上海市楊浦區智能微樞紐的設計及建設方案

李文鵬，李 龍，王 聚，孫凱君

(上海羅曼照明科技股份有限公司，上海 200082)

上海市楊浦區智能微樞紐的設計及建設方案

李文鵬，李 龍，王 聚，孫凱君

(上海羅曼照明科技股份有限公司，上海 200082)

智能微樞紐或道路照明燈桿的綜合利用，是發展智慧城市的重要內容。我們利用燈桿，在完成其基本照明功能的同時，使其承擔其他公共服務功能，減少道路設施的重復公共經費投入，為智慧照明、綠色減排、網絡互連互通、公共安全監控、園區信息發布、新能源汽車充電和商業推廣系統等諸多領域提供新型設施和便利條件。

智慧城市；智能微樞紐；照明燈桿；綜合利用；智能照明

引言

上海市楊浦區位于上海中心城區東北部，地處黃浦江下游西北岸，與浦東新區隔江相望。楊樹浦港縱貫區境南北，楊浦即以此演變得名。楊浦區經濟實力十分強勁，其坐擁上海四大城市副中心之一的江灣五角場，另外具有上海第三代國際社區新江灣城、產值豐厚的環同濟-復旦-上海財大知識經濟圈及其專業化的創客中心，以及世界500強匯集的大連路總部研發集聚區。

結合上海市楊浦區的綜合化區域特點，并重點把握江灣五角場地區的實際商業、辦公、餐飲、休閑娛樂以及交通(地鐵重點樞紐)等的多重特點，本次楊浦區智能微樞紐的設計和建設采用了多標準、多功能架設的特點，重點落實如下功能方案：①以LED路燈為區域照明應用，實現節能照明、綠色減排。②采用智能攝像探頭和監控錄像設備，使得區域內公共安全達到遠程后臺平臺可監控和可查詢的功能。③通過瀏覽發布屏幕，實現界面化發布功能，使得人員可直觀感受智能微樞紐信息化發布功能。④通過操作觸摸屏模塊，實現周邊人員可實時獲取周邊實際環境情況，包括天氣、交通、租車、餐飲等等。⑤通過實體按鍵，實現一鍵叫車和一鍵后臺呼叫功能，完善對于各類無觸屏操作經驗人群的實時對講、打車和求助功能。

本次項目根據微樞紐實際擺放位置處于人行道，重點為方便周邊行人戶外便利化的功能原則定位，因而未采用電動汽車充電樁以及環境揚塵監控等功能模塊。

在此基礎上，本智能微樞紐采用了多重設計標準以及借鑒了國內外多類設計方案[1-4]。實現本智能微樞紐設計中基于上述功能的多重線路設計(供電線路、信息網絡線路等)、多重功能模塊分類分腔隔離設計以及散熱設計、防雷設計、接地設計以及遠程智能控制管理設計等。

1 智能微樞紐總體系統架構設計

智能微樞紐是綜合性的整體化系統，既包含了前端各個智能微樞紐及其配接的各種功能設備，還通過通信鏈路對接包括為各個智能微樞紐服務的后端服務系統及數據庫(簡稱 “后臺系統”)，并通過后端服務軟件系統與前端各類設計內嵌的通信協議、服務軟件接口及驅動程序等合成一體，綜合化的實現各類實際需求功能，使各類客戶可以使用各類服務端設備(如移動端手機或固定端PC)，按權限登錄操作，完成各類功能化的服務，智能微樞紐系統構架如圖1所示。

圖1 智能微樞紐系統架構圖Fig.1 Overall system design of intelligent outdoor lighting facility

具體整體化系統包括：

1)前端功能層：即前述的各類網絡化設備或其他通信協議對接設備，實現照明節能、網絡互通、視頻安防、市政交通查詢、公共流媒體發布、按鍵呼叫及按鍵叫車等各類功能。

2)前端通信層：前端設備的局域網IP設定，并實現數據交換后的端口存儲-轉發及路由選擇，鏈接進入公共網絡。本項目微樞紐采用二級交換機設備，使各類功能模塊網口設定局域網IP地址(192.168.1.XX)后接入局域網交換機，并通過LAN口接入4G路由器之中，通過4G路由接入互聯網公共網絡之中。

3)通信傳輸層：借助公共通信服務設施，完成前端信息與后端DNS域名服務器之間或其他Web服務器之間的連接。其中各個功能模塊都獨立訪問對應的域名服務器。

4)數據平臺層：即后臺系統，以獨立建立的DNS域名為載體，包括軟件服務器、設備服務器、用戶服務器、負載均衡器、緩沖服務器及數據庫服務器集群等，并借助硬件防火墻等設備實現綜合后臺系統；

5)后端應用層： 綜合的實現在客戶端固定式臺式電腦的用戶顯示及管理操作界面，由本服務器BS架構的網頁化服務界面提供其對應功能。

通過該層次化的設計結構，智能微樞紐的多功能設計功能模塊，可以完成從前端設備到后臺服務器的有效連接，便于后臺服務器的管理和控制，也同時為后臺服務器對前端設備提供信息打通渠道。其中在本項目之中，包括安防攝像探頭、安防錄像機、燈光控制模塊、流媒體顯示模塊、按鍵呼叫模塊等均接入獨立建立的云服務器集群之中分別對接。

2 智能微樞紐的結構設計

智能微樞紐外觀采用路燈造型設計，同時為了滿足人行道的綜合需求，又結合了庭院燈的設計高度和要求。產品總體高度3.74 m，照明高度3.6 m，通過40 W照明LED模組提供高效照明(LED模組光效大于80 lm/W，CRI大于70，色溫5 000 K)。

在采用LED照明的同時，照明模組也通過程控模塊實現了遠程控制。可遠程設定每日/每周的定時開關燈時間，并可獲取LED模組DC端的電流電壓檢測數值，按5 s周期發送后臺，真正實現準確程控及檢測LED產品情況的效果[5-8]。

圖2 智能微樞紐結構設計Fig.2 Architechture design of intelligent outdoor lighting facility

同時，微樞紐的安防探頭采用200萬像素高清球機，可360°環繞拍攝周邊環境情況，安裝高度在3.7 m高度，較為完整的俯視照明燈范圍下10 m×10 m的區域情況；而流媒體發布屏(微樞紐上屏幕)采用19寸高亮帶日光感應液晶屏，采用720×1 280像素，提供高清視頻及畫面發布，并結合廣播發生器，提供微樞紐流媒體語音及畫面的實時發布；而觸屏模塊采用19寸紅外觸摸框結合19寸高亮帶日光感應液晶屏，實現了人員操作查詢功能。其中流媒體上屏中心安裝高度在1.75 m，方便周邊行人距離微樞紐1.5 m遠處即可平視查看流媒體內容(并可獲聽音頻聲音)；而觸屏模塊中心安裝高度在1.4 m，方便身高在1.5～1.85 m身高的人員皆可無障礙的在微樞紐0.3 m處操作該觸屏。

3 智能微樞紐的電力設計

智能微樞紐中，帶“T”標識表示該設備僅每日定時開啟，無需全天24 h使用；帶“S”標識表示該設備僅動作時耗電，非動作時可忽略不計；帶“D”標識待機狀態(功耗)，帶“O”是運行時(功耗)。路燈按40 W及60 W輪廓燈帶計算(光源+驅動)，按夜間開啟10 h計算(可調整配置)；工控機(含雙屏)日間及夜間部分開啟，開啟時間20 h；其余各個模塊均實時24 h開啟。另外，風機裝置，用于對于高亮液晶的高溫散熱設備，可通過后臺根據實際天氣溫度實時開關。

表1 智能微樞紐電力供應

4 結語

智能微樞紐是上海市楊浦區重點建設的戶外多功能化基礎設施，其建設目的即在于通過多功能應用模塊嫁接于“類路燈”產品之中，完善多功能單燈桿嫁接的設計理念，幫助未來城市發展進一步減少戶外設施多桿林立的現狀。同時，更加重要的是，通過先進的功能模塊及功能理念，將流媒體發布、觸屏查詢、按鍵呼叫和打車等新增功能嫁接于微樞紐之內，方便楊浦區環五角場地區的周邊人員的各類戶外需求。

圖3 智能微樞紐實際項目產品Fig.3 Real product of intelligent outdoor lighting facility

[1] 孔繁宇，崔健博，鄒同元，等. 基于地上地下數據的智慧照明信息系統總體設計[J]. 照明工程學報，2015，26(5)：14-18.

[2] 徐俊，林俊，王強，等. 淺談上海智慧路燈試點應用分析[J]. 光源與照明，2016(1)：25-27.

[3] 莊曉波，李文鵬，楊樾. 智慧路燈標準體系框架研究[J]. 照明工程學報，2016，27(4)：12-20.

[4] 施曉紅，莊曉波，虞再道，等. 智能燈具及其標準的現狀和研究[J]. 照明工程學報，2016，27(1)：71-76.

[5] 周太明. 照明設計——從傳統光源到LED[M]. 上海：復旦大學出版社，2016.

[6] 陳超中，施曉紅，楊樾，等. LED燈具標準體系建設研究(上)[J]. 中國照明電器，2010(1)：31-35.

[7] 陳超中，施曉紅，楊樾，等. LED燈具標準體系建設研究(下)[J]. 中國照明電器，2010(2)：35-38，42.

[8] LED照明控制系統標準化綜述：CSA/TR 001-2014[R]. 國家半導體照明工程研發及產業聯盟，2014.

DesignandConstructionPlanofIntelligentLightingFacilityatYangpuDistrictinShanghai

LI Wenpeng, LI Long, WANG Ju, SUN Kaijun
(ShanghaiLuomanLightingTechnologiesInc.,Shanghai200082,China)

The intelligent lighting facility or comprehensive utilization of road lighting pole is the important thing to develop a smart city. We use the facility and its position to commit to public service for the reduction of duplication of public road facilities funding. The overall functions include smart lighting, green emission reduction, network interconnection, public security monitoring, park information release of new energy vehicle charging, and commercial promotion system and many other fields to provide new facilities and convenient conditions.

smart city; intelligent lighting facility; lighting pole; comprehensive utilization; intelligent lighting

TM923

A

10.3969j.issn.1004-440X.2017.05.021