智慧共享基礎設施在新型智慧城市建設中的應用

馬樂，洪亮，張弛

（中通服咨詢設計研究院有限公司，南京 210019）

1 引言

“十三五”時期智慧城市建設不斷演進，進入“為民服務全程全時、城市治理高效有序、數據開放共融共享、經濟發展綠色開源”的新型智慧城市建設階段。基礎設施作為城市最重要的公共部件，如何充分挖掘其應用價值、激活智慧成為一項值得探索和實踐的重要議題。其中，基礎設施在保留自身基本功能外，共享空間、網絡、電力等資源，搭載多個智慧化應用提高復用性，升級成為城市的智慧共享基礎設施成為一種方向。當前滿足“可載重、可供電、可通網”等特征的城市基礎設施有路燈、公交站臺、快遞柜、電話亭和書報亭等，其中路燈和公交站臺點位多、分布均衡、布設范圍隨城市范圍彈性變化，是開展智慧共享基礎設施建設的最好落腳點[1]。

2 需求分析

從城市管理者和城市居民兩類用戶視角對智慧共享基礎設施使用需求進行分解，并將用戶需求對應到系統建設需求，需求梳理如表1所示。城市管理者關注點主要集中在設施共建共享、城市安全防護和應急事件響應等方向，城市居民關注點主要集中在便民服務、信息獲取和緊急求助等方向。智慧共享基礎設施的方案設計也圍繞用戶需求和系統需求展開。

表1 用戶需求分析

3 設計方案

3.1 功能全景

智慧共享基礎設施的功能包括智能照明、信息發布、安防監控、WiFi覆蓋、環境監測、一鍵呼叫及廣播、充電樁、RFID和微基站結構等，可根據實際使用需求靈活組合配置，功能全景如下：

①智能照明。以提升照明的舒適化、人性化和智能化為出發點，可控制單燈智能調光，避免電能浪費。②信息發布。通過在燈桿或站臺上集成LED屏幕，實現廣告、新聞、路況、環境等重要信息發布。③安防監控。集成攝像頭，實現對路況、事件和人員的智能監控。④WiFi覆蓋。建設WiFi網絡覆蓋，服務于用戶的高速上網需求。⑤環境監測。通過傳感器實時監測溫濕度、噪聲、風速風向、PM2.5等環境信息，同步發布到信息屏。⑥一鍵呼叫及廣播。通過一鍵呼叫終端語音接入后臺，實現緊急呼叫和報警；實現廣播緊急信息、通知、新聞等。⑦充電樁。為電動汽車充放電提供接口。⑧RFID。集成RFID讀卡器，管理周邊張貼智能標簽的市政資產，如窨井蓋、垃圾桶等，防止被偷盜破壞。⑨微基站結構。利用燈桿預留出可以安裝微基站的平臺結構，供運營商掛載微基站增強信號覆蓋[2]。

3.2 系統設計

智慧共享基礎設施建設內容包含智能照明系統、信息發布系統、視頻安防系統、WiFi系統、環境監測系統、一鍵呼叫及廣播系統、充電樁系統、RFID系統、配套線路管道、配套電力線路和配套通信網絡等。

①智能照明系統。智能照明系統利用單燈控制技術對任意一盞路燈進行聯網控制和運行狀態檢測，實時采集燈具亮度、電壓、電流、功率、通信狀態等運行數據，發現運行數據異常時在后臺預警并主動通知維護人員前往現場檢修，根據時間和天色明暗程度遠程或本地控制開關燈，達到按需照明目的。②信息發布系統。考慮到戶外條件，選擇小間距戶外全彩LED顯示屏作為信息發布設備，其屏體具有小間距、高亮度、無玻璃化設計的特點。顯示信息可包括重要通知、緊急消息、空氣指數、公益宣傳、公共信息等。應選擇防護等級IP65以上、陽光直射時播放不影響畫質、可遠程操控屏幕播放并能夠智能調節亮度的產品。③視頻安防系統。選用智能監控系統，運用高清視頻壓縮處理技術、智能分析技術對基礎設施周邊的動態情況進行實時高清視頻監控，實現對道路人流量、車流量、車牌抓拍、違章停車取證的監控和識別，后端平臺判斷出異常行為并發出報警信號[3]。④WiFi系統。無線接入點采用802.11協議，充分考慮無縫漫游、射頻控制、網絡安全等因素，配合無線控制器來完成數據轉發、安全和訪問控制。前端熱點可布設在人流量較大的區域，提供無線上網功能，在后端平臺可收集用戶上網時間、地點等特征數據，分析用戶行為軌跡等特征，并對所有無線終端進行統一管理。⑤環境監測系統。在共享設施上集成環境監測類傳感器，采集溫濕度、噪聲、風速風向、PM2.5、光照度等氣象信息，針對特殊環境，可考慮增加CO濃度、SO2濃度、積水水位等傳感器，將監測數據實時發布到前端信息發布屏，公開環境數據，并在后端平臺上記錄歷史數據，分析環境變化、空氣污染等特征，為環保工作提供決策依據。⑥一鍵呼叫及廣播系統。系統由呼叫終端、廣播音柱、對講終端、服務器等設備組成，支持背景音樂播放、語音廣播、FM新聞轉播、緊急呼叫等功能。⑦充電樁系統。集成充電樁為電動汽車、電動自行車和手機提供充電服務，實時顯示充電點亮電量、費用信息，并與視頻安防系統聯動，遠程監控充電現場、查看充電狀態，保證充電樁使用安全。⑧RFID系統。在共享設施內部或周邊固定資產上張貼RFID識別標簽，在共享設施上配備RFID識讀設備，感知資產位置、監控資產使用和流動情況，有效分析窨井蓋、垃圾桶等資產的破壞偷盜情況。⑨配套線路管道。為基礎設施配套的通信線纜和供電電纜建設管道資源，弱電管道和強電管道盡量同路由建設，保持0.5m安全距離，管道采用混凝土包封，管材采用波紋管，在過路處可采用鋼管直埋或微控定向鉆孔方式敷設，在橋梁處可采用橋掛塑管方式敷設。⑩配套電力線路。需根據增加的基礎設施及配套信息化系統計算用電容量，配置配電箱、控制箱等設備，地面預埋電纜保護管采用PE護管，穿越車道時采用鋼管保護，電纜注意在手孔井內采用防水插件提高可靠性和安全性。11○配套通信網絡。考慮到接入造價低、消除中間有源設備、降低運維成本等優勢，采用PON網絡，網絡拓撲結構為樹形結構，在網絡中保證每個基礎設施均通有光纖接入。

4 應用挑戰

①標準框架尚未建立。智慧共享基礎設施的建設涉及市政、交通、智能化、信息化等多個學科多個專業的融合，但目前統一框架和標準規范的建立滯后于市場應用，標準化工作急需提速。②管理模式尚未理順。智慧共享基礎設施建成后的使用、維護權責目前較為分散，涉及市政、交通、安全、環境、信息化等多個部門，管理模式和管理職能需要進一步明確。

5 結語

智慧共享基礎設施在新型智慧城市體系中既是物聯感知的神經末梢，又是智慧化應用體驗的入口，具有集約建設、節約空間、節省投資和節約能耗等優點，可發揮服務便捷化、管理精細化的社會效益。隨著智慧共享基礎設施功能不斷豐富、管理不斷完善，未來必將在新型智慧城市建設中發揮更加重要的作用。