城市道路智慧燈桿系統的設計

熊艷霞

（中國城市建設研究院有限公司，武漢 430040）

1 引言

隨著城市化進程的加快，道路桿件設施的數量日益增加，其中暴露的問題也日漸突出，為了規范城市道路各類桿件及標識設置，集約利用城市公共空間資源，提升城市的品質，推進城市精細化管理，本文對城市道路中智慧燈桿系統的設計進行簡要闡述。

2 概述

智慧燈桿是以道路照明燈桿為載體，整合道路上的公安監控桿、通信桿、交通信號桿、交通標識牌等為一體的綜合桿。同時，根據工程需要，還可以拓展WiFi基站、視頻監控、LED展示屏、環境監測、緊急呼叫、一鍵報警、充電插口、充電樁等應用。智慧燈桿通過運營管理后臺系統進行遠程監測、控制、管理等網絡通信和信息化服務的多功能道路燈桿。

武漢某大街亮點片區綜合整治工程子項主要工程內容包括新建智慧燈桿系統、整合和更新交管、公安設施，本工程道路全長3 km。

本工程智慧燈桿系統設計主要包括：智慧燈桿桿體、綜合機箱、綜合機房、供電系統、通信系統、信息采集系統以及配套管道等。

3 智慧燈桿系統設計

進行本工程設計時與業主溝通，工程智慧燈桿掛載設備及設施包括道路照明、交通標志、路名牌、智能交通、視頻采集、導向牌、指示牌、電子警察、充電樁、LED信息發布屏、預留5G接口等，桿掛載設備沿智慧燈桿桿體豎向分層布置（見圖1）。

圖1 智慧燈桿豎向布置

3.1 智慧燈桿桿體

智慧燈桿桿體由基礎、桿身、燈桿懸臂等組成，作為掛載設備的安裝載體。

本工程智慧燈桿桿體材料采用Q345及以上強度的低合金高強度結構鋼，智慧燈桿各類絕緣件必須能夠耐潮、耐污、耐熱，覆蓋、支承或包裹導電部分或帶電部分的絕緣件不得由于受熱等影響致使其安全性降低。智慧燈桿由于功能擴展需要預留接口處須采取可靠的防雨水進入桿體的措施。智慧燈桿設計時除考慮現有掛載設備荷載外，還需考慮終期可能掛載的設備荷載。

本工程根據掛載的設備及設施設計了3種類型的智慧燈桿。智慧燈桿分類如下：

1）A型智慧燈桿：掛載道路照明、視頻監控、交通組合牌、小型交通標識牌、桿體一體化充電樁、智慧燈桿。適用于城市道路沿線。

2）B型智慧燈桿：掛載道路照明、雙懸臂標志牌的智慧燈桿。適用于道路十字路口、道路節點處。

3）C型智慧燈桿：掛載道路照明、8~15 m臂長的電子警察及視頻監控的智慧燈桿。適用于大型道路十字路口處。

3.2 智慧燈桿造型設計

由于本工程為景觀大道，對智慧燈桿有造型設計的需求，燈桿、燈臂的顏色以及造型需由業主方、路燈局、設計方和燈桿制造廠家聯合確定。

3.3 智慧燈桿及照明燈具布設

智慧燈桿布設需根據道路照明燈具安裝間距和市政設施點位（如交通信號燈和電子警察等）綜合考慮來設計。

智慧燈桿的布設按照先路口區域，再路段區域的順序整體設計。在道路路口搭載有照明和電子警察等設施的智慧燈桿需沿停止線往后25~30 m布設。

本工程道路級別為城市主干路，常規路段機動車道的照明功率密度限值須滿足CJJ 45—2015《城市道路照明設計標準》相關規定。照明按照城市主干路標準設計，機動車道平均照度不低于30 lx（維持值），照度均勻度不小于0.4；常規段機動車道照明功率密度值不大于1.0 W/m2[1]。照明燈桿桿距原則上為30 m。

道路照明標準橫斷面圖如圖2所示。

圖2 道路照明標準橫斷面圖（1∶100）

照明采用雙臂路燈雙側對稱布置，間距30 m，智慧燈桿設于綠化帶；機動車道光源功率為LED燈300W，燈臂長2.5 m，安裝高度12 m，非機動車道及人行道光源功率為LED燈150 W，燈臂長2.5 m，安裝高度12 m。

交叉口處照明較正常路段應相應提高，增設交叉口中桿燈作為補充照明，路燈桿設置于人行道內，與主干路及次干路相交時，中桿燈采用LED 3×400 W燈具為投光燈具，燈具安裝高度13 m；與支路相交，采用LED 3×250 W，燈具為投光燈具，燈具安裝高度13 m。

3.4 LED信息屏

本工程設計每根智慧燈桿上均配置一塊P4戶外全彩LED顯示屏，LED顯示屏尺寸為寬0.8 m、高1.6 m。LED信息屏具有同步接收、同步播放的特點，具有道路指引、路況實時播報、信息發布等功能。LED屏安裝高度可根據供應商路燈造型適當微調，但LED屏底邊不低于5 m。LED屏防護等級不低于IP65。當LED顯示屏在路口與視頻監控、電子警察安裝高度有沖突時，可取消此處LED屏。

3.5 充電樁

本工程根據業主需求，在國土資源規劃局和人民政府政務服務中心之間的4根智慧燈桿上掛載交流充電樁，交流充電樁集成于智慧燈桿一體化底座式綜合機箱內。充電樁采用單相交流充電樁，額定輸入功率為7 kW，額定輸入電壓為AC220 V。交流充電樁具有阻燃功能；交流充電樁設置急停開關，可通過遠方通信或手動的方式緊急停止充電；交流充電樁輸出側設置短路保護、過流、漏電保護功能。箱變至充電樁的電纜采用銅芯交聯聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套電力電纜。

3.6 移動通信基站

本工程設計不包括5G微基站，只在智慧燈桿上預留5G微基站安裝位。

3.7 綜合機箱

本工程設計在掛載有視頻監控、電子警察智慧燈桿上配置綜合機箱。金屬綜合機箱以及相關金屬構件必須可靠接地。綜合機箱使用壽命應不小于20年，防護等級不低于IP55。

根據各部門對設備管理的不同要求，綜合機箱采用分倉設計。綜合機箱采用智能門鎖，可以實現遠程開關門、監測門鎖狀態、開關門記錄追蹤等功能。

綜合機箱箱頂設計時要求有斜度，箱頂不應有積水的溝槽。所有箱門、頂蓋、壁板為雙層結構，層間敷設保溫隔熱材料，具有阻隔陽光輻射熱的作用。箱體應進行防粘貼處理，防粘貼層采用無色透明材料。

3.8 綜合機房

本工程設置一處綜合機房，綜合機房的設計不在本工程范圍內。

綜合機房的面積要求不小于20 m2，機房凈高不小于2.8 m，室內外裝修須滿足二級耐火等級要求。

綜合機房內放置服務器機柜、UPS電源、計算機、操作桌椅、各業務需求的接入設備、光纜交接設備、網絡數字硬盤錄像機等。

3.9 通信系統

本工程采用單模多芯光纜作為智慧燈桿桿體至室外弱電箱、綜合機房接入段的光纜線路，為智慧燈桿掛載設備提供上聯網絡的光纖傳輸線路。

3.10 弱電箱

本工程設計多個弱電箱，弱電箱內設置ODF單元、匯聚交換機。弱電箱布置于室外，防護等級不低于IP55等級。原則上24根智慧燈桿設置一個弱電箱，具體可視現場具體情況調整安裝位置，由于本工程景觀要求高，箱體外觀需做美化處理，與周圍環境相協調。

3.11 供電系統

本設計按三級負荷供電，系采用10 kV市政公用電源環網供電及0.4/0.23 kV配電方式，為本次道路及相交道路提供路燈電源，供電半徑不大于800 m。10 kV路燈高壓外線工程由建設單位單獨向供電部門申報，以路燈箱變10 kV進線電纜終端頭作為設計分界。

3.12 配線選型和敷設

智慧燈桿系統的電力、通信線纜采用穿PE管埋地敷設方式。在綠化帶、人行道下敷設8根φ110 mmPE管，其中4根為弱電管道，4根為強電管道。

電力電纜采用交聯聚乙烯銅芯電力電纜YJV-0.6/1 kV，通信線纜采用單模多芯光纜。強弱電管線分別單獨穿管敷設，電纜管敷設凈距須滿足規范要求。

照明供電方式采用三相四線制，燈具按ABC相別順序接線，力求三相平衡。

電力、通信線纜敷設于人行道下不應小于0.7 m，車行道或綠化帶下不應小于0.8 m，局部地段可視具體情況作相應調整。人行道及綠化帶位置敷設時穿PE管，過街敷設部分、穿越慢車道部分穿鍍鋅鋼管埋深0.8 m，在街道兩側分別設置1座檢修井，便于穿線，并至少備用1根。所有智慧燈桿旁均設手孔接線井，電纜、光纖分支接線在接線手孔井內實施完成。

3.13 防雷接地保護

配電系統選用TT接地制式，智慧燈桿電氣設備及可觸及的金屬部分均須采取防雷接地安全保護。每根智慧燈桿的桿體、懸臂、底座等所有裸露金屬部件與接地裝置之間有可靠的電氣連接，要求其系統接地電阻R≤4Ω，施工后實測，若無法滿足要求，補打人工接地極或增設縱向連接扁鋼。

智慧燈桿各單相回路應單獨進行控制和保護，各類設備應設有單獨保護裝置。單燈均需裝設帶30 mA剩余電流保護斷路器。

4 運營管理平臺

本工程對智慧燈桿系統建立統一的運營管理平臺，將智慧燈桿上掛載的各類設備集成到綜合機房設置的統一總平臺中。本工程設置智慧路燈平臺、路燈單燈控制平臺及智慧路燈系統平臺。本工程運營管理平臺包含系統管理、告警監控、資源管理、移動端App、統計分析、管理等功能。

5 信息安全

智慧燈桿系統的信息安全等級保護的要求不低于二級。在數據傳輸過程中，須采用加密實現數據存儲的保密性，須監測數據完整性的功能。對于LED信息發布屏采用斷網離線式操作，發布的內容須經過相關主管部門的審批。

6 智能網關

本工程每根智慧燈桿配置一個智能網關，智能網關具備監控信息和匯聚業務信息的功能。監控業務包含架空智慧燈桿桿體、電源、網絡、運行狀態等信息。業務信息包括非裸纖傳輸接入的掛載設備的業務數據信息。智能網關通過光纖上聯至弱電箱的匯聚交換機，再通過弱電箱上傳至綜合機房的核心交換機。

7 結語

本文以一條主干道智慧燈桿系統為例，描述熱智慧燈桿系統設計中內容和部分注意事項，為類似項目智慧燈桿系統設計提供了參考和借鑒。