城市智慧路灯建设的研究及实现

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城市智慧路灯建设的研究及实现

摘要：智慧路灯也可称为多功能智慧灯杆，是物联网技术和传统路灯相结合的产物。近年来，随着物联网及5G技术的逐步成熟，智慧路灯成为研究的热点，其被视为城市物联网的最佳接口及5G微基站的最佳载体。目前智慧路灯的设计面临不少难题，如设计规范和设计经验缺乏、可供选择的智慧路灯产品较少、智慧路灯前端与后台衔接相关问题等。文章仅从技术层面探讨智慧路灯设计中的一些关键问题。

关键词：智慧路灯；设计；要点 1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。 2智慧路灯的设计要点

2.1智慧路灯杆杆体及基础设计

智慧路灯项目中，虽然最终采购的杆体样式通常由甲方确定，但仍然需要重视杆体设计。智慧路灯杆体设计，主要表达灯杆高度、臂型（单臂或双臂）、臂长、灯杆挂载智能设备种类及安装高度等重要信息。上述前三点与普通路灯灯杆设计相同。智能设备的安装高度与其功能、设备间的相互影响有关，同时兼顾美观。通常移动通信设备（如5G微基站）、气象环境监测设备安装于灯杆顶部，公共WLAN设备、交警或治安摄像头、交通信号灯、信息发布屏、公共广播安装于灯杆中部，多媒体交互终端、一键呼叫、充电设备安装于灯杆底部。特别要注意，采用支架安装的智能设备，如果朝向机动车道，不应进入道路建筑限界，如果朝向人行道，需要保持适当的高度，以防行人意外碰撞，信息发布屏还应考虑视距及树木遮挡问题。智慧路灯杆体结构一般需要提出荷载、抗风、防腐等关键要求，杆体材质、杆径、壁厚一般不作硬性规定，由供货方经过校核后确定。杆体载荷除集成现有功能设备荷载外，还应适当增加冗余荷载设计。智慧路灯杆体设计有两个细节需要注意：（1）为保持杆体整洁美观，杆体建议具备防粘贴功能，防粘贴区域不低于2.5m；（2）重要道路两侧杆体通常需预留挂载国旗、灯笼等装饰物的挂件，采用何种形式可与使用单位协商。智慧灯杆基础不能盲目采用同等高度普通路灯基础，需要考虑挂载智能设备所增加的荷载，经结构专业计


算后确定。

2.2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》CJJ45-2015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。 2.3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φ32mmPE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。 3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φ32mmPE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。 4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。 5结语

在大力建设智慧城市的当下，智慧路灯具有较大发展潜力。市政设计人员作为智慧路灯蓝图的勾勒者，应该做出应有的贡献。笔者结合深圳智慧路灯设计的实际经验，探讨智慧路灯设计中的一些关键问题，希望对智慧路灯设计者有所帮助。

参考文献：

[1]吴春海.智慧路灯的应用探讨[J].照明工程学报，2017，28（5）：24-26. [2]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（5）：103-105.

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