智慧路燈桿為載體的綠色智慧城市建設探索

文_劉宇 國家節(jié)能中心

本文論述的綠色智慧城市是利用先進移動通訊技術、智慧感知技術、大數(shù)據(jù)處理技術等，構建城市全域的感知網(wǎng)絡，全面采集城市泛在的數(shù)據(jù)，通過建立數(shù)據(jù)集控中心，對數(shù)據(jù)進行加工、運行、分析、維護等，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資源的運營管理和共享交易，構建安全、便捷、共享、綠色、集約的智慧城市。國家節(jié)能中心提出以“智慧路燈桿”為抓手，推動城市照明節(jié)能降耗與城市物聯(lián)網(wǎng)建設，推動綠色智慧城市基礎設施共建共享，實現(xiàn)資源“共享、集約、統(tǒng)籌”，大幅降低城市建設成本，提升城市運維效率，為綠色智慧城市建設提供良好基礎。

1 綠色智慧城市建設的重要切入口

1.1 集成多種功能，推動綠色智慧城市建設

智慧路燈桿可以集成燈頭、無線WIFI、單燈控制器、監(jiān)控攝像頭、微基站、LED顯示屏、緊急呼叫、應急廣播、RFID聯(lián)動，以及空氣質量、噪聲、水位、風速風向等多種傳感器，可快速實現(xiàn)智能感知、信息化傳輸、遠程控制等功能，使燈桿成為美化城市和實現(xiàn)城市節(jié)能降耗綠色發(fā)展以及智慧城市信息采集終端和便民服務終端，成為綠色智慧城市建設的重要切入口。

1.2 利用前沿技術，實現(xiàn)城市智能管理

沿著路燈的強電網(wǎng)絡同時鋪設光纖和微基站、NB-IOT等無線傳輸設備，可形成一張完整的數(shù)據(jù)采集和雙向通訊的物聯(lián)網(wǎng)絡，運用云存儲、云計算和大數(shù)據(jù)技術，構建開放性、全兼容的智慧城市基礎物聯(lián)網(wǎng)軟硬件大數(shù)據(jù)管理平臺，構建“城市大腦”中樞。通過智慧路燈桿對城市海量數(shù)據(jù)進行規(guī)范化組織、梳理和分析，實現(xiàn)對城市各領域的精確化管理和資源的集約化利用，降低城市能耗、減少環(huán)境污染、消除安全隱患、提升綜合競爭力，實現(xiàn)城市管理的科學化、智能化。

1.3 創(chuàng)新商業(yè)模式，打造城市新的經(jīng)濟增長點

政府可通過創(chuàng)新商業(yè)模式，向社會資本方授以包括路燈在內的智慧路燈桿特許經(jīng)營權，形成以政府投入為導向、企業(yè)投入為主體、社會投入為重要渠道的多元化投融資體系，打造具有盈利能力的物聯(lián)網(wǎng)平臺，把單一功能的閑置資產(chǎn)變?yōu)榭沙掷m(xù)經(jīng)營的優(yōu)質資產(chǎn)，構建智慧產(chǎn)業(yè)，打造城市新的經(jīng)濟增長點。

1.4 避免重復建設，降低城市建設成本

以智慧路燈桿為城市物聯(lián)網(wǎng)感知的載體，快速實現(xiàn)智能感知、信息化傳輸、遠程控制等功能，避免智慧城市基礎傳感網(wǎng)絡的重復建設。同時，還可大大降低城市物聯(lián)網(wǎng)終端傳感數(shù)據(jù)采集費用，節(jié)省信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ胚\維費用。因此，智慧路燈桿可成為未來城區(qū)最優(yōu)質的站址資源，可快速有效地支撐城市的各個板塊功能應用，縮短綠色智慧城市建設時間，降低建設成本，并打造統(tǒng)一的城市交流和共享管理平臺，是綠色智慧城市落地最經(jīng)濟、有效地方式。

2 基于智慧路燈桿的城市核心管理系統(tǒng)分析

智慧路燈桿通過數(shù)據(jù)資源接入、數(shù)字預案管理、聯(lián)動指揮和輔助決策分析等，完全可以成為綠色智慧城市的核心管理系統(tǒng)，將市政、交通、公安、氣象、消防、環(huán)保、工商、質檢等部門需要的數(shù)據(jù)實時收集，并及時將故障定位報告給相關人員。根據(jù)城市日常管理需求，各部門可按照系統(tǒng)權限實現(xiàn)單獨管理，也可以根據(jù)系統(tǒng)權限進行協(xié)同指揮，為綠色智慧城市安全穩(wěn)定發(fā)展保駕護航。

2.1 數(shù)據(jù)資源接入

數(shù)據(jù)資源是輔助用戶決策和分析的數(shù)據(jù)基礎，需要接入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源包括智慧路燈桿的視頻資源、掛載端口資源、公安業(yè)務信息資源、城市管理各部門信息資源等。

2.2 數(shù)字化預案管理

針對不同類型的事件建立不同的預案庫，每類事件給出關鍵參數(shù)，根據(jù)關鍵參數(shù)給出不同的預案等級及應對措施，預案庫與應對聯(lián)動指揮業(yè)務緊密關聯(lián)，當突發(fā)事件發(fā)生時，預案庫可以匹配處最優(yōu)預案。

2.3 聯(lián)動指揮

聯(lián)動指揮是遇到各類事件發(fā)生時，可以管理調度任務，基于電子地圖進行指揮調度，根據(jù)事件的類型、區(qū)域、嚴重程度、影響范圍等因素自動推薦最匹配的預案列表，統(tǒng)一分配資源，調度公安、醫(yī)療、消防、專家等單位，到達資源的“即需、即知、即用”。

2.4 輔助決策分析

輔助決策分析體系的目標是綜合利用各種設備和信息資源，為指揮人員了解情況、實戰(zhàn)指揮提供決策支持。系統(tǒng)對現(xiàn)有的業(yè)務進行交叉分析，利用表格、曲線圖、柱狀圖、餅型圖、多維分析、數(shù)據(jù)挖掘模型等手段為案情分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計等工作提供分析工具。

3 智慧路燈桿可實現(xiàn)的部分智慧功能

3.1 城市智能化管理

在城市管理部門劃定的禁止擺攤設點的區(qū)域，路燈桿上的攝像機可自動鎖定目標進行跟蹤監(jiān)控，并預警自動將信息推送給智慧城管平臺，在事發(fā)之前進行預防和控制，把危害降到最低。記錄統(tǒng)計道路橋梁養(yǎng)護狀況、道路及各構造物危害情況，為養(yǎng)護管理提供決策支持。在市政資產(chǎn)管理方面，智慧路燈桿系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)與井蓋相連，不但可以實時監(jiān)測，還能在井蓋出現(xiàn)故障或被盜時自動報警；與垃圾桶物聯(lián)后，還能實現(xiàn)垃圾滿溢提醒。

3.2 交通智能化管理

通過智慧路燈桿系統(tǒng)搭載的LED顯示屏以及情報板，可以實時顯示前方道路擁堵、高速封路、駕駛時間、道路施工等信息，提醒超速司機安全行駛。與城市公交車車載GPS設備聯(lián)動，實時獲取公交車位置，預計到站時間。通過路燈攝像頭與警務數(shù)據(jù)的對比，實現(xiàn)對違章車輛、涉牌車輛、逾期未年檢、多次違法未處理等車輛的精確預警，對重點交通違法行為定向管控，合理布警，精確打擊。通過傳感器、視頻識別等技術采集停車位數(shù)據(jù)信息上傳控制中心并推送到外部顯示屏上，及時提醒來往車輛；在超時停車或移車時，自動識別車牌信息，便于管理人員現(xiàn)場處理。

3.3 地下管廊智能化管理

通過智慧路燈桿系統(tǒng)在地下管廊配置相應的傳感器，如出現(xiàn)異常，系統(tǒng)平臺會自動生成報警第一時間通知到相關人員，將可能出現(xiàn)的險情消滅在萌芽狀態(tài)。當發(fā)生突發(fā)事件時，運維人員通過隨身佩戴安全卡或安全腕帶上的讀寫器，可在監(jiān)控終端上實時直觀查詢到對應的人員的所在位置，進行及時營救，避免傷亡。由于市政建設需要，大型機械會在地下管廊周邊持續(xù)、頻繁的施工，對管廊結構造成極大影響，嚴重時還會導致地表坍塌等重大事故，針對第三方破壞導致管廊結構損壞的現(xiàn)象，可通過智慧路燈桿系統(tǒng)接入的管廊防外破監(jiān)測系統(tǒng)對地下設施周邊的土壤震動進行連續(xù)監(jiān)測和分析，實時獲取巡檢數(shù)據(jù)，對日常安全設施進行巡視檢查及維修人員任務監(jiān)管，對存在的隱患問題及時匯報并第一時間做出預防。

3.4 儲能和應急保障

風能、太陽能在常規(guī)情況下均能夠轉換產(chǎn)生電能，可作為市電的補充。智慧路燈桿系統(tǒng)內的燈桿附近的埋地處，可安裝按需求容量設計的蓄電池儲能系統(tǒng)，當市電輸入和風力/光伏發(fā)電正常時，儲能系統(tǒng)向電池充電，具有儲能功能；當市電中斷（事故停電）時，儲能系統(tǒng)可在一段時間范圍內給城市提供基本功能應急保障。

3.5 社區(qū)智能化管理

通過智慧路燈桿系統(tǒng)上的集成IC卡門禁、RFID門禁、密碼門禁及多種模式驗證結合的門禁系統(tǒng)，記錄用戶每次信息，當有外人闖入小區(qū)探測范圍，系統(tǒng)會主動報警，避免因失竊給社區(qū)住戶帶來損失。當社區(qū)內有燃氣泄露時，可以通過傳感器探測可燃氣體濃度來報警，避免因燃氣泄漏帶來的危害。通過NBIOT設備將住戶家中的電表等進行遠程抄送計量，利用智慧路燈桿系統(tǒng)的采集終端傳送到物業(yè)管理中心。此外，還可在社區(qū)智慧路燈桿系統(tǒng)上加裝充電樁模塊，配合政府布局推廣新能源汽車,并結合攝像頭、傳感器、LED顯示屏等設備實現(xiàn)與手機、監(jiān)控中心之間的聯(lián)動控制。

4 結語

我國一直在尋求解決環(huán)境、交通、管理等各類城市問題的解決方法，政府也一直在思考未來的城市該如何建設、如何管理。智慧路燈桿是綠色智慧城市建設和管理的重要技術設施，結合大數(shù)據(jù)時代的通信技術進步，勢必會加快推動綠色智慧城市的建設，相信在大數(shù)據(jù)時代下，至少在20年內智慧路燈桿將是支持綠色智慧城市的最佳載體，支持并助力綠色智慧城市早日實現(xiàn)。