施贵烽
上海能电电力工程有限公司
摘要：目前，许多城市道路布局不科学，杆件种类复杂，各种标识牌设置混乱，合杆设计能够有效解决上述问题。本文主要论述了智慧合杆在智慧照明中的应用，使综合杆具备照明、监控、通信等多种功能，有利于建设和谐有序的道路空间，改善了城市环境品质。
关键词：智慧合杆；智慧照明；供配电系统
引言：现阶段，道路上的各种各样杆件种类严重影响道路景观，因此，要采取精细化管理，开展整治工作，而综合杆的概念便应运而生，达到一杆多用的效果，由于网络技术的快速发展，引入先进通信技术，可实现环境监测、无线局域网的功能，为市民带来方面。
一、智慧合杆特点
智慧合杆兼顾商业价值与附属功能，“多杆合一”是未来城市建设的发展趋势，该理念已经在国际上广泛应用，但我国对此在处在初期阶段。路灯属于城市的公共基础设施，沿着道路均匀分布，拥有固定位置，要配备相应的设备安装支架，便于集成其他智能设备，还可以融合广告、节庆灯饰、花饰等。
智慧合杆具有供电电源、位置两方面优势，遵照“共建共享”的理念，结合各种先进技术，收集照明、气象、环保、交通流量、违章信息等各种行业数据，再进行传输或发布，构建成一个智慧感知网络。
二、智慧合杆在智慧照明中的应用
（一）智慧合杆方案
将路灯灯杆作为主要载体，全面考虑供电、照明、通信、交通指示牌、信号灯、预埋管道，达到互联互通的效果，符合未来发展形势，预留相应的管孔、荷载与接口，运用新技术，尽可能的减低杆径，加强安全性，便于设备的日常维护与管理。
1.智能交通合杆
长悬臂类设施的长度约为3.5至16米，因为悬臂较长，上面设施很重，所以，在悬臂和立柱之间使用法兰相连，悬臂材质选择Q420。短悬臂类设施的长度不超过3.5米，因为悬臂较短，且不用承担较大的重量，则可选择抱箍、滑轨的连接方法，悬臂材质选择Q345[1]。
2.标志牌合杆
大型交通标志重量大、迎风面积大，故使用多悬臂式的安装方法，小型交通标志使用信号灯悬臂安装方法，单柱式交通标志采用柱体立柱安装，一般情况用标准卡接件连接，自重小的信息牌可用抱箍的方法连接。
在设计智慧合杆过程中，要尽量整合道路既有路灯和小型交通杆件，现阶段，国家针对道路设计中合杆方面的规范较少，需要自行摸索。要加强道路交通标志物的辨识度，对于设置位置灵活的标志来说要将其合杆，而位置固定的标志要和路灯杆合杆。设计人员在设计路灯杆位置过程中，要尽量将路灯杆设置在位置固定的设备周围，便于合杆。
要避免出现重复建设的情况，会导致工程投资增加，不要让各种设施互相遮挡，影响美观性，注意电源接引，会导致供电电缆浪费，安装位置冲突，所以，应规划好通信线路。其金属外壳要能够适应各种恶劣的外部环境，可持续有效联网，保证无间断连续工作。
（二）杆体设计
关键构件使用Q420B钢材和8.8级高强度螺栓。采用自动埋弧焊接法，使用热镀锌进行表面防腐处理，保证表面的光滑平整，不能有起皮、斑点等问题，锌层厚度超过80um，可抵抗36m/s的风力，至少可使用30年。
要对表面进行喷塑处理，厚度超过100um，杆体呈直线，需一次成型，钢杆焊缝应平整光滑，焊缝凸出位置的平整偏差要小于一毫米，保证杆门的平整光滑，加强切割后局部，高于原整体杆的强度[2]。
综合杆要拥有互换性与拓展性，能够达到远距离安装设施的要求，在杆体上面设置安装位，保留一定的穿线空间，要对预留孔进行打磨，清理毛刺、锐边，具备防水能力，设计连接件要更加灵活，和挂载设备重量一致，对各系统要采取物理隔离的方式，防止设备之间互相干扰，确保设备的正常运转和信传息输的安全性。
借助LED/LCD信息发布屏实现多媒体信息发布，在智能合杆的控制系统中设置接口，驱动LED/LCD，通过光纤链路下载与确认信息数据，能够发布文字信息、视频图像、图片等各种信息，要对信息进行集中管理，针对不同的数据提供独立的数据通道，进行隔离，提高数据上传效率。
LED照明系统和公共广播、视频监控、环境检测等系统公用电源、网络通信、灯杆，可免于重复建设，灯杆下方设置边缘网关，将数据集中到边缘网关当中，解析数据后达到互联互通。通过环境传感器能够检测出PM2.5,超标后，及时告知市民，上传数据至云平台，当消防栓检测系统、地磁检测系统将预警信息传输至智慧路灯的边缘网关，再将信息公之于众。
智慧路灯还具备检测能耗的功能，甚至能够检测出单灯能耗。借助数据接口和能耗转换板实现对数据的收集、整理、分析、传输，展示电压电流情况，在出现异常情况时，及时进行报警，利用大数据技术分析历史数据，根据时间、区域等要素找到能耗、开启方案的联系，为精细化管理提供参考。可利用云平台提供通信和收集数据的后台服务。
智能路灯中还配备了报警按钮、监控摄像机、语音对讲系统。电子警察监控装置可自动调整摄像头方向，对道路现场画面进行实时传输，可识别人脸、车牌，其中的水位检测系统可以监测到道路上的积水，当积水已越过警戒水位，以广播的形式通知行人和车辆注意避让。
（三）供配电系统
其他设施和照明设备的工作时间有所差异，照明设备只在夜间开启，而智慧设施要全天开启，供电方法包括单电缆供电与双电缆供电两种。
1.单电缆供电
全部设备都使用一根供电电缆，并且24小时供电，运用NB-IOT方式控制灯具，要建设路灯控制终端，能够按照每日的日出日落时间控制灯具的开闭，在0-5时，道路行驶车辆较少，要适当减小光源功率，达到节能的目的。
2.双电缆供电
其他设施和照明设备使用两根供电电缆，利用区域控制器或天文钟控制器控制灯具的开闭。利用区域控制器控制可远程控制，在0-5时，道路行驶车辆较少时减小光源功率，达到节能的目的。两种方法各有利弊，单电缆供电方式的照明可靠性差，不便于进行养护，双电缆供电可靠性高，维护方便，但投资成本较高。
路灯照明系统通常使用预装式变电站进行供电，高压侧配电柜使用环网柜。进线开关使用组合电器时，要在电源侧放置隔离开关，同时符合相关设计规范，在检修时要有明显的断开点，可以保证安全[3]。
照明负荷的等级普遍是三级，使用链式配电的配电模式，变电站处于负荷中心和主要道路的交叉口，沿着道路方向敷设照明电缆，各供电回路的供电半径要根据回路压降、断路器灵敏度来测算，供电半径原则上不大于500米。低压负荷主要是智慧设施、路灯照明，一般情况设计容量为50KVA,广告照明、交通信号系统属于预留负荷，供电半径原则上不大于500米。弱电工程包括无线通信、视频监控、环境监测等模块，还要铺设通信保护管线，防止日后重复开挖。
（四）通信系统
联网系统网络层可支持IP协议，传输层支持TCP协议。智慧合杆和监控中心通过光纤传输数据，通信方式为星型传输，有利于设备维修，增加信号强度。实现路灯周围区域的无线网络覆盖，便于市民随时浏览网络。可进行透明传输，拥有软硬件自检技术，可实现故障自修复，断线可自动重连，支持web升级。以极强的边缘计算能力，让信息采集、执行、分析变得更加高效，配备Arm架构高端处理设备，拥有Linux系统可进行二次开发，外接单灯集中器，实现单灯集中管理，支持APN/VPDN数据安全传输。
三、智慧合杆的未来发展
5G时代的来临，物联网的诞生，让信息的共享与流通更加方便，所有数据都以网格化、平面化的形式传输，摆脱“信息孤岛”的窘境，在这种背景下，才能实现智慧城市。5G是一项技术利器，创新应用模式，丰富智慧城市内涵。
若想达到数据互联共享，会用到多种智能系统，各个系统中都要用到相应的传感器与智能设备，要将所有设备连接在一起，以供系统使用，构建一条总线连接各种设备，在数据互联共享的基础上，利用自身的平台系统，处理数据，从新视角分析各种感知信息，多方互联的方式会产生多个数据分析维度，有利于挖掘深层次的信息，完善智能控制。
智能合杆可以促进智慧城市的建设，应构建完整的感知网和智能化系统，要设置规范化的机架和信号连接总线，各灯杆都能够安装智能设备，可以大幅度减少安装成本，强化智能系统的建设效率。合理的系统建设模式可提高各智能系统间的互操作性，实现系统间的有效合作。
智能合杆可应用在校园当中，近些年来，校园安全事件频繁出现，传统的技术与管理方式已经难以很好的保护师生的安全，而利用智慧灯杆可有效解决这一问题，其中安装安全监控网络和智能报警系统，能够覆盖教室、食堂、宿舍等关键场景，对出入人员进行监控，支持远距离管控，学校要定期对LED屏、广播等音视频内容进行整改，借助移动通信模块，实现网络共享，师生在经过身份识别之后，便可畅享高速网络，告别慢速网络，为生活学习带俩全新体验。要提倡绿色环保，重视校园中的教学环境和空气质量，环境监测传感器能够对校园空气质量进行检测，采取有效措施优化校园环境。
结论：在进行城市道路改造工作中，要具有一定的前瞻性，要提前进行仔细的调研，充分考虑智慧城市的发展需要，不可使用陈旧落后，和城市格局不符的设施，从以往实力经验来看，智慧合杆可以解决智能化设施的设置问题，既节约了工程成本，还加强了道路景观效果。
参考文献：
[1]赵越,高旭鹏,路坡,等.量子点白光LEDs及其在智慧照明中的应用[J].液晶与显示,2021,36(01):187-202.
[2]高艳.LED智慧照明系统在工厂照明中的应用[J].光源与照明,2020(12):33-35.
[3]师丽强,潘骁.智慧灯杆在公园夜景照明中的应用[J].现代建筑电气,2020,11(08):25-27.