王洪亮
北京创安利市政建设（集团）有限责任公司 100106
摘要：
文章从智慧灯杆的定义和应用优势入手,主要探讨了智慧灯杆在城市道路照明改造中的应用及设计中遇到的一些问题,为日后工程深入应用智慧灯杆提供一些设计参考。
关键词：智慧灯杆;功能设计;配电设计;
引言：
随着物联网、互联网、云计算等新一代信息技术的广泛应用，智慧城市已成必然趋势，近年来智慧城市新政频出，我国各大城市掀起了智慧城市建设高潮。物联网技术逐渐应用到城市基础设施建设中，特别是与城市道路照明设施的关系日益紧密。
路灯是城市照明的载体，在市政道路设施中是不可或缺的设施，发挥着举足轻重的作用。探讨路灯灯杆通过运用通信互联网的功能，将功能照明、视频监控、交通管理、环境监测、充电桩、公共广播、无线通信等融为一体的智慧灯杆照明系统。同时对智慧灯杆配电问题进行探讨并以工程实例阐述，便于日后在海口市道路照明改造中推广应用，为市民的工作和生活带来便利。
1.智慧灯杆的应用
智慧灯杆在兼顾5G通信的前提下成功整合多项功能：充电桩、LED屏、气象监测、照明、治安监控、交通指示等，真正实现了“多杆合一”，根据不同的场景可以选择不同的功能配置。如：十字路口可采用高、中杆LED射灯作为照明，整合红绿灯、治安监控、气象监测等设备；社区路口可选择LED屏、气象监测、道路照明，监控等。一些特殊功能可根据落地区域的需求任意添加。道路周边的各类杆体统一规划替换成智慧灯杆后提高道路美观度的同时兼顾了新通信系统的配套，为5G各类场景的实现打下了坚实基础。
2.智慧灯杆的规划设计
2.1照明设计
道路照明需参照《城市道路照明设计标准》CJJ45-2015，根据道路类型分为三类如下表1所示：
注：
(1）表中所列平均照度仅适用于沥青路面。若系水泥混凝土路面，其平均照度值相应降低约30%
(2）表中各项数值仅适用于干燥路面。
(3）表中对每一级道路的平均亮度和平均照度给出了两档标准值，“/”左侧为低档值，右侧为高档值
(4）迎宾路、通向大型公共建筑的主要道路、位于市中心和商业中心的道路执行Ⅰ级照明
其中级别I与级别II目前居多。确定场景后，根据国标使用目前应用最广泛的LED灯具（几种级别的道路均可使用LED灯具，详见《城市道路照明设计标准》由于篇幅原因本文对灯具选择不再详述），进行下一步的照度分析。
设置覆盖道路宽度，灯杆支臂，杆高等参数后可以模拟出照度均线图：
表1机动车照明标准值
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上图为150WLED灯，灯杆间距30米，杆高10米，挑臂1米，道路宽度14米双向车道的模拟照度均线图。调整灯具大小以及杆距直至满足各项参数指标（实际规划根据规范，在满足照度的基础上调整间距以及灯功率，此处为应用举例），如下图所示。
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对比标准值可得出此参数配置满足照度需求。以上为两侧并排对称的方案，针对不同的环境和不同地区的要求需要对照明灯杆的位置做相应调整，如有机非隔离带的路段，通常灯杆安装于隔离带内，机动车道和非机动车道均需要做相应照度模拟。非机动车道宽度均小于机动车道，灯具高度可以适当下调，根据各地要求调整参数，模拟出最佳结果；对于双向机动车道的照明也可以采用交叉互补式的方式（即双边交叉排列），此种方式节约杆件的同时也兼顾到对面灯具的照度弱区；几种灯杆部署方式优缺点如下表：
表2灯杆部署方式优缺点对照表
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根据不同路面环境确定对应的照明方案，完成照明设计。
2.2交通、公安等公共设施的设计改造
完成照明设计后需针对现场需要整合的杆体做一次调研核对，如交通指示牌，红绿灯，大型路牌，电子警察（枪机）等归属交警部门管控，各设施尺寸，重量，标高等参数均需记录，对于新建杆体，枪机要求距离路口停车线25米左右，路牌下沿净空5.5米；另外球机一般属于公安管控，用于治安管理，常见于路口以及易犯罪区域，球机高度6米左右，挑臂3米。现场所有干系杆体记录完成后须找各相关部门统一核对协商，交通部门有相应的设计规划可以参考，对于治安监控需核对球机挂高及监控区域，此环节需要很大的精力去调研，以便杆体点位基础的确定。对于LED屏、环境监控及音响等设备视业主需求而定，各相关方要求均明确后才能开始智慧灯杆方案的设计。
2.3杆体设计
“多杆合一”涉及到多个设施的共建共享，杆体设计也成为智慧灯杆设计的重点，针对不同的环境和地区可分成外观、结构以及基础三个部分分别设计。
（1）外观设计
根据当地整体市政，结合品质办、风貌小组等相关市容市貌要求设计，包括杆体颜色，造型，铭牌位置，挑臂等。
（2）结构设计
包含杆体钢材规格，内外径，厚度，法兰尺寸以及各设施预留位置，挑臂固定方式等。
（3）基础设计
基础设计需考虑杆体的整体受力情况，根据自重及轴力、弯矩、剪力等计算其基础大小，考虑到智慧灯杆作为通信杆体的配套，因此建议参考通信杆塔的基础设计标准。目前基础设计大致分为三类：预制块、筏板和钢管桩，其中预制块和筏板开挖量较大，建设周期较长，投资略小于钢管桩，钢管桩基础建设周期短，开挖量小。鉴于智慧灯杆的立杆大多位于道路两侧人行道或者绿化带，开挖难度大，地下管线复杂，因此建议采用钢管桩基础作为智慧灯杆的杆体基础。
2.4管道设计
市政管道涉及面较广，智慧灯杆的设计离不开管道的整改和新建，严格执行当地建设局，市政等规定是确保配套建设的关键。首先要对整改区域原有管线进行摸排，多年的城市建设已积累了大量管线，很多管线资料已经缺失，这给摸排带来很大困难，建议咨询测绘局，市政等相关单位，获取管线资料，以便杆体点位基础的确定。
2.5智慧灯杆的功能设计
（1）智慧照明
智慧灯杆的照明功能主要由两部分组成：照明系统、平台软件。照明系统需要控制所使用的灯具具有更加节能的效果，平台软件需控制使灯杆更加智慧化。根据道路车流量或人流量、光照情况对路灯的开、关及亮度进行智能调控，保证亮度符合公共照明标准，又避免过度照明，可以延长灯具寿命，实现对灯具的遥控、遥测、遥信、遥视、遥调的“五遥”功能，将传统的人工巡检方式转变为系统主动告警，提升路灯日常运维质量与效率，减少人工巡检的成本和人力物力。
（2）视频监控
智慧路灯的视频监控功能需要在智慧灯杆上预留有安装插口或者接口，可以连接网以及供电系统和摄像机。视频监控功能一般用于智慧警务系统，这样可以方便与监控系统的实时管理监控。
（3）环境监测
智慧灯杆还具有一定的环境监测功能，能够实时监测湿度、温度、风速风向、噪音等。前期需要在灯杆上预留安装接口，便于远程集中管理与控制。
（4）充电桩
充电桩应在智慧灯杆路边有机动车停车位时设置，有效解决充电桩、充电站建设过程中征地难问题；在智慧灯杆路边有非机动车停车位时设置电动车充电桩，解决电动车充电的问题。人们可以通过扫码付费，同时该系统实现了对充电桩的远程监控管理。
（5）公共广播
智慧灯杆还可设置公共广播功能，需要前期在灯杆上预留一定的安装接口，后期可以把音频线插入灯杆，实现公共广播的接入同时实时集中管理。
（6）无线通信
智慧灯杆可以支持无线WiFi功能，通过前期预留安装接口便于网络设备的安装。实现路灯覆盖区域WiFi免费覆盖，方便市民出行、浏览网络等。
结语：
随着城市化的不断发展，智慧灯杆日后必将是一项重要的民生工程，符合“智慧城市”建设的高标准、高定位，能全面提升城市的建设水平及影响力。本文描述了智慧灯杆设计中的一些常见内容，为以后城市的智慧照明改造提供一些思路和见解，期待未来几年智慧灯杆能深入应用到城市的道路照明改造中，全面打造成为国际化城市。
参考文献
[1]GB50053-2013.20kV及以下变电所设计规范[S].
[2]GB/T50064-2014.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范[S].
[3]JGJT16-2008.民用建筑电气设计规范[S].