广州宏达工程顾问集团有限公司 510663
摘要：本研究建设的智慧灯杆及智慧公交站台（包括新建及改造等），是将部分新建的电警抓拍杆、视频监控杆、信号灯杆、车行诱导屏及道路标志牌进行整合；多合一杆件以智慧灯杆为基础，根据设备挂载智慧设备需求进行定制；在提升城市道路空间景观和品质基础上，实现道路杆件设施的集约化建设和社会精细化治理。
关键词：智慧灯杆；智慧公交站台；智慧管理平台
本项研究可利用于智慧灯杆智慧公交站台项目全生命周期、全过程的技术参考，提供该类项目建设内容、技术标准、设计规范文件，适用于政府投资、业主单位（代建）、资金平台公司、设计院、系统集成公司等单位建设智慧灯杆及智慧公交站台技术标准需求指引，适用于住宅园区类、城市广场、科技园、市政道路类项目规划设计、实施技术方案、产品定位。
一、前言
以智慧灯杆与智慧公交站台系统为核心，面向“建设管养、运行效率、出行服务、交通安全”四大痛点，应用5G、车路协同、视频AI等新技术，适度超前布局交通感知、运行管控、出行服务等智能基础设施，为市民提供美好的出行体验，为政府提供精细的治理手段。创新智慧灯杆与公交站台建设管理模式，提升一体化运营水平，打造明快的城市道路空间及完善的智慧标识系统，使城市空间更通透开阔、道路更加顺畅、行人更加舒适。本项目研究智慧灯杆及智慧公交站台系统建设有十分重要意义，涉及社会经济、民生、政治、人身安全及与生活息息相关。
1）创新路灯建设管理模式，提升一体化运营水平，应用人工智能和深度学习技术，实现“人、车、路、事件、状态”全息感知，实现对道路智能设备和静态设施的集约化管理；
2）变革道路交通调控手段，提高整体通行效率，针对信号灯控路口，信控方案与交通需求相匹配，基于车流量、排队长度、车头时距和行人检测，实现路口绿波协调控制、拥堵防溢控制，提升路口运行效率；
3）打造人性化的在途体验，提升交通服务品质，打造智慧公交站台，提供全面精准的交通及城市地理信息服务，实现“候车亭”到“公交为核心的城市公共服务站”的转变；
4）构建全域安全防控体系，强化交通安全管理，以智慧灯杆为载体，挂载电警、广域雷达、视频AI监控等，对超速、违停、压实线、跨线行驶等交通违法行为的实现全程监管；
5）以平台统领智慧道路建设，构建智慧化管理平台，从出行效率、可管控、可服务、可警示等4个方面全方位多角度实现数据驱动下的精细治理。
二、项目背景
通过技术指引首次应用于三龙湾大道及相连道路综合提升工程（智慧工程），该项目位于南海三龙湾高端创新集聚区，是佛山市践行新发展理念、实现经济高质量发展的重大引擎，也是佛山参与粤港澳大湾区建设的重要平台和战略抓手，随着广州南站等大型枢纽的运营，三龙湾高端创新集聚区的开发迫切需要打造一条门户大道，展现三龙湾独特的发展价值。三龙湾大道横贯三龙湾核心区，结合港口南路、林岳大道连接广州南站枢纽及禅桂核心区，是三龙湾片区对外门户、智慧大道之首选。为配合三龙湾片区的开发建设，改善道路行车、行人条件，营造良好的生态环境，提升城镇环境品质，对三龙湾大道（魁奇路东延线）、港口南路进行智慧提升。
随着城市人口和汽车数量的增长，城市交通拥堵问题日益严峻，根据现状道路交通设施调查结果，三龙湾大道的道路交通设施主要存在如下问题。本次建设的智慧灯杆及智慧公交站台系统也是解决如下情况。
1）城市各条道路杆体林立，影响美观，城市各主要干道交通路口各类杆件繁杂，不仅影响城市美观，甚至影响行人安全及车辆行驶；
2）传统管理，效率低下，现有道路管养、交通执法和安全应急主要采取传统的管理模式，普通存在人手不足、问题发现和处理不及时、监管手段匮乏、执法和取证困难、维护成本高等问题；
3）各主为政，道路信息孤立，信息基础设施集约性差，采集数据由各职能、使用部门独立管理，形成信息孤岛，导致交通全局控制效率低下，城市道路信息化、数据化和智能化发展程度差；
4）多头建设，浪费资源，各部门根据自身需求独立建设道路设施，不仅造成财政资金的浪费，而且造成重复开挖，占用了土地、社会公共资源；
5）未来5G商用与车路协同技术战略，困难重重，5G网络需求巨大，这些都基于智慧灯杆及智慧公交站台系统的建设及布局；
6）在解决城市拥堵问题上，发展智慧公交站台，提供实时的公交与城市信息服务、监测客流分布、安全监控预警，提升公交使用体验运筹及优化公共交通设施成为了解决交通拥堵的主要手段。
三、项目拟解决问题及技术方案
针对佛山三龙湾大道及相连道路综合提升工程（智慧工程）项目展开智慧路灯及智慧公交站台研究，涉及项目建设拟解决关键问题、建设的智慧管理平台、前端智慧设施及技术方案等内容。
1、项目拟解决的关键问题
1）如何设计桥梁段的灯杆基础及配套管道，确保安全可行并节约投资？新建的智慧灯杆相比传统灯杆增加了较多智能模块，杆件尺寸、壁厚及重量都相对增加；
2）如何针对智慧灯杆设备、数据格式多样性，实现统一接入、快速接入？智慧灯杆上的智慧模块种类多、品牌广、数据格式多样，传统的数据传输方案时延高、丢包率较高；
3）如何做好与市、区各级部门、管线单位、产权单位的的复杂沟通协调工作？项目建设涉及使用部门多，如政数局、交通局、交警支队、水务局、公路管理站、供电部门等，还涉及管线单位；
4）如何进行智慧设备的组网设计，确保网络可靠性？智慧道路的前端感知数据传输与智慧照明、诱导屏、信号灯等控制都依赖于稳定的网络传输；
5）如何进行智慧灯杆的杆体设计与多杆合一，实现杆体内部空间紧凑利用与外部挂载设备模块化，满足5G预留与可扩展要求？
6）如何设计最合理的智慧管道的孔数、孔径及数量，在满足各部门使用需求的同时，保证未来的拓展预留？地下管道是前端设施取电取网的重要载体，是建设智慧道路不可或缺的重要基础设施。
2、技术方案
为把三龙湾大道、港口南路道路照明的设施更加智能、服务更加便捷、管理更加精细，本次建设智慧灯杆智慧赋能多维度内容，包括：1）智慧照明模块，2）全息监控，采用400万像素星光级智能球机，3）可变信息屏，4）边缘计算网关，5）智慧配电模块，6）环境及气象监测，提供PM2.5颗粒浓度、PM10、S02、NO2、CO、O3气体、温度、湿度、噪声、风向、风速、气压、雨量、能见度等检测，符合环境局要求，7）车路协同，在路口的智慧灯杆上布设车路协同路侧设施，支持与移动车载设备之间的双向通讯，实现车路协同控制，8）5G基站，5G微基站的广泛覆盖。
1）智慧设施布设方案
智慧道路多合杆在满足智慧照明的前提下，需要根据应用功能场景的变化选择和组合功能模块。在实际布设中应根据不同的场景选择合适的功能，可参考下表：
表 1.1 智慧灯杆模块布置方案
.png)
表 1.2 照明设计标准
.png)
2）智慧公交站台建设方案
项目建设有4对智慧公交站台，主要通过智慧公交站台、公交智慧控制和便捷的公交接驳服务来打造人性化的在途体验，提升整体出行品质。智慧公交站台可提供实时的公交与城市信息服务，营造舒适的候车环境，提升公交使用体验；借鉴国际经验，本次设计的公交站的改造要实现从“候车亭”到“公交为核心的城市公共服务站”的定位转变。
智慧公交站如能提供完善的城市与交通信息服务，提高出行时间可靠性，方便市民合理安排候车时间。功能概念如下：
（1）通过公交电子站牌或二维码提供公交车出发、到达、候车等信息服务；
（2）提供舒适、人性化的候车体验，提升公交吸引力；
（3）提供多元化城市公共服务；
（4）运营设备智能化，辅助公交运营监管与精细化运维；
（5）多模式出行信息融合；
（6）POI信息，显示POI推荐服务、优惠等信息；
（7）站台监控，通过视频监控进行公交站台的治安监控；
（8）交通事故展示预警。
四、智慧灯杆及智慧公交站技术标准
本项目以最新的智能化、信息化、智慧化手段，实现智慧照明、视频感知、信息发布等相关功能的有机整合，实现设备的集约化管理、道路全息感知、道路险情预警、环境监测评估和交通控制泛在互联等多元化功能；智慧公交站，基于车路协同路侧设备构建车辆与智慧路杆的通信链路，结合公交车行驶状态和路段信息给出建议行驶速度，准确实时显示预警信息（道路施工、积水、拥堵、事故、限速、管制等），并进行语音播放提醒，引导后方车辆分流，避免拥堵、违章和二次事故发生。
1）以智慧灯杆为载体，集杆体、设备箱、管道、电力和网络于一身，通过“多杆合一”、“智慧物联”，整合各部门需求，超前布局道路智能基础设施，实现状态全面感知、信息融合协同、运行综合管控，构建智慧道路系统。
2）1+N管理体系，一个道路综合管理平台，N系统整合、多维应用（包括智慧公交站台），照明系统、天网系统、环境监测系统、车路协同系统等多系统融合，打破原有独立系统信息收集单一、响应设备单一、部门联动效率低下的弊端，实现一个平台、N系统综合、多维应用的城市管理新生态。
3）智慧灯杆按需分类，形成多元素组合。
4）多杆合一，做为道路杆件合杆平台，统筹各部门道路杆件建设和整合需求，整合周边10m以内人交通设施、市政设施以及科技便民设施等，实现多杆合一和一杆多用。
5）智慧物联，整合交通、交警、城管和公安等部门需求，集成各种功能感知设备，实现“人、车、路、事件、状态”全息感知，实现对道路智能化基础设施癿集约管理。
6）受力分析，从荷载分析，智慧灯杆受力是普通路灯杆的5~7倍，即使仅仅增加通信基站，智慧灯杆受力就是普通灯杆的4.2倍。常规普通灯杆按极限强度设计的承载不了基站，需要增加智慧灯杆的顶颈、底颈和壁厚，才能达到设计标准。
7）智慧灯杆投产建设分析，大体有如下问题。
（1）普通灯杆只有照明灯具，迎风面积小，采用Q235钢板，纵缝熔深≤60%，使用热镀锌板焊接后直接喷塑制作而成；
（2）智慧灯杆整合各种道路杆件，挂载多种功能设备，智慧灯杆的杆体受力将远大于普通灯杆；
（3）材料要求，建议采用高强度钢材Gr65，屈服强度≥ 450MPa，抗拉强度≥550MPa，根据国家规范，受力结构分析，宜采用有形成十二边形以上的锥形杆型制作智慧灯杆，节约钢材，绿色环保；
（4）技术要求，杆体环向焊缝、焊缝饱满、光滑、强度好，达到二级焊缝质量等级；杆体纵向焊缝熔深率100%，杆体表面热镀锌后静电喷塑处理，钢板厚≤ 5mm时热镀锌锌层厚度不低于65μm，钢板厚≥5mm时热镀锌锌层厚度不低于86μm。
.png)
图 1.1 智慧灯杆受力分析
结语
通过三龙湾大道及相连道路综合提升工程（智慧工程）高质量案例技术标准研究，项目的建设符合国家部委及地方政府对智慧灯杆智慧公交站台相关规划的要求，项目的高质量成功落地对社会生活、政府城市治理、产业升级、政策导向及学术交流给予示范性作用。
本项目建成后与公交枢纽及交通等相配合，更好的为三龙湾片区及周边居民出行服务，同时吸引更多居民、产业入驻片区，有利于当地第二、第三产业的发展，为国民经济的健康快速发展做出贡献，改善当地居民生活水平和质量。为国家、行业、各参与该类项目规划设计和建设企业制定智慧灯杆及智慧公交站技术标准规范化指引文件。
参考文献：
[1]广东省标准智慧灯杆技术规范.GD-DBJ/T 15-164-2019.广东省住房和城乡建设厅.2019-09-01发布.
[2]广东省信息基础设施建设三年行动计划（2018-2020年）．
[3]深圳市地方标准.DB4403/T 30-2019.多功能智能杆系统设计与工程建设规范.2019-09-23发布.
[4]三龙湾大道及相连道路综合提升工程（智慧工程）项目批复资料.（项目代码2019-440605-48-01-057615）．