智慧燈桿設計改造策略研究

崔楊峰 柏世剛

【摘要】? ? 隨著互聯網技術的日益進步以及城市化進程的不斷推進，智慧城市與人們的生活越來越近，同時，“十三五”規劃綱要提出構建泛在高效的信息網絡，積極推進第五代移動通信（5G）和超寬帶關鍵技術研究，啟動5G商用。今年是5G元年，智慧燈桿作為配套建設的重點是響應國家建設節約型社會的有效途徑。本文將對智慧燈桿的設計改造進行簡要闡述，對目前道路桿體的新建、整合，智慧燈桿的部署做一個簡要分析。

【關鍵詞】? ? 智慧城市? ? 智慧燈桿? ? 5G? ? uRLLC? ? 照度

引言：

近年來，隨著我國社會經濟不斷發展，城市道路建設規模不斷增大，規劃道路建設和舊城區道路拓寬改造成為城市道路建設的重點。道路照明建設日漸突出，隨著5G商用規模化進程的推進，傳統照明燈桿根本滿足不了5G通信（尤其uRLLC場景，低時延，高可靠場景）基礎設施需求，同時，市政、公安、交通等部門隨著通信技術的不斷進步，在城市道路兩側的終端設備也日益增加，道路周邊多桿林立的現象尤為嚴重，影響了城市景觀和品質。在此背景下引入“多桿合一”概念，其目的是讓道路公共設施走向集中化，節約化，智慧化。

一、智慧燈桿的應用

智慧燈桿在兼顧5G通信的前提下成功整合多項功能：充電樁、LED屏、氣象監測、照明、治安監控、交通指示等，真正實現了“多桿合一”，根據不同的場景可以選擇不同的功能配置。如：十字路口可采用高、中桿LED射燈作為照明，整合紅綠燈、治安監控、氣象監測等設備;社區路口可選擇LED屏、氣象監測、道路照明，監控等。一些特殊功能可根據落地區域的需求任意添加。道路周邊的各類桿體統一規劃替換成智慧燈桿后提高道路美觀度的同時兼顧了新通信系統的配套，為5G各類場景的實現打下了堅實基礎。

二、智慧燈桿的規劃設計

（一）照明設計

道路照明需參照《城市道路照明設計標準》CJJ45-2015，根據道路類型分為三類如下表1所示：

注：

（1）表中所列平均照度僅適用于瀝青路面。若系水泥混凝土路面，其平均照度值相應降低約30%

（2）表中各項數值僅適用于干燥路面。

（3）表中對每一級道路的平均亮度和平均照度給出了兩檔標準值，“/”左側為低檔值，右側為高檔值

（4）迎賓路、通向大型公共建筑的主要道路、位于市中心和商業中心的道路執行Ⅰ級照明

其中級別I與級別II目前居多。確定場景后，根據國標使用目前應用最廣泛的LED燈具（幾種級別的道路均可使用LED燈具，詳見《城市道路照明設計標準》由于篇幅原因本文對燈具選擇不再詳述），進行下一步的照度分析。

設置覆蓋道路寬度，燈桿支臂，桿高等參數后可以模擬出照度均線圖：

上圖為150WLED燈，燈桿間距30米，桿高10米，挑臂1米，道路寬度14米雙向車道的模擬照度均線圖。調整燈具大小以及桿距直至滿足各項參數指標（實際規劃根據規范，在滿足照度的基礎上調整間距以及燈功率，此處為應用舉例），如下圖所示。

對比標準值可得出此參數配置滿足照度需求。以上為兩側并排對稱的方案，針對不同的環境和不同地區的要求需要對照明燈桿的位置做相應調整，如有機非隔離帶的路段，通常燈桿安裝于隔離帶內，機動車道和非機動車道均需要做相應照度模擬。非機動車道寬度均小于機動車道，燈具高度可以適當下調，根據各地要求調整參數，模擬出最佳結果;對于雙向機動車道的照明也可以采用交叉互補式的方式（即雙邊交叉排列），此種方式節約桿件的同時也兼顧到對面燈具的照度弱區;幾種燈桿部署方式優缺點如下表：

（二）交通、公安等公共設施的設計改造

完成照明設計后需針對現場需要整合的桿體做一次調研核對，如交通指示牌，紅綠燈，大型路牌，電子警察（槍機）等歸屬交警部門管控，各設施尺寸，重量，標高等參數均需記錄，對于新建桿體，槍機要求距離路口停車線25米左右，路牌下沿凈空5.5米;另外球機一般屬于公安管控，用于治安管理，常見于路口以及易犯罪區域，球機高度6米左右，挑臂3米。現場所有干系桿體記錄完成后須找各相關部門統一核對協商，交通部門有相應的設計規劃可以參考，對于治安監控需核對球機掛高及監控區域，此環節需要很大的精力去調研，以便桿體點位基礎的確定。對于LED屏、環境監控及音響等設備視業主需求而定，各相關方要求均明確后才能開始智慧燈桿方案的設計。

（三）桿體設計

“多桿合一”涉及到多個設施的共建共享，桿體設計也成為智慧燈桿設計的重點，針對不同的環境和地區可分成外觀、結構以及基礎三個部分分別設計。

外觀設計

根據當地整體市政，結合品質辦、風貌小組等相關市容市貌要求設計，包括桿體顏色，造型，銘牌位置，挑臂等。

結構設計

包含桿體鋼材規格，內外徑，厚度，法蘭尺寸以及各設施預留位置，挑臂固定方式等。

基礎設計

基礎設計需考慮桿體的整體受力情況，根據自重及軸力、彎矩、剪力等計算其基礎大小，考慮到智慧燈桿作為通信桿體的配套，因此建議參考通信桿塔的基礎設計標準。目前基礎設計大致分為三類：預制塊、筏板和鋼管樁，其中預制塊和筏板開挖量較大，建設周期較長，投資略小于鋼管樁，鋼管樁基礎建設周期短，開挖量小。鑒于智慧燈桿的立桿大多位于道路兩側人行道或者綠化帶，開挖難度大，地下管線復雜，因此建議采用鋼管樁基礎作為智慧燈桿的桿體基礎。

（四）管道設計

市政管道涉及面較廣，智慧燈桿的設計離不開管道的整改和新建，嚴格執行當地建設局，市政等規定是確保配套建設的關鍵。首先要對整改區域原有管線進行摸排，多年的城市建設已積累了大量管線，很多管線資料已經缺失，這給摸排帶來很大困難，建議咨詢測繪局，市政等相關單位，獲取管線資料，以便桿體點位基礎的確定。

三、結束語：

城市智慧基礎設施的建設是邁向智慧城市的標志，智慧燈桿的部署在智慧城市的基礎建設中起到了畫龍點睛的作用，它將市政、交通、公安與通信等融為一體，既節約了空間資源，也給城市帶來了美觀，提升了城市品質。國家戰略5G的興起，進一步推動了智慧城市前進的步伐。科技的日新月異，我們的生活品質將越來越高，當然對于智慧燈桿的研究還應不斷深入，讓智慧燈桿的建設流程簡單化、節約化，也為智慧城市以及國家戰略貢獻力量。

參? 考? 文? 獻

[1]《城市道路照明設計標準》CJJ45-2015

[2]《視頻安防監控系統工程設計規范》

[3]GA_T 652-2017公安交通管理外場設備基礎設施施工通用要求

[4]楊棟.論城市市政道路設計的方法及相關思路[J].工程技術研究，2017（8）：196-197.

[5]王麗.通訊鐵塔的設計與維護策略初探[J].信息技術與信息化，2015（6）：116-120.