智慧多功能燈桿系統(tǒng)解決方案探討

陳垚佳

（武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 413000）

0 引 言

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、AI以及5G等技術(shù)的發(fā)展，城市的智慧化和智能化成為提高人們生活質(zhì)量的必然趨勢。智慧城市的建設(shè)需要依賴于龐大的數(shù)據(jù)信息，專注于編織一張覆蓋視頻、音頻、電磁、環(huán)境以及氣象等信息的多維全域感知網(wǎng)，為建設(shè)萬物互聯(lián)和智慧交互提供數(shù)據(jù)支撐，形成“多管合一”的治理架構(gòu)，系統(tǒng)地解決治安管理、城市管理、交通管理、環(huán)境管理以及綜合治理管理等多管問題。

智慧多功能燈桿作為智慧城市建設(shè)的切入點之一，是以各類市政桿體進行有效融合為基礎(chǔ)，具備高擴展功能，可集成多種智慧化的應(yīng)用，實現(xiàn)集約化、共享化、高效化以及智慧化的城市基礎(chǔ)設(shè)施。當(dāng)前我國大部分路燈所處階段的主要特點是著力于路燈本身照明節(jié)能及控制功能的智能化運作，而本文著重對智慧多功能燈桿的當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀、整體方案設(shè)計及應(yīng)用場景進行初步探討。

1 智慧多功能燈桿的應(yīng)用場景

1.1 智慧城市道路應(yīng)用

通過在智慧燈桿搭載攝像頭和RSU等設(shè)備建設(shè)智能信號控制系統(tǒng)和智能違法監(jiān)管系統(tǒng)，實現(xiàn)“車多放車、人多放人”的交通自適應(yīng)控制，提高路口運行效率，同時實現(xiàn)電子警察智能執(zhí)法，規(guī)范全路段交通秩序。此外，還可以在人流和車輛密集區(qū)段提供免費公共WiFi服務(wù)和慢行信息指引。智慧城市道路上搭載的攝像頭和傳感器還可直接為“平安城市”系統(tǒng)提供現(xiàn)場視頻和環(huán)境數(shù)據(jù)，當(dāng)事故發(fā)生時可主動實時聯(lián)動報警并對犯罪現(xiàn)場做到遠程可視，及時做出聲波警示，高效調(diào)度安防資源，促進城市安防從“事后控制”向“事前預(yù)防”的升級，同時通過對道路犯罪數(shù)據(jù)信息的收集和智能化分析，形成城市道路安全監(jiān)控薄弱區(qū)，有助于點對點加強安防資源的投入。

1.2 智慧社區(qū)應(yīng)用

社區(qū)智慧燈桿系統(tǒng)的升級，通過搭載智慧燈桿綜合管理平臺，實現(xiàn)了對社區(qū)照明、社區(qū)視頻監(jiān)控、社區(qū)環(huán)境實時監(jiān)察、社區(qū)災(zāi)情緊急應(yīng)對資源調(diào)度、社區(qū)多媒體信息發(fā)布以及社區(qū)門禁管理等功能的集約化和可視化管理，有效提升了社區(qū)管理效率和居民安全感[1]。

1.3 智慧景區(qū)應(yīng)用

智慧燈桿作為智慧景區(qū)的一個平臺依托，將照明、視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)察、應(yīng)急交通指揮、人流量和車流量實時分析、景點導(dǎo)航以及信息采集等多種系統(tǒng)整合成一個智慧運營指揮中心，可同步實時提供智慧化的交通導(dǎo)引、景點導(dǎo)流、環(huán)境衛(wèi)生以及安防巡邏等景區(qū)從業(yè)人員的電子化智慧化管理。通過對危險區(qū)域的實時視頻監(jiān)控、山火等自然災(zāi)害的監(jiān)測以及電子門票與游客信息數(shù)據(jù)的實時比對分析，實現(xiàn)信息的點對點及時推動，提升景區(qū)工作人員的工作效率和游客的旅游體驗，從而實現(xiàn)景區(qū)的智慧化低碳運營[2,3]。

1.4 智慧校園應(yīng)用

在校園安裝智慧燈桿，利用智慧燈桿附屬設(shè)備建立的物聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)平臺，集成照明、視頻監(jiān)控、廣播、無線組網(wǎng)、LED媒體屏以及停車管理等功能于一體，通過一個平臺和一套智慧系統(tǒng)實現(xiàn)全校區(qū)無監(jiān)控盲點、無線全覆蓋以及最短路徑的應(yīng)急求救與應(yīng)急疏散，從而打造平安校園、智慧校區(qū)[4]。

2 智慧多功能燈桿的整體解決方案設(shè)想

智慧多功能燈桿采用模塊化和定制化結(jié)合設(shè)計，按照高度來進行規(guī)劃，搭載各種智慧節(jié)點。在高度8～12 m處適合安裝照明及通信設(shè)備，在高度5.5～8 m處適合安裝視頻監(jiān)控儀、指路標志牌、環(huán)境監(jiān)測傳感器以及廣播等設(shè)備設(shè)施，在高度2.5～5.5 m處適合安裝行人信號燈、LED廣告屏、指路牌以及路名牌等設(shè)備，在高度0～2.5 m處適合安裝充電樁、一鍵報警以及人臉識別儀等設(shè)備。

2.1 可搭載智慧節(jié)點

智慧多功能燈桿可搭載多種智慧節(jié)點，主要包括以下7各方面。一是5G微基站節(jié)點，其為未來高帶寬、低時延以及廣鏈接的應(yīng)用提供通信管道，如車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛以及AR/VR等，還可用于覆蓋“補盲”，提升邊緣速率，延伸覆蓋范圍。二是智能照明節(jié)點，可實現(xiàn)遠程開關(guān)調(diào)光、策略定制、能耗分析以及故障報警，無需人工巡查。三是環(huán)境監(jiān)測節(jié)點，可同時監(jiān)測18種以上的環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、光照度、紫外線、噪聲、氣壓、VOC、CO2、CO、O3、NO2、SO2、PM2.5、PM10、風(fēng)速、風(fēng)向、塵土以及TSP等。四是無線WiFi節(jié)點，可輕松接入，暢享無線，無縫漫游，社區(qū)公益WiFi輕松接入休閑娛樂，還可實現(xiàn)快速導(dǎo)航，快速定位及其他增值服務(wù)，如社區(qū)資訊、呼叫服務(wù)以及查找車位等。五是公共廣播節(jié)點，可營造和諧氣氛，如背景音樂等，還可實現(xiàn)業(yè)務(wù)廣播（新聞、天氣）和應(yīng)急廣播（應(yīng)急疏散）。六是信息發(fā)布節(jié)點，通過LED廣告屏按需進行信息發(fā)布和廣告投放，并能通過平臺進行精準投放，滿足日常運營需求。七是充電樁節(jié)點，可實現(xiàn)對新能源電動汽車動力電池高效、安全且合理的電量補給，智能充電系統(tǒng)的遠程集中管理控制，還可實現(xiàn)對充電樁運行狀態(tài)的監(jiān)測、查詢及定位等功能。

2.2 智慧多功能燈桿控制系統(tǒng)解決方案探討

如圖1所示，智慧多功能燈桿作為一個綜合性集成性的產(chǎn)品，不僅實現(xiàn)了智慧子系統(tǒng)設(shè)備的集成，還包括了智慧子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的融合，如廣告屏、環(huán)境監(jiān)測、攝像頭、無線AP、報警器、廣播音柱以及充電樁可以通過RJ45網(wǎng)線或光纖網(wǎng)絡(luò)與平臺通信，而LED智慧照明控制可以通過PLC電力線載波通過集中控制器和單燈控制器與平臺通信。在智慧多功能燈桿上搭載智能網(wǎng)關(guān)既可以融合上述通信接口，還可以采集城市物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施終端并與之通信，如井蓋、垃圾桶以及消防栓等市政類基礎(chǔ)設(shè)施，一方面能體現(xiàn)基于智慧多功能桿的擴展應(yīng)用，另一方面還能體現(xiàn)智慧多功能燈桿作為智慧城市數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)基站的意義。

2.3 智慧多功能燈桿綜合管理運維平臺設(shè)想

智慧應(yīng)用通過智慧多功能燈桿一體化運維管理平臺承載，平臺主要由資源管理、運營管理、運維管理、統(tǒng)計管理以及應(yīng)用管理等功能模塊組成。如圖2所示，這個平臺就好比大腦，為智慧多功能燈桿采集的數(shù)據(jù)提供支撐，實現(xiàn)對智慧子系統(tǒng)終端的數(shù)據(jù)顯示、控制以及智慧運維，極大提升了智慧城市管理效率，有效降低了運營與維護成本。智慧多功能燈桿一體化運維管理平臺將依托于自身強大的綜合管理能力，實現(xiàn)對資產(chǎn)、人員以及流程的全方位管控。此外，應(yīng)用管理采用模塊化的微服務(wù)架構(gòu)，可根據(jù)客戶需求和未來的擴展應(yīng)用靈活快速擴展各種應(yīng)用功能。

3 結(jié) 論

智慧多功能燈桿集成了交通、安防、市政、照明、通信以及環(huán)境等設(shè)備設(shè)施，配合綜合管控，系統(tǒng)化和集成化云平臺管理，能夠有效提高社會資源的利用率和對社會的管理效率，促進街區(qū)有效更新，改善市容和市貌環(huán)境。隨著國家不斷推動新基建的落地，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市的建設(shè)以及5G的商用將不斷提速，智慧燈桿搭載的配套設(shè)施也將不斷更新和增加。伴隨的商業(yè)模式逐步清晰，智慧多功能燈桿的應(yīng)用規(guī)模也會快速增長。