸福、社会治安、交通安全、生产发展等一系列社会保障问题。因而，智慧灯杆作为智能城市整体构造中的重要组成部份，已成为智能城市建设最为迫切的需求之一。

1 金坛区智慧灯杆建设的必要性

1.1 城市智能化管理的需要

智慧灯杆搭载的各功能模块，可实现城市多元化信息的全息感知，并将采集的数据通过窄带物联网（NB-IOT）、光纤等进行传输，配合边缘计算、云计算、大数据管理等信息技术手段，以信息共享、统筹决策、集约管理的手段，提升城市科学化、精细化、智能化管理水平，让人民群众在城市生活得更方便、更舒心、更美好。

1.2 智能化服务的需要

智慧灯杆集成各类功能设备，具备智能照明、WIFI热点、5G微基站、信息发布与交互、智能充电和应急可视报警等功能。通过采用规范模块化结构设计，根据不同需求和不同应用场景，选择不同的功能模块进行搭载，对社会环境、人、车辆、道路以及市政设施等进行实时监测和数据采集，为各职能部门专业化系统提供数据支撑。

1.3 促进产业发展、带动产业升级的需要

智慧灯杆涉及产业面广，智慧灯杆的建设可带动照明、控制、传感器等一大批产业，对城市的产业升发展起到极大的推动作用，有助于城市建设实体经济、科技创新、现代金融、人力资源协同发展的现代产业体系。

1.4 建设绿色智能城市的需要

城市的建设将按照绿色、智能、创新要求，推广绿色低碳的生产生活方式和城市建设运营模式。智慧灯杆搭载的照明智能控制系统是集计算机网络技术、通信技术、控制技术、数据采集技术等形成先进的照明管理系统，对照明设备实现遥控、遥测、遥调、遥视管理，并具备单灯控制、主动报警、智能控制、移动终端管理等。可以大幅提高城市照明的效率，节省大量不必要的能源消耗。

2 金坛区智慧城市建设中智慧灯杆设计原则

金坛区智慧灯杆立足于智慧照明杆体的本能，高度整合无线城市、智慧环保、智慧安防、智慧市政、智慧生活、智慧交通等智慧功能，应遵循如下设计原则。

2.1 先进性

整体设计应采用当前先进、成熟、应用广泛的技术。系统初步设计、设备选型和施工过程中，有超前性，采用的技术既考虑实用有效，又确保短期内不落后。

2.2 兼容性

确保前端功能设备与管理、应用终端之间能够有效地进行通信和共享数据，能够实现不同厂商、不同规格的设备或系统间的兼容和互操作。

2.3 规范性

设计应符合国家、公安部等的有关设计规范要求及建设方的管理和使用要求。控制协议、视频编解码、接口协议、视频文件格式、传输协议等应遵循国家、公安部等系列标准中的相关规定，系统具备规范性与开放性，能够与具有标准接口的业务系统和管理系统实现互联。

2.4 安全性

对系统整体采取必要的安全保护措施，防止非法接入、非法攻击和病毒感染，防雷击、过载、断电、电磁干扰和人为破坏等，从多角度多层次进行综合安全防护。

2.5 可靠性

采用成熟、稳定和通用的技术和设备，关键部分应有备份、冗余措施，系统软件应有备份和维护保障能力，能够保证系统长期稳定运行，有较强的容错和系统恢复能力。系统采用的器材和产品都是经过各类质量体系认证和许可的，并且在国内外的实际应用中被证明是可靠稳定的品牌产品，能够确保可靠运行。

2.6 易操作性

系统操作提供美观实用、友好直观的中文图形化用户管理界面，充分考虑工作人员的习惯，方便易学、易于操作，含全菜单式处理和各种快捷键操作，保证多数功能一键到达。系统应以图形化的方式提供各种操作手段，信息的表现方式更直观，效率更高，摆脱过去那种面对大量枯燥的表格、文字信息进行数据挖掘的状况。

2.7 可扩展性

采用模块化设计，充分考虑从系统结构、功能设计、管理对象等各方面的功能扩展，满足今后系统扩容和扩大应用范围的需求。

2.8 可维护性

平台和设备应具备自检、故障诊断及故障弱化功能，在出现故障时，应能快速地确定故障点，并及时恢复。

2.9 经济性

系统在保证符合规范、满足使用要求的前提下，需充分考虑设备的性价比指。

3 智慧灯杆的主要功能

3.1 智慧照明

智慧灯杆的基本功能仍然是道路照明，因此对照明功能的智慧化提升是最基本的一项要求。对道路照明管理进行智慧化提升，实施智慧照明，是当今照明控制技术发展的主要方向，也是道路照明发展的主要方向之一。智慧照明是集网络技术、信息通讯技术、自动控制技术、数据采集分析技术等形成先进的照明管理系统，采用远程监测、自动控制、单灯控制、自动报警等技术与道路照明结合实施，目的是实现城市照明人性化管理、智能化控制。通过自动监测、主动告警、智能分析等技术有效提高照明管理的工作效率和服务效率。

3.1.1 实时监测

实时监测功能分为配电设施监测和灯具监测2部分，配电设备监测由安装在配电柜的RTU终端完成，监测配电柜内接触器、熔断丝、断路器等设备的工作状态，线路电缆供电电压、电流及漏电状态;灯具监测由安装在灯杆内的单灯控制器完成，監测灯具运行状态，采集灯具运行数据。RTU内部的通信设备将实时监测数据传输到控制中心。

3.1.2 智能控制

采用本地和远程控制相结合的办法，根据时间和天气的明暗程度自动控制开关灯;实时动态调节照明光源的照度，在人流量和车流量大幅下降的情况下，降低照度，节约电能量;根据天气和四季变化自动调节开关灯时间，达到按需照明的目的。采用高效LED路灯与智能控制相结合，实现对每一盏灯具的有效监控、根据需要动态实时调节光照度值，比如在后半夜，道路上车少人稀时，调节LED光照强度到照度需求的级别，在不影响照明需求的前提下，节约照明能源。

3.1.3 主动告警

灯杆和灯具工作状态异常时，如白天亮灯、晚上灭灯、电压或电流超限、功率超限等，单灯控制器将会向自动报警。控制平台获得报警信息将做出初步分析后向管理人员报告。管理人员根据告警类别及时下发抢修任务，抢修完成后，单灯设备检测到告警消除，上报到控制平台，完成故障告警的闭环处理。

3.1.4 智能分析

平台对采集到的数据分类存储，对存储的数据挖掘分析，以报表和图形的形式输出显示，结合历史大数据提高故障报警判断准确性，通过多种数据组合判断出故障类型，故障类别，分析故障产生原因。

3.2 无线城市

随着信息技术的不断提升，“无线城市”已成为衡量一座城市综合竞争力的重要标准。然而，在无线城市建设发展过程中也面临着信息基站站址资源稀缺，选址难、取电难，存在少、散、乱现象，城市部分wifi覆盖处信号弱等现实问题，且大型基站辐射较大，不利于人体的健康。

多功能智慧灯杆利用其自身道路覆盖面广，灯杆高度符合基站架设的优势，可对道路进行蜂窝数据信号和wifi信号的全覆盖，为市民提供外出上网便利。

3.3 智慧安防

（1）视频监控：高清网络球机，远程云台控制，远程调节焦距，根据触发条件自动跟踪记录拍摄并上传后台。（2）一键报警：一键求助接入后台，语音对讲红外广角摄像头，全程观看求助者周边环境。（3）公共广播：可分区、定时播放音频广播，可根据触发条件播放预先录制音频，可实时分区播报。（4）人流量监测：利用实时视频监控技术以及WIFI AP探针技术进行实时的人流量统计。（5）安防联动：智慧安防系统中的智能监控、一鍵求助及公共广播可实现一体化联动管理，管理人员收到报警信号，与报警市民通话的同时，可通过监控查看报警市民附近的实际情况，并自动回调报警前的监控录像，回传至后台，情况紧急时还可通过广播系统进行广播喊话，起到威慑警告的作用。

3.4 智慧环保

通过在智慧灯杆上加装环境监测仪与气象监测仪，可对周围环境、气象进行检测，获得大范围的环境参数与气象参数，实现对PM2.5、温湿度、噪音等环境状况，以及CO、CO2、NO2、VOC、SO2、O3等含量的智能感知，并由灯杆将监测信息上报到管理平台，管理平台即可汇总当前各区段的PM2.5值、温湿度、噪音等环境情况，以及后期进行数据分析，有利于管理部门作出准确的分析和判断。

3.5 智慧生活

智慧灯杆上的led显示屏，可及时发布天气、公告、广告等实时信息;信息交互屏可为市民提供智慧灯杆周围的商圈信息、旅游信息、酒店信息、公交信息等实时有用信息，方便市民主动查询。

（1）信息发布：多媒体显示屏可根据需要在城市重点位置设置，可发布政务信息（政府公告、新闻、人流量控制信号等）、注意积水等警示讯息、空气质量信息、道路指示信息、车位信息等，在政策允许下，也可租用给商业广告公司进行广告发布。（2）人机交互与信息查询：以wifi热点为纽带，利用智慧灯杆上的触摸屏，用户可根据当前位置，便捷查询目的地最优路径、附近公交和地铁、天气预报、市政服务设施、周边旅游景点、商场、银行、酒店、超市、影院、停车场等各类信息，并获取打折、返券等优惠信息，享受最便利有效的推介，同时可以实现问卷调查、投诉意见等人机交互功能。此外，系统可分析出触摸屏的利用率，点击互动的利用率。

3.6 智慧市政

智慧灯杆搭载只会市政方面的智慧模块系统，如井盖监测系统、垃圾桶监测系统以及人员巡检系统组成，最大限度的保障相关公共设施安全，优化市政管理效能，创新市政管理模式，完善市政管理流程，促进城市精细化管理水平的提升。

3.7 智慧交通

智慧灯杆可以提供新能源汽车充电服务，极大的缓解目前电动汽车因为充电服务尚未完善而未能有效推广普及的问题。同时，新能源汽车充电可以有效的与各类园区、停车道的停车位服务相连接，更加突出使用客户的综合化和一站式服务的特点：使得“人离汽车”并将车辆交由第三方看管管理成为可能，做到充电-停车-车辆防盗防划防损害均成为可实现的综合效果。

4 结语

智慧灯杆所对应的相关功能，其本质上是一种综合化的信息管理和服务的应用，即智慧灯杆综合体现了管理和服务两大主题。而管理和服务所体现的最核心的功能，是通过自行建设的后端服务系统实现的。

毋庸置疑，在智慧城市的大概念下，智慧灯杆作为智慧城市建设的重要载体将随着物联网技术的发展与应用发挥越来越大的综合化作用，它不仅将提高城市的信息化，智能化水平，也将大大将强城市管理服务能力，为广大市民提供更快更好更优的智慧城市服务。