中船重工海为（新疆）新能源有限公司 新疆乌鲁木齐市沙依巴克区 830000
摘要：随着我国经济的转轨和社会转型的不断深化，以及物联网应用技术的不断发展，智慧城市更需要一套整合安防系统、社会治安视频系统、智能交通等系统，架构云计算平台，实现数据整合、集成应用的新型智慧型公共区域应急管理体系。路灯遍布城市每个角落，具有分布广、布点均匀、接电方便等优势，是智慧城市系统的最好载体。智慧路灯系统就是将智能调光、视频播放、安防监控、一键求助、语音对讲、公共广播、WIFI热点、RGB氛围灯、5G基站、充电（汽车、手机）系统等技术高度集成，具有信息采集全面化、数据整合一体化、实战应用集成化、系统建设集约化4大特点的路灯照明系统。
关键词：智慧路灯；智慧城市；融合灯杆
引言
为了提高城市生活质量，近年来各大城市开始着力于建设智慧城市。智慧路灯作为基础设施的重要部分，具有分布广、布点匀等特点，是各种硬件设备和信息流的理想基站，将助力城市的智慧化建设。为了降低从生产到应用的各项成本，智慧路灯需要具备应用场景广泛、寿命长等特点，同时适应复杂的自然环境和社会环境。智慧路灯的寿命通常能够达到20年以上，随着技术发展，以智慧路灯为载体的硬件更加多样。然而目前大多数的路灯没有足够的功能扩展接口，使其适应社会环境的能力大大降低，因此灯杆的功能可扩展性以及各硬件的易拆装性应当得到重视。此外，为了适应恶劣的自然环境和多样的社会环境，智慧路灯应当具有结构稳定性，表面耐腐蚀性，适应社会的外观风格等特点。
1智慧路灯系统概述
智慧路灯系统是信息化技术渗透于城市照明系统的具体表现，它改变了传统路灯需要人工操控的特点。智慧路灯承载了多种使用功能，如交通远程监控、公安远程监控、污染物远程监测、LED信息发布等，它以信息技术为载体构建了一个自动化、智能化、系统化的路灯服务系统，从而满足城市照明多样化的功能需求。智慧路灯系统还能对相关数据资源进行整合，它是由前端设备、通讯传输设备以及后端数据中心三大模块组成。前端设备是由多个不同功能的传感器、摄像头、音频设备和LED屏等设备组成。各类传感器是感知环境状态的主要设备，能够实现对数据信息的收集；高清摄像头可实现对前端音视频、图像等的实时收集；音频设备的主要功能完成对各项音频广播的操作；LED屏是展示图文、视频等的主要载体。通信传输设备是负责接收前端设备数据信息的主要设备，并将接收到信号加密处理后上传至数据中心。后端数据中心是集各种服务器、系统平台、监控中心等多种管理功能为一体的平台，负责数据的查询、接收、处理等。
2智慧路灯的设计与思考
2.1智慧路灯杆杆体及基础设计
智慧路灯项目中，虽然最终采购的杆体样式通常由甲方确定，但仍然需要重视杆体设计。智慧路灯杆体设计，主要表达灯杆高度、臂型（单臂或双臂）、臂长、灯杆挂载智能设备种类及安装高度等重要信息。上述前三点与普通路灯灯杆设计相同。智能设备的安装高度与其功能、设备间的相互影响有关，同时兼顾美观。通常移动通信设备（如5G微基站）、气象环境监测设备安装于灯杆顶部，公共WLAN设备、交警或治安摄像头、交通信号灯、信息发布屏、公共广播安装于灯杆中部，多媒体交互终端、一键呼叫、充电设备安装于灯杆底部。特别要注意，采用支架安装的智能设备，如果朝向机动车道，不应进入道路建筑限界，如果朝向人行道，需要保持适当的高度，以防行人意外碰撞，信息发布屏还应考虑视距及树木遮挡问题。智慧路灯杆体结构一般需要提出荷载、抗风、防腐等关键要求，杆体材质、杆径、壁厚一般不作硬性规定，由供货方经过校核后确定。杆体载荷除集成现有功能设备荷载外，还应适当增加冗余荷载设计。
智慧路灯杆体设计有两个细节需要注意：（1）为保持杆体整洁美观，杆体建议具备防粘贴功能，防粘贴区域不低于2.5 m；（2）重要道路两侧杆体通常需预留挂载国旗、灯笼等装饰物的挂件，采用何种形式可与使用单位协商。智慧灯杆基础不能盲目采用同等高度普通路灯基础，需要考虑挂载智能设备所增加的荷载，经结构专业计算后确定。
2.2终端设计
对于整个智慧路灯系统而言，终端设计模块是最基本的设计内容，不仅承担了整个基础架构的感知任务，还能借助对应的平台完成前端信息到后端平台的信息查询、数据控制等工作，最大化提高了智能路灯系统物联网应用体系的时效性。（1）主控核心单元。主要是借助高性能的核心板，建立完整的主控平台，并且能配合物联网技术对智能终端系统中的各个单元予以智慧，相较于传统的单片机结构，主控核心单元应用的核心板能大大提升拓展性，并且配合技术应用要求建立更加完整的前端开发机制，维持综合应用效率。（2）通信控制单元。一般而言，要借助LTE多模建立控制模式，特别是在5G技术不断发展的时代背景下，融合5G技术建立物联网模式下的MQTT协议，就能打造前端和后端平台的互联通信模式。通信控制机制应用综合技术结构，能大大提升上行效率和信息传输水平，配合对应的无线AP模块，就能在Wifi环境下建立信息共享结构。与此同时，通信控制模块能更好地实现数据的富集和处理，维持热点共享，提高数据应用综合效率。（3）电源基础控制单元，能结合供电设备完成各个基础结构的供电处理，并且维持设备运行的稳定性，与此同时，配合电流参数、电压参数的检测机制，若是检测出异常信息，就会直接向核心板模块完成告警处理，有效提高应用效果。（4）LED控制单元，顾名思义是对LED进行直接控制的单元，着重完成开断处理和亮度调节，有效维持整个前端应用效率。此外，还要配置对应的传感设备，在实时采集信息和数据的同时，保障后台处理的同步效果。
2.3路灯智能调光与控制系统设计
道路照明灯具采用LED路灯，各道路路灯功率、杆高及间距等根据《城市道路照明设计标准》CJJ45-2015进行设置。路灯灯具安装有单灯控制器，对路灯单灯进行开关控制、亮度调节及信息采集。路灯照明专用箱式变电站设置集中控制器，单灯控制器与路灯集中控制器通过电力载波通信传输的方式，通过供电电缆传输数据。集中控制器通过自身配备的2G/3G/4G无线通信设备与管控中心软件连接，实现照明智能化远程管控。集中控制器通过传感器实时采集照明设备的电压、电流、电量等数据，监测交流接触器、断路器、熔断器等保护器件的运行状态，并将监测数据上传至管控软件分析、处理和显示。管控中心根据城市景观照明路灯的照明需要，为其量身制定开关灯时间预案，通过制定合理的亮灯时间，有效杜绝照明早开晚关事情的发生，免去繁琐人工调校工作，通过管控系统精确控制获得最佳节电效率。路灯智能调光系统具有遥控、时控（经纬度控制）及手动控制三种控制方式。
结语
智慧路灯作为智慧城市的重要部分，随着智慧城市智慧照明等概念的推广和人工智能、5G通信等技术的发展，其需求将增大，应用场景也将更加丰富。智慧路灯的创新和设计可以从外观风格、结构设计以及表面处理等重点方面进行，提高智慧路灯面对自然和社会环境的适应性以及在功能扩展方面的规范化，降低生产到应用的各环节成本，为智慧城市建设提供有力支持。
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