上海市路燈管理中心、中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十研究所和維蒙特工業(yè)（中國(guó)）有限公司在上海市建委的牽頭下，經(jīng)過(guò)多方調(diào)查和研究，充分考慮當(dāng)前和將來(lái)功能需求的前提下，重點(diǎn)將建設(shè)智慧城市中部分功能的落腳點(diǎn)定于路燈桿，其原因有以下幾點(diǎn)：              

    1、路燈桿遍布于城市的各個(gè)角落，而且分布非常均勻。

    2、路燈桿取電方便,除了路燈燈具之外，其余的設(shè)備也需要供電。

    3、結(jié)合道路停車位置，方便布置汽車充電樁。

    4、每一個(gè)路燈有其特有編號(hào)，方便安防系統(tǒng)工作時(shí)候的定位。

    5、路燈布置于道路兩側(cè)的公共設(shè)施區(qū)域，方便市民尋找和操作。

    6、路燈高度一般為8m～15m,對(duì)于天線、攝像頭等對(duì)安裝位置具有一定高度要求的設(shè)備是一個(gè)天然的支架 。

    7、路燈作為一個(gè)傳統(tǒng)的城市家居，在科技進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的前提下，其本身也有很大的改進(jìn)空間，比如節(jié)能、遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)等。

    根據(jù)以上的調(diào)研結(jié)果，上海市大沽路作為第一條路燈燈桿綜合利用和智能化的試點(diǎn) 。

   
一、試點(diǎn)工程介紹：

    大沽路位于上海市靜安區(qū)全長(zhǎng)420m(石門一路～成都北路)，道路等級(jí)屬于城市支路，機(jī)動(dòng)車道寬度10m，人行道寬度4m，共設(shè)置路燈15基，平均檔距30m，燈桿高10m，挑臂1m，光源為250W高壓鈉燈?，F(xiàn)進(jìn)行改造路燈光源為：120w LED路燈燈具，色溫：3500K。經(jīng)改造后，機(jī)動(dòng)車道平均照度達(dá)到18.5LX，人行道平均照度達(dá)到7.3LX，機(jī)動(dòng)車道均勻度達(dá)到0.34。改造后路燈每年電量節(jié)?。?50-120）×15×10×365/1000=7117.5kwh。

    根據(jù)大沽路道路交通車流、人流等情況將設(shè)置多功能路燈桿，在燈桿上安裝電動(dòng)汽車智能充電、免費(fèi)無(wú)線上網(wǎng)、視頻監(jiān)控、信息推送、應(yīng)急呼叫、環(huán)境監(jiān)測(cè)、應(yīng)急廣播等多種功能模組。
 

    1、多功能燈桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009—2001）要求，選用上海地區(qū)50年一遇風(fēng)壓要求，并選取B類地面粗糙度，同時(shí)考慮體型系數(shù)和高度系數(shù)，以及所有已裝設(shè)備和部分預(yù)留設(shè)備迎風(fēng)面對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，采用有限元分析的方式，計(jì)算燈桿的安全系數(shù)為1.25。

    2、多功能燈桿主體結(jié)構(gòu)分為燈臂、桿體 、底座箱體三個(gè)部分。

   燈臂為全鋁合金沖壓成型，內(nèi)設(shè)主龍骨為結(jié)構(gòu)件，并充分考慮和桿體件的連接強(qiáng)度 。

    桿體為高強(qiáng)鋁合金，表面處理為拉絲后陽(yáng)極氧化 ，并在焊接完成后采用熱處理方式使得鋁合金達(dá)到 T6材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 。

    底座箱體采用美標(biāo)高強(qiáng)低硅合金鋼ASTM GR65材質(zhì) ，由于底座箱體開設(shè)維修門和設(shè)備安裝孔，其整體強(qiáng)度遠(yuǎn)低于常規(guī)箱體，因此，除了嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)計(jì)算之外，還進(jìn)行了實(shí)體破壞性試驗(yàn)，得出結(jié)論，箱體的安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論計(jì)算數(shù)據(jù)。

    3、桿體線路的安全性和不干擾性 

    由于多功能燈桿上設(shè)備較多，為保證照明的穩(wěn)定性和獨(dú)立性，照明線路單獨(dú)一路，其他設(shè)備單獨(dú)一路，并單獨(dú)走線。

    強(qiáng)電安全：桿體除了嚴(yán)格按照道路照明要求接地保護(hù)外，為保證底座箱體和人體接觸時(shí)的安全性，采用復(fù)合材料作為絕緣層，其絕緣要求遠(yuǎn)高于電力標(biāo)準(zhǔn)2000V的要求。

    強(qiáng)弱電互不干擾：燈桿桿體主結(jié)構(gòu)部分采用兩根等徑型材平行布置， 一根型材走強(qiáng)電，一根型材走弱點(diǎn)，每個(gè)型材內(nèi)部分為四個(gè)走線腔，每一路強(qiáng)電和弱點(diǎn)都可以單獨(dú)走一個(gè)腔體，保證完全不干擾。

     4、設(shè)備連接件的靈活性

    桿體上所有設(shè)備的連接完全杜絕焊接痕跡，攝像頭、公廣、環(huán)境監(jiān)測(cè)、一鍵報(bào)警等設(shè)備均采用特殊型材的四個(gè)滑槽作為結(jié)構(gòu)的連接基礎(chǔ)，用機(jī)械連接的方式安裝，同時(shí)方便拆卸且沒(méi)有痕跡。而且對(duì)于后期要加裝或者更換設(shè)備都很靈活。

    5、桿體的防腐

    燈桿桿體采用鋁合金材質(zhì)并陽(yáng)極氧化，材料本身防腐，對(duì)于后期加裝設(shè)備時(shí)開孔，沒(méi)有開孔處防腐處理的困擾。而且材料可以100%回收，是一種節(jié)能環(huán)保的材料。

    6、通風(fēng)防雨設(shè)計(jì)

    由于設(shè)備集成，對(duì)于桿體的通風(fēng)要求相對(duì)嚴(yán)格。該多功能燈桿箱體和桿體上下連貫，桿體頂部不設(shè)蓋板，熱氣可以通過(guò)型材向上走出桿體，同時(shí)桿體頂部深入燈臂15cm，保證防水。

    7、安全保障設(shè)計(jì) 

    由于燈桿安裝多個(gè)用電設(shè)備，而且涉及對(duì)桿體的操作，因此對(duì)于漏電保護(hù)，除了每一個(gè)設(shè)備具有接地之外，對(duì)于低空位置的結(jié)構(gòu)，增加了絕緣復(fù)合材料的包覆，可以防止三萬(wàn)伏以上的擊穿電壓。

    8、防粘貼工藝 

    為了保持桿體的整潔，防止在使用過(guò)程中小廣告的張貼，桿體可在2.5米以下增加防粘貼材料，杜絕小廣告和涂鴉對(duì)桿體的污染。

    三、相關(guān)智能設(shè)備介紹：

    目前在上海市大沽路安裝的多功能路燈桿集道路照明、充電樁、智慧安防、無(wú)線上網(wǎng)、信息交互、智能感知和4G基站等功能于一體。

    1、智能照明

智能照明是集計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)等形成先進(jìn)的照明管理系統(tǒng)，目的是實(shí)現(xiàn)城市照明人性化管理、智能控制、自動(dòng)監(jiān)測(cè)、主動(dòng)告警、智能分析，從而提高照明管理的工作效率和服務(wù)效率。照明燈具選用led照明燈具，相比傳統(tǒng)高壓鈉燈，具有光效高、能耗低、使用壽命長(zhǎng)、顯色性好等優(yōu)勢(shì)。選用LED路燈作為智慧燈桿照明源，能夠快速啟動(dòng)，也可以快速調(diào)整光照度值，達(dá)到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)節(jié)能的目的。

    2、聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控

視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控是各行業(yè)重點(diǎn)部門或重要場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的基礎(chǔ)，管理部門可通過(guò)它獲得有效數(shù)據(jù)、圖像或聲音信息，對(duì)突發(fā)性事件的過(guò)程進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)視和記錄，可以作為高效、及時(shí)地指揮以及處理案件的依據(jù)。

    3、智能廣播

公共廣播系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)的對(duì)講終端、室外音箱及監(jiān)控室的管理平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)麥克風(fēng)設(shè)備等組成，集播放背景音樂(lè)，宣傳和緊急廣播為一體，平時(shí)播放一些背景音樂(lè)，或者播報(bào)時(shí)事政策，緊急時(shí)可用來(lái)播放尋人廣播，緊急情況提示等。管理中心可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的所有終端進(jìn)行單向(對(duì)點(diǎn)、分區(qū)或者全區(qū))喊話、雙向?qū)χv和監(jiān)聽(tīng)等。

    4、應(yīng)急求助

對(duì)全市所有的道路照明設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一編碼，每一個(gè)道路照明設(shè)施分配一個(gè)唯一的編碼，通過(guò)編碼可精確識(shí)別單個(gè)道路照明設(shè)施的身份信息和位置信息。根據(jù)需要為若干道路照明設(shè)施增加求助按鈕。情況緊急時(shí)，市民直接走到該道路照明設(shè)施旁，按下求助按鈕與求助中心人員進(jìn)行視頻通話，包含位置信息的求助信息將會(huì)直接發(fā)送到管理平臺(tái)，同時(shí)該道路照明設(shè)施附近的監(jiān)控?cái)z像頭立刻拍攝現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻，并傳回管理平臺(tái)，供管理人員處理使用。

    5、智能感知

道路照明設(shè)施本身無(wú)法感知周圍環(huán)境，但通過(guò)增設(shè)傳感器，道路照明設(shè)施即可對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)道路照明設(shè)施的智能感知，在本方案中主要實(shí)現(xiàn)的城市道路智能感知有PM2.5監(jiān)測(cè)、溫濕度監(jiān)測(cè)、噪音監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)。在遍布全市的路燈桿上安裝相應(yīng)檢測(cè)儀，就可以持續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全市各區(qū)域數(shù)據(jù)。由路燈桿將監(jiān)測(cè)信息上報(bào)到管理平臺(tái)，管理平臺(tái)即可匯總當(dāng)前全市的PM2.5值、溫濕度、噪音情況，為相關(guān)部門的工作提供依據(jù)。

    6、信息交互

道路照明燈桿數(shù)量大、分布廣，借助短距離通信技術(shù)，道路照明燈桿安裝通信設(shè)備后可與附近的電子設(shè)備通信，實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布。本方案中實(shí)施信息發(fā)布方式為無(wú)線WIFI熱點(diǎn)。通過(guò)路燈桿的短距離通信技術(shù)，用戶不但可以用個(gè)人電腦、手持設(shè)備（如智能手機(jī)、平板電腦）等終端設(shè)備以無(wú)線的方式接收信息，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)信息的查詢，方便市民的生活，特別是可以為景點(diǎn)游客提供很大的便利。

    7、無(wú)線城市

為了緩解通信需求增加與小區(qū)基站密度不夠的矛盾，改善信號(hào)覆蓋狀況，利用燈桿架設(shè)基站將是一個(gè)有效的措施。本方案以蜂窩方式進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的通信系統(tǒng)（即GSM、TDMA、CDMA、3G、4G等）的基站為主進(jìn)行設(shè)計(jì)。

WIFI主要設(shè)備是無(wú)線路由器、天線、傳輸設(shè)備和電源。無(wú)線路由器的設(shè)備和天線均小于蜂窩通信系統(tǒng)基站。目前正在實(shí)施的iSHANGHAI城市熱點(diǎn)項(xiàng)目正在道路兩側(cè)大量布設(shè)此類設(shè)備。WIFI天線架設(shè)高度約10米以下，傳輸半徑一般僅100米以內(nèi)，因此十分適合在燈桿上架設(shè)計(jì)。

    8、充電樁

近年來(lái)新能源汽車市場(chǎng)投放量不斷增大，然而充電樁的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足電動(dòng)汽車的需求。充電樁與道路照明燈桿合二為一，為新能源汽車提供充電，將極大解決充電樁不足的問(wèn)題。

9、針對(duì)一些特殊區(qū)域，該桿體預(yù)留了LED屏幕的位置，可借助LED屏幕進(jìn)行信息和公告的發(fā)布。圖1為智慧燈桿功能示意圖。

 

 

 

    四、多功能路燈桿發(fā)展問(wèn)題的探討：

    1、投資模式的探討，由于只能燈桿的特殊性，其功能中除了一些公共服務(wù)功能之外，同時(shí)還具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，比如充電樁等。相對(duì)于原先路燈桿國(guó)家投資建設(shè) ，可以轉(zhuǎn)變?yōu)槎喾N投資模式并存的操作。

    2、目前路燈的養(yǎng)護(hù)由每個(gè)區(qū)域的養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍進(jìn)行日常維護(hù)。路燈養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍只能滿足常規(guī)路燈的養(yǎng)護(hù)，對(duì)新型的多功能燈桿缺少必要的養(yǎng)護(hù)管理經(jīng)驗(yàn)。此外，路燈作為道路配套設(shè)施，日常報(bào)修避免不了，由于路燈桿上安裝了多種設(shè)備，涉及眾多專業(yè)領(lǐng)域，養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍面對(duì)突發(fā)故障也難以做緊急處理，容易造成安全隱患。這些問(wèn)題無(wú)形中為路燈的日常管理養(yǎng)護(hù)增加了難度。

    因此，我們建議成立一支專門的多功能燈桿養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍，由安裝在燈桿上的各個(gè)設(shè)備廠家進(jìn)行培訓(xùn)，使養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍能夠掌握各個(gè)設(shè)備的基本檢修養(yǎng)護(hù)技巧，便于日常的管理。

    3、目前的多功能路燈桿在相關(guān)終端設(shè)備安裝上還缺乏規(guī)范性，標(biāo)準(zhǔn)化要求，造成燈桿底部箱體安裝空間設(shè)備布局較為局促，以后應(yīng)制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)將多功能燈桿底部箱體進(jìn)行分倉(cāng)設(shè)計(jì)，高低壓設(shè)備和線路進(jìn)行分倉(cāng)設(shè)置，保證設(shè)備和檢修人員的安全。