劉友泉 杭州市亮燈監(jiān)管中心
韓明清 杭州市城市管理委員會浙江省照明學會
一、背景
目前全國盡管已有多個城市宣布開展智慧城市，在交通、城管、醫(yī)療、社區(qū)方方面面都有提案、試點和值得借鑒之處，但普遍缺乏全面感知、缺乏大數據支撐，也致使至今未見一處完整、統(tǒng)籌且落地的有序發(fā)展的智慧城市建設。在城市照明路燈桿上運用信息化方式，實現環(huán)境監(jiān)測、無線…Fi、視頻監(jiān)控、電動汽車充電樁以及各類傳感設施的接入，為城市管理的互聯網應用提供網絡通道，可以為智慧城市其他項目的落地打好物聯網基礎，有效解決了城市資源整合的難題？
基于路燈桿上的信息化建設具有分布面廣、布局均勻、易取電等特點，是智慧城市建設中最佳的可實施方案之一，涉及市政設施、城市規(guī)劃、亮燈、道路等與民生息息相關的各個方面，具有明顯的社會公益特性。
二、系統(tǒng)整體設計
2.1系統(tǒng)框架
多功能綜合路燈桿信息化應用系統(tǒng)主要由以下部分組成：路燈燈桿、城市WiFI網絡、物聯網、智慧城市信息與服務云平臺、智慧城市信息服務中心和智慧城市云平臺運維中心等等。具體見圖1。
圖1城市多功能燈桿信息化應用系統(tǒng)組成 綜合利用信息化網絡系統(tǒng)以路燈燈桿為載體，用來實現燈桿上承載的WIFI網絡等各種功能通信聯系、數據轉存和路燈的智能控制。
城市WiFI網絡是利用多功能燈桿打造的城市專用WiFi網絡。該網絡提供三個最基本的服務：1、對民眾開放，提供免費…F1上網和市政信息查詢；2、對城市管理工作人員開放，提供城市管理專網服務；3、對燈桿上承載的相關設備開放，提供數據傳輸服務（物聯網），如監(jiān)控攝像頭的聯網服務等。
多功能燈桿物聯網是整個方案的網絡感知層，包括燈桿上的基礎傳感設備、單燈、開關箱、充電樁等設施，運用大數據分析電源、照明信息、充電信息等，通過建設數據倉庫，進行數據挖掘、數據轉換。多功能燈桿物聯網充分利用有線和無線的一切可能獲得的通信網絡資源實現桿上感知器與上層應用的通信。有線主要是電力載波、光纖通訊，無線主要是通過城市WiFi網絡。第一步將物聯網感知層的數據通過通倍網傳至對應的應用服務器上，服務器將對應數據推送至對應部署的子應用服務端，運用公網通訊方式，將相關數據信息進行數據分類，傳輸到燈桿上各種功能的上層使用對象。
2.2網絡及信息安全設計
智慧城市建設涉及到市政、民眾、宣傳等人們日常生活相關的各個層面的信息采集和共享。因此，網絡和信息的安全是智慧城市網絡建設過程中的首要保障。
2.3網絡安全
在網絡安全設計的總體考慮如圖2所示，遵循下列設計原則：
l)網絡的接入部分必須設計成私有網絡。即多功能燈桿之間的互聯，以及與外設之間的互聯（物聯網）都必須使用私有網絡。
2)城市WiFi的接入部分必須設計成私有網絡。
即城市WiFi網絡必須通過云計算中心才能與互聯網連接，保證網絡接口物理隔離。
3)城市WiFi與公共傳輸網絡的接口必須受到物理安全保護。
4)網絡管理和應用終端必須受到網絡保護，如通過DMZ、防火墻隔離，保證互聯網連接安全。
2.4信息安全
系統(tǒng)的信息安全總體方案如圖3所示。
設計遵循如下原則：
l)信息處理按固定域劃分：多功能燈桿私網接入域、云計算安全域和辦公安全域。域內信息處理受物理網絡范圍限制。
2)域和域之間的信息交流必須通過VPN或移動專用APN服務。
3)所有通過網頁實現的網絡管理活動必須使用SSL加密保護。
4)手機APP的開發(fā)必須遵循數據“沙坑”隔離開發(fā)原則，保證移動APP服務之間信息隔離。
三、智慧城市運營管理
3.1智慧城市信息與服務云平臺
智慧城市信息與服務云平臺采用通用計算機服務器和虛擬機實現。根據實際建設環(huán)境，該云平臺可通過阿里云、華為云等云服務實現，也可通過企業(yè)或政府自己的云服務數據中心實現。根據實際物理資源和IT人力資源條件，方案中的云平臺也可根據業(yè)務采用混合實現手段，如網絡服務放在服務云中實現但把視頻推送服務平臺放在當地的數據中心中。
3.2智慧城市網絡運維中心
智慧城市網絡運維中心是整個網絡基礎設施的一部分，是網絡運維的技術保障部門。該中心獨立于智慧城市信息服務中心。該中心的核心任務是保障智慧城市WiFi網絡的安全、可靠、穩(wěn)定地運行。
3.3智慧城市信息服務中心
智慧城市信息服務中心是智慧城市系統(tǒng)的對外服務部門，對外服務的窗口，負責各個分系統(tǒng)昀使用和信息發(fā)布，如城市照明的管理，經濟效益評估等。該中心也負責新業(yè)務的需求開發(fā)，促進智慧城市網絡的發(fā)展等。
4路燈桿綜合利用信息化網絡系統(tǒng)試點成效
201 5年，杭州市城管委牽頭，在杭州市黃姑山路，利用現有路燈管網，進行路燈桿綜合利用試點。共計安裝了1套快充充電樁，2套慢充充電樁，2套視頻探頭，3個免費
WIFI熱點，2套信息推送屏以及改造了18盞路燈燈桿（光源更換為LED）。 利用該試點，對路燈桿綜合利用信息化網絡系統(tǒng)進行了實測，實測結果如下：用戶在多功能燈桿300米范圍內，可進行無線WiFi體驗，網絡較為穩(wěn)定?？斐洌▋H白天使用）平均每天達次0.526次，高峰期達5次，慢充平均每天達次2.86次，高峰期達7次；市民免費WIFI熱點上網達人次1.5次／天；推送“五水共治”“垃圾分類”等公益宣傳片24時／天；更換LED路燈1 8盞，節(jié)電率達到52名。
綜上所述，路燈桿綜合利用信息化網絡系統(tǒng)（即：多功能燈桿）設計通過實際的試點，已證明它能夠在智慧城市的建設中取得實際成效，具備了應用推廣的條件。
