智慧燈桿的功能應用

陳智宏，黃志文

（1.深圳市建筑設計研究總院有限公司，廣東 深圳 518000；2.深圳市體育館體育場運營管理有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引 言

智慧燈桿是一種高度集成多種應用的一體化燈桿，其功能包括智能照明、無線網絡、環境監測、安防監控、一鍵求助、5G 微基站、公共廣播、信息發布、物聯網基站以及便民充電等。智慧燈桿促成市政資源的“共享經濟”模式，不僅能減少城市桿體的重復建設，還有利于推動市政建設集約化、基礎設施智能化、公共服務便捷化以及城市管理精細化[1,2]。常見的智慧燈桿外觀及功能，如圖1 所示。

圖1 智慧燈桿外觀及功能

1 系統架構

智慧燈桿系統根據其功能及傳輸結構分為管理層、網絡通信層和感知交互層3 層的系統結構，系統結構如圖2 所示。

圖2 系統傳輸拓撲

（1）系統管理層與網絡通信層之間為管理級網絡，網絡通信層與設備層之間為現場級網絡。管理層位于系統的機房內，主要有相關的服務器、管理平臺軟件等，主要負責管理和分析上傳的數據，負責保障整個系統的運行[3-5]。

（2）網絡通信層主要采用光纖/4G/5G 連接方式，通過網絡負責與智能網關進行通信。智能網關上面帶有多路網絡接口及常規的485 通信接口，可接入攝像機、廣播、無線接入點（Access Point，AP）、一鍵報警以及傳感器等多種設備。對于感知層的設備方面，提供多種供電方式，如有源以太網（Power over Ethernet，PoE），方便攝像機及AP 的接入，帶12 V/24 V 交直流供電，可匹配市場上90%以上的設備。

智能網關安裝在燈桿的桿底，方便維護及組合，既美觀又便于安裝及維護，具體的外形及安裝方式，如圖3、圖4 所示。

圖3 智慧燈桿設備1

圖4 智慧燈桿設備2

（3）感知交互層，即末端的攝像機、廣播、基站、顯示屏等設備。

2 系統功能

2.1 智慧照明

智慧照明功能通過單燈控制器、集中控制器、光照度傳感器、多功能電表等以及智慧燈桿平臺實現路燈實時/分組開燈、關燈、調光操作；回路開啟，關閉操作；遠程監控路燈運行狀態、運行參數及用電量，當路燈運行異常時，上報故障并通知管理人員；可根據需求設置定時計劃、光感策略等，達到在滿足城市合理的基礎照明前提下，使道路照明節能最大化。

2.2 無線網絡

智慧燈桿通過在燈桿上安裝無線AP，使用2.4G/5G雙頻，對周邊實現Wi-Fi 信號覆蓋，支持多種入網方式和運營系統管理。無線AP 支持PoE 供電，設備的防護等級為IP68，可實現在戶外惡劣環境下正常工作。

2.3 環境監測

環境監測功能不僅可以實時監測周邊的環境的質量，包括溫濕度、噪聲、降雨量、光照度以及PM2.5 等內容，還可以在智慧燈桿的發光二極管（Light Emitting Diode，LED）屏上展示相關數據。

2.4 安防監控

在智慧燈桿上安裝一體化球機或槍式攝像機，可進行實時視頻監控，通過人臉、車牌、行為等多種技術，實現智慧監控功能；在緊急情況下，人們可以通過部署一鍵報警迅速與管理人員取得聯系、向管理人員提供具體的位置信息、使用攝像機遠程快速判斷現場情況，為各類緊急情況的處理節省時間；通過結合廣播、拾音器、報警器等智能設備及遠程管理平臺，實現智能預警，車牌識別、人臉識別、全景拼接以及槍球聯動等業務功能，提高公共安全服務效率，有效降低城市犯罪率，提升人民群眾幸福指數。

2.5 一鍵求助

在桿體上設置一鍵式的報警求助，通過智慧燈桿上的預留網關，可連接智慧燈桿或相關的報警平臺。系統支持雙向語音對講功能，可實現公安110 聯網報警，及時呼叫監控中心，得到援助。

2.6 5G 微基站

在燈桿上預留5G 微基站的安裝條件，解決了5G 微基站的電纜及光纖的線纜敷設問題。多桿合一，減少了路面上信號基站桿體的數量，同時降低了人工巡檢、運營管理等開支。

2.7 公共廣播

燈桿上安裝有源音柱，在日常可播放一些輕松的音樂，同時可發布緊急信息、通知、政務、新聞等信息，讓戶外或園區的群眾及時收到相關消息。呼叫系統可與智慧路燈上的視頻監控攝像機聯動，便于監控中心根據現場的具體情況，做出正確恰當的指揮調度。

2.8 信息發布

信息發布子系統通過智慧燈桿上的LED 屏、廣播音柱有序地播放信息，可用于發布政策宣傳、交通信息、應急信息、氣象信息、空氣質量信息以及噪音實時信息，也可用于發布商業廣告。

2.9 物聯網基站

在桿體內安裝物聯網基站，通過智能設施實現對交通設施、智慧井蓋、智慧垃圾桶、智慧消防以及智慧停車等公共設施的管理感知與數字化展現。

2.10 便民充電

在智慧燈桿的桿體實現了充電樁功能，汽車在停靠在旁邊的停車位時可直接充電。同時，系統具有實時計量計費功能，支持本地及后臺計費功能；支持離線及聯網運行模式；實時顯示已充電、充電時間、當前電壓、充電價格等信息及運行狀態；具有完善的短路、過載、過壓、欠壓、漏電、防雷、防盜、自鎖以及拔插插頭保護；支持多種不同的支付手段，支持專用集成電路（Integrated Circuit，IC）卡支付、手機App 支付、二維碼支付。

2.11 多功能燈桿管理平臺

智慧路燈管理系統為用戶提供了集智慧照明、視頻安防監控、Wi-Fi、一鍵報警、信息發布、公共廣播以及環境監測等功能于一體的綜合解決方案。在系統功能上，每個子系統既可獨立工作，也可通過網絡及邊緣計算等技術實現各子系統間的聯動，同時所有操作均可在后臺自動完成。多功能燈桿管理平臺根據用戶的需求搭配不同的系統，靈活部署，提供了標準的超文本傳輸協議（Hypertext Transfer Protocol，HTTP）應用程序編程接口（Application Programming Interface，API），以便其他數據平臺信息系統的調用，如圖5 所示。

圖5 多功能燈桿管理平臺

3 結 論

智慧燈桿作為一種新型的產品，通過一套系統平臺整合不同的設備，減少了各子系統的對接接口，以及平臺軟件的重復功能，達到了系統集成的效果。通過多功能智慧燈桿的功能介紹，能夠使用戶、設計人員更好地了解與應用智慧燈桿系統。