智慧灯杆的技术痛点与应对措施

吴春海

(深圳市灯光环境管理中心，广东深圳 518036)

引言

智慧灯杆是以路灯杆为载体，通过功能叠加、端口预留等方式，挂载各类设备实现智能照明、视频采集、移动通信、交通管理、信息交互和城市公共服务等多种功能的综合杆体[1]。智慧灯杆的推广应用工作任务主要集中在2018—2020年、2020—2022年等时间段，其工作内容包括合杆、智慧城市、5G，当前基本聚焦5G，即如何利用路灯杆提供5G基站站址。《关于2019年推进电信基础设施共建共享的实施意见》提出各地要加快5G基站站址规划，利用路灯杆、监控杆等公共设施来储备、建设5G站址。《广东省加快5G产业发展发展行动计划(2019—2022年)中明确列出2019—2022年每年需建设的5G站址数量，以及利用路灯杆的方式方法[2]。

在政策的支持下，智慧灯杆建设经历了试点、示范、推广等阶段。2016年开始，各地出现一些智慧灯杆试点，多者十几盏，少者只有两三盏，更多的是形象展示。接着，一些示范项目出现了，如深圳人民南路、华强北路、上海大沽路智慧灯杆示范项目。2017年开始，在杭州城市道路多杆合一改造的影响下，偏重合杆的智慧灯杆项目在其他城市得以推广落地，如深圳侨香路、上海外滩，其主要目的是减少道路杆体数量、营造整洁街景。到2019年，5G商用成了城市建设关注的热点，分布广、数量多且供电方便的路灯杆成了大家关注的焦点，智慧灯杆建设开始在大中小城市不断推进。

从以上情况看，智慧灯杆的推广，从最初的侧重“智慧”到关注“合杆”，到当前的聚焦“5G”，很大程度上取决于政策支撑，但是缺乏明确的技术发展逻辑。在智慧灯杆推广应用过程中，智慧灯杆技术不断进步，但是依然存在一些技术痛点，不利于智慧灯杆的规模化应用。

1 技术痛点

近年来，不少智慧灯杆项目主要从完成任务的角度来实施，对关键技术问题缺乏通盘的考虑。目前，智慧灯杆主要存在照明功能严重弱化、灯杆可扩展性不够、电气设计考虑不周、供电通信配套不完善等技术痛点。

1)照明功能严重弱化。智慧灯杆按理应该把照明功能作为重点，在此基础上再叠加其他功能，但实际并非如此。出于外观考虑，不少项目采用灯臂、灯具一体化设计，灯具不再采用照明企业的标准化产品，而是由施工单位购买LED模组和驱动电源，根据灯杆造型在施工现场自行拼装。由于缺乏整灯的检测和认证，照明配光和电气安全无法保证，质量和效果差强人意，也不利于后续的维护管理。照明功能被严重削弱，事实上也不利智慧灯杆的推广应用。

2)灯杆可扩展性不够。智慧灯杆是当下应用的支点，也应为未来需求预留充足接口。技术在快速演进，需求在不断变化，现在就把智慧灯杆的功能应用全部想清楚，既不可能也不现实。目前不少项目基于4G技术来想象5G甚至6G的应用场景，功能已被框死，对未来变化预计不足[3]。灯杆寿命可达20年，开放性和可扩展性是智慧灯杆的必然要求。目前行业存在一种以功能数量论智慧的不良倾向，但对未来应用缺乏考虑。特别目前流行的一体化固定式设计，所有功能都已框定，以后更换或新增功能将会遇到麻烦，只能通过拆除或抱箍等方式来解决，也就失去了多功能杆的本来意义。

3)电气设计考虑不周。智慧灯杆的功能众多，强弱电并存，但灯杆内部空间有限，对电气设计和接线方式要求很高。从目前的项目看，强弱电混仓走线，灯门处接线混乱，部分项目为缩小灯杆直径，甚至在照明手井内接线，在雨天存在严重的安全隐患。即使是接线比较规范的项目，也存在环境条件不适应的问题。智慧灯杆一般在底座灯门处接线，内部高湿高热，防护等级不够，无论是用端子排或插接口，时间长都容易失效甚至生锈发热，增加了24 h通电的智慧灯杆的风险系数。

4)供电和通信配套不完善。智慧灯杆标配智能照明、视频采集和移动通信，智能照明用电和通信容易解决，视频采集和移动通信则必须敷设光纤，同时对供电可靠性要求也高。如果还配置信息发布屏和充电桩，用电负荷更非现状电缆可以负担[4]。目前项目存在重杆体轻线路的情况，杆体功能众多，但电缆、光纤配套不合理。有些项目提前配足，但何时投入使用并无规划，沉没成本过大；有些项目连管道都没预留，后期开挖管道会增加运营成本。在5G站址建设加速的背景下，智慧灯杆的无序建设问题越趋严峻。

2 应对措施

5G提前商用带来巨大的站址布局压力，倒逼各地的智慧灯杆建设。直面技术痛点，通过规范硬件接口和信息接口，完善供电和光纤规划布局，找到照明、合杆、智慧城市、5G之间的“最大公约数”，可以化解智慧灯杆建设与发展的内在矛盾。

1)强化灯杆的硬件接口作用。智慧灯杆配置多种功能，所有硬件设备都需要安装在灯杆杆体上。杆体设计不合理必然影响功能实现，对希望连接现在与未来的智慧灯杆更是如此。由于技术和需求尚在快速变化之中，目前我们可以从接口、杆内分仓分门、接线方式等方面来强化灯杆的硬件接口中心地位。

规范硬件接口是灯杆设计的重中之重。已经明确的接口，如灯具、摄像头接口，按现行规范使用标准产品，尽量不用定制产品；尚不明确的接口，如移动通信接口，要能兼顾4G和5G两种基站规格；需要预留的接口，可通过滑槽、插接口等方式来解决，尽量不要提前定死。硬件接口规范，智慧灯杆才能具备开放性和可扩展性。

杆内分仓分门有按强弱电和按专业分两种，前者是把强弱电分开，避免强电干扰传输信号；后者是把不同专业分开，一般按照明和非照明进行分类，有利于后期维护。当然，杆体底部除了常规的分门式，用抽屉式分开放置也有其合理性。无论采用哪种方式，杆体底部空间都是绕不开的问题。相对而言，方形底部的工作面宽敞些，圆形底部的杆体更挺拔。笔者建议功能多者用方形、少者用圆形。

灯杆内部高湿高热，接头进行热缩或灌胶处理效果最好，但也带来后期维护不方便的问题。端子排方便后期维护，绝缘却无法保证，在灯门丢失损坏的情况下存在严重的安全隐患。该问题尚在研究试验阶段，同时笔者目前在项目中也没看到完备的电气接线方案。

2)强化网关的信息接口作用。智慧灯杆强调多功能，意味着信息种类也多，网关的分流和处理能力尤为重要。部分信息涉密，如公安视频数据，需要快速分流；其他信息需在网关进行初步处理，再上传平台，已经涉及一定的边缘计算能力。网关作为前端的信息处理中心，在整个系统中起到承上启下的作用，往下控制终端设备，往上连接管理平台[5,6]。规范网关信息接口，将是智慧灯杆系统建设能否成功的关键，其边缘计算能力，决定了整个系统的智慧程度。以网关为信息接口中心，也就找到信息处理的最大公约数。

3)完善供电和光纤规划布局。杆体和网关对智慧灯杆来说非常重要，但是必要的供电和光纤支持则是关键。众所周知，灯杆都有电源供应，但变压器负荷和电缆线径不一定能满足所有功能的用电需求，对于用电较多的5G基站、信息发布屏、充电桩等设备，重新规划供电布局和电缆走向是当务之急。同理，当前灯杆一般没有光纤，但偏偏光纤对于5G和视频采集却是不可或缺的。因此，规划光纤布局成了智慧灯杆建设的前置条件。考虑到光纤租用价格较贵，可预先埋好管道，待正式营运时再敷设光纤。供电和光纤无疑也是智慧灯杆系统稳定可靠运行的重要条件。

3 结语

随着5G商用的发展，智慧灯杆建设进入快车道。5G既是智慧灯杆的主要推动力，也是智慧灯杆的一大制约力。智慧灯杆涵盖照明、合杆、智慧城市、5G等功能，这些功能之间有很多的关联，但对应的需求和建设步调的差别很大。因此，笔者建议，目前我们应统筹考虑照明、合杆、智慧城市、5G，积极寻找它们的最大公约数，通过最大公约数去解决智慧灯杆的技术痛点，给智慧灯杆技术发展更大的空间。

笔者认为，以灯杆杆体和网关为中心，规范硬件接口和信息接口，再加上明晰的供电和光纤规划布局，可以有效地解决当前智慧灯杆技术发展、需求变化与建设速度不匹配的矛盾。