基于智能信息杆的多业务协同部署研究

朱峥

(中通服咨询设计研究院有限公司)

1 引言

随着我国城市转型脚步的加快，智慧城市建设不断提速。前端传感器作为智慧城市的“神经元”，在智慧城市体系构建中起到关键性作用[1]。智能信息杆是以杆柱为载体，通过挂载各类前端传感器为智慧城市提供数据采集及回传服务。物理上是智慧城市基础设施建设的重要组成，逻辑上是智慧城市管理与服务的信息来源。

智能信息杆挂载设备涵盖智能照明、通信网络、智慧交通、环境保护等多类业务，随着城市大数据的发展，未来将有更多的业务涌现[2]。不同业务的部署区域和密度不同，杆体的承载需求也将有所差异，现有的智能信息杆功能固化、扩展性差，如何实现业务协同部署和按需承载是未来研究的重点。

2 智能信息杆建设要求

智能信息杆作为智慧城市基础设施的重要组成部分，在建设时应体现“三型”要求，即智能型、环境友好型和资源节约型。

①智能型要求满足近远期多种业务的挂载需求。

②环境友好型要求与城市环境相协调，避免随意挂载破坏城市景观。

③资源节约型要求可按需扩展，实现业务统筹规划，协同部署。

因此，智能信息杆建设要遵循系统性、规范性、协调性原则。

3 智能信息杆业务特点

3.1 业务类型

基于智能信息杆部署的业务按照其特征可划分为通信服务类、监测类、视频类和辅助配套类四大类。

①通信服务类涵盖移动公网（5G等）、移动专网（政务专网等）、802.11网络、物联网（Lora 等）等业务。

②监测类涵盖监测类WiFi 探针、空气质量监测、气象监测等业务。

③视频类涵盖治安监控、交通监控、国土监控等业务。

④辅助配套类涵盖智能照明、充电桩、电子发布屏等业务。

3.2 业务特点

基于智能信息杆部署的业务同时具备“区域性”和“阶段性”两种属性。

3.2.1 区域性特点

区域性指不同区域部署的业务存在种类和密度差异，主要体现在区域差异、道边道外差异和地上地下差异3 方面。

1）区域差异

根据业务部署的区域环境可大致分为密集市区、一般市区、县城、乡镇、农村5 种类型。

以WiFi 探针为例，主要部署在密集市区和一般市区，用于人流管控和行为分析，其他区域部署的可能性较小。探针有效嗅探距离为200 ～250m，重点监测区域（景区、广场等）会加密部署；非重点区域，仅在关键路口部署即可。

以空气质量监测为例，主要部署在密集市区、一般市区和县城，用于PM2.5 网格化监测及污染源定向监测，其他区域零星部署。城市监测点半径为500 ～4000m，根据监测点挂高和重要程度选择不同的部署密度。

2）道边道外差异

智能照明、充电桩、交通执法等业务仅需要在道边部署即可，非道边则没有部署需求。

3）地上地下差异

随着地上空间使用趋于饱和，未来城市将向地下延伸，智能信息杆也不局限于地上使用。以空气质量监测为例，地下建设时将不用考虑或使用需求会发生变化。

3.2.2 阶段性特点

阶段性指业务部署遵循渐进的过程，包括区域延伸、区域加密和新业务部署3 种情况。

以5G 微站为例，初期部署在业务量较大的密集市区或有智慧交通需求的道边场景，随着业务的发展，将向市区、县城和非道边延伸。同时随着5G 渗透率的提升，也将通过“插花”的方式增加站址密度[3]。

建设过程中，除考虑近期业务需求外还要考虑为远期预留，包括空间和承载能力预留两方面。表1 以智能信息杆当前主要业务为例，探讨业务区域性、阶段性部署需求。

4 智能信息杆业务协同部署方案

智能信息杆承载业务种类多，且业务具有区域性和阶段性的特点。建设过程中若不统筹考虑业务需求，后期将出现杆体承载能力不足（空间或承载能力不足）所导致的重复建设和安全隐患问题。同时，若不考虑业务实际需要，预留建设裕度过大也会造成资源浪费。

为避免上述问题，实现杆体的有效利用，需在建设前期做好业务的统筹规划，并在建设过程中协同部署。

4.1 统筹规划

智能信息杆业务统筹规划包含面规划、线规划和点规划3 种类型。

1）面规划

通信服务类和监测类业务多属于面覆盖业务，需要在特定的区域形成连续覆盖。由于其拓扑结构（站间距要求）不同，部署密度也存在差异，因此在规划时需要统筹规划基础站间距和站址数量（见表2）。

基础站间距=min(D1,D2,D3,...,Dn)，其中Di为不同业务的规划站间距。

面规划需以业务最小站间距确定其基础站间距。5G 网络的快速发展及其宏微结合的网络架构决定了智能信息杆将成为5G 微站的重要载体，将会有大量业务承载在5G 网络上。智能信息杆未来在很大可能将以5G 拓扑作为其基础拓扑[4,5]。

2）线规划

智能照明、交通信号灯、交通执法等与道路有关的业务属于线覆盖业务，在道路沿线部署。因此在规划时需要根据道路属性和业务需求进行部署（见表3）。

线规划主要针对道边业务，除智能照明有较明确的站间距外，其他业务均基于功能特点按需部署。因此线规划主要以智能照明作为其基础拓扑。

3）点规划

人脸识别、广告电子发布屏、公共广播等业务完全基于功能特点按需部署，在规划时可根据相关业务部门的要求部署或做好资源预留。

4.2 协同部署

多业务协同部署时应根据业务特点合理规划杆体高度、承载能力、空间使用，并做好电气接口和安装构件的预留。

4.2.1 杆体空间规划

智能信息杆可根据业务挂高要求将杆体划分为底部区域、中部区域、顶部区域3 类挂载分区。

1）底部区域

部署电源/传输配套、充电桩、治安视频监控、空气质量监测（城市点）、WiFi 探针、电子车牌（RFID）、公共广播、信息发布屏、多媒体交互等。

2）中部区域

部署移动公网/专网（市区微站）、物联网（Lora 等）、无线城市（802.11 系列）、交通视频监控、交通流检测、交通标志、交通信号灯等。

表1 智能信息杆业务区域性、阶段性部署

表2 面覆盖业务站间距举例

表3 线覆盖业务部署

3）顶部区域

智能照明、移动公网/专网（郊区微站或宏站）、空气质量监测（非城市点）、气象监测、国土监控等。

4.2.2 其他协同部署要求

1）预留载荷及安装空间

智能信息杆在设计时应充分考虑近远期业务需求，为设备和配套设施预留荷载及安装空间，便于后期设备的新增、扩容。

2）标准的电气接口及安装构件

为保证杆体整体美观及安全性，智能信息杆应配置标准的电气接口（电源、传输）及安装构件，便于设备快速部署。目前常用的标准安装构件主要有分体式、环接式、导轨式、滑槽式几种。

5 结 语

结合智能信息杆的建设原则分析了业务的区域性和阶段性特点。在建设过程中应统筹考虑业务的当前需求以及未来扩展的可能，为智能信息杆预留足够的载荷、空间的同时也要避免过度预留导致的资源浪费。从平面（业务分布）和立体（杆体空间规划）两个层面明确业务需求，已实现统筹规划和协同部署，提升杆体整体利用率。