智慧路灯的设计与思考

黄胜强

(华蓝设计（集团）有限公司)

1 引言

随着我国经济的转轨和社会转型的不断深化，以及物联网应用技术的不断发展，智慧城市更需要一套整合安防系统、社会治安视频系统、智能交通等系统，架构云计算平台，实现数据整合、集成应用的新型智慧型公共区域应急管理体系。路灯遍布城市每个角落，具有分布广、布点均匀、接电方便等优势，是智慧城市系统的最好载体。智慧路灯系统就是将智能调光、视频播放、安防监控、一键求助、语音对讲、公共广播、WIFI 热点、RGB 氛围灯、5G 基站、充电（汽车、手机）系统等技术高度集成，具有信息采集全面化、数据整合一体化、实战应用集成化、系统建设集约化4 大特点的路灯照明系统。

随着智慧城市建设成为热点，全国各地都在兴起智慧路灯建设的高潮。位于中国(广西)自由贸易试验区的南宁五象新区总部基地，是北部湾经济区品牌企业总部的聚集地，集金融合作、商务办公、商业服务、产权交易、信息服务及行政服务于一体的智能化、生态型的区域性金融中心。2018 年通过“五象新区总部基地道路综合改造提升工程”对总部基地内的道路进行整体提升改造，项目道路用地面积达47.59 万㎡，道路总计20 条，总投资近3.9 亿元。该项目高起点的规划、设计、建设，使总部基地的基础设施建设得到了质的飞跃，城市面貌脱胎换骨。特别是广西首个结合5G 通信、安防监控及智能调光为一体的大规模智慧路灯建设，更是使总部基地“城市智慧化，管理智能化”的建设目标得到充分体现。笔者曾作为专业负责人全程参与的智慧路灯的建设，对于智慧路灯设计过程及建设难点深有体会。

2 智慧路灯系统功能的确定

智慧路灯集成的功能的确定，是进行设计的基础。目前，智慧灯杆的各类子系统，基本都是采用模块化设置，技术上来说，集成各种功能的系统并不存在太大的技术问题。智慧灯杆集成的哪种功能以及集成功能的多少，会直接影响到以下几个方面。

①项目的投资成本，集成越多，成本越高。

②灯杆周围的其他设施的设立，例如汽车充电功能，灯杆附近就应设置路边停车位。

③灯杆的用电量，智慧灯杆的各个功能模块用电负荷不一。

根据项目的实际定位，本着实用为主的原则，去掉了一些华而不实的概念功能。该项目位于高端商务区内，对通讯需求量大，通讯质量要求高，结合5G建设正在如火如荼的进行的背景下，路灯分布均匀，灯杆间距仅为30m 左右，能很好的满足5G 布置的技术要求；公安天网系统，主要分布在各条道路路口和路中的重要节点，位置基本与路灯设置重合，合并灯杆能减少人行道上的立杆，利于行人通行，提升道路景观；路灯智能调光，能故障自动报警，提高道路照明设施的管理效率，同时调节深夜灯光亮度，节约大量的能源。经过精心调查以及与各相关主管部门充分沟通后，最终确定了智能调光、安防监控、5G 基站3 个主要功能，公共广播、WIFI 热点、充电（汽车、手机）系统等则设置于人行道边绿地的休息椅等城市小品，智慧路灯与智慧小品共同组成了总部基地智慧城市系统[1]。

3 智慧路灯设计

3.1 路灯智能调光与控制系统设计

道路照明灯具采用LED 路灯，各道路路灯功率、杆高及间距等根据《城市道路照明设计标准》CJJ 45-2015 进行设置。路灯灯具安装有单灯控制器，对路灯单灯进行开关控制、亮度调节及信息采集。路灯照明专用箱式变电站设置集中控制器，单灯控制器与路灯集中控制器通过电力载波通信传输的方式，通过供电电缆传输数据。集中控制器通过自身配备的2G/3G/4G 无线通信设备与管控中心软件连接，实现照明智能化远程管控。集中控制器通过传感器实时采集照明设备的电压、电流、电量等数据，监测交流接触器、断路器、熔断器等保护器件的运行状态，并将监测数据上传至管控软件分析、处理和显示。管控中心根据城市景观照明路灯的照明需要，为其量身制定开关灯时间预案，通过制定合理的亮灯时间，有效杜绝照明早开晚关事情的发生，免去繁琐人工调校工作，通过管控系统精确控制获得最佳节电效率。路灯智能调光系统具有遥控、时控（经纬度控制）及手动控制三种控制方式。

3.2 5G 基站集成设计

5G 基站融合灯杆布置位置根据通讯运营商的点位布置要求进行设置，路灯线路同沟设置通讯套管及5G 基站电源线路套管，基站灯杆顶部设置5G 天线安装位置，每杆路灯设置工作井方便日后5G 基站安装施工[2]。为满足基站用电需求，在路灯专变预留5G 通讯用电负荷，运营商可根据用电等级自行增加备用电源。

3.3 安防监控集成设计

安防监控设置主要为满足公安天网系统使用要求，布置位置根据公安部门提供的点位布置要求进行设置，路灯线路同沟设置5 根φ32 mmPE 管作为天网系统通讯套管及电源线路套管，智慧灯杆中部距地6m 处设置横杆安装监控摄像头，灯杆上距地2.5m 处安装天网监控箱，每杆路灯设置工作井方便日后安防监控系统安装施工。为满足基站用电需求，在路灯桩边预留安防监控系统用电负荷，管理部门可根据用电等级自行增加备用电源。

4 智慧路灯设计难点

智慧路灯设计涉及多个系统的融合，相较于常规的道路照明设计，要复杂很多，具体体现在以下几点：

1）各子系统的需求与资料搜集

智慧路灯系统功能确定后，应通过各子系统所涉及的主管部门搜集相关的规划、设计及批复文件等资料，子系统越多，涉及到的部门也越多，资料的搜集是设计的基础，也是设计依据，必须充分了解，避免后期设计工作反复。

2）梳理搜集到的资料，确定智慧路灯的点位

通常，智慧路灯需要融合的各个子系统，都是由各主管部门委托相关单位各自进行设计和施工，子系统的点位相差会比较大。智慧路灯设计时，应梳理制约点位布置的最主要因素，初步调整各系统的布点位置，然后再与相关主管部门进行反复沟通，最终确定智慧灯杆的点位，这会是一个异常艰难的过程。

3）必须与各主管部门沟通，通过细节设计充分满足管理部门的诉求

主管部门最为看中的就是建成以后的使用及管理，每个子系统各主管部门都有其常规做法和管理流程，例如，天网系统通常采用5 根φ32 mmPE 管作为天网系统通讯套管及电源线路套管，而路灯管线通常采用φ75mm 的塑料管，采用差异化的管材也正好区分各类管线类型及主管部门，便于区分责任；再如监控摄像头及监控箱等后期由公安部门自行安装的，则应考虑灯杆上开口、预留孔位和预留螺栓等细节。

5 关于智慧路灯建设的思考和建议

①智慧路灯建设不能“好高骛远”。目前，智慧路灯已实现十多项智慧功能，功能取舍应与实际需求相适应，不应追求大而全，功能融合越多，技术越复杂，不但前期投资大，而且后期使用过程中故障率及维护成本都很高。

②智慧灯杆的建设应充分考虑后期使用过程中各主管部门责任的划分，维护便利性及减少维护费用。通过充分沟通，注重细节设计，尽量采用标准产品，降低维护难度和费用。

③智慧灯杆应该采取灵活组合的方式，采用模块化设计，根据需要灵活组合，而不是千篇一律的把所有的系统都完全整合到一个灯杆上，能合则合，不能合则分，强行整合，可能会造成效果不佳，不满足使用要求，甚至会增加布点数量，导致投资增加。

6 结语

智慧路灯是一种新生事物，在建设过程中不断改进与完善，智慧路灯建设极大促进了“智慧城市”建设，必将给人民生活带来极大便利。