智慧路灯杆为载体的绿色智慧城市建设探索

文_刘宇 国家节能中心

本文论述的绿色智慧城市是利用先进移动通讯技术、智慧感知技术、大数据处理技术等，构建城市全域的感知网络，全面采集城市泛在的数据，通过建立数据集控中心，对数据进行加工、运行、分析、维护等，实现对数据资源的运营管理和共享交易，构建安全、便捷、共享、绿色、集约的智慧城市。国家节能中心提出以“智慧路灯杆”为抓手，推动城市照明节能降耗与城市物联网建设，推动绿色智慧城市基础设施共建共享，实现资源“共享、集约、统筹”，大幅降低城市建设成本，提升城市运维效率，为绿色智慧城市建设提供良好基础。

1 绿色智慧城市建设的重要切入口

1.1 集成多种功能，推动绿色智慧城市建设

智慧路灯杆可以集成灯头、无线WIFI、单灯控制器、监控摄像头、微基站、LED显示屏、紧急呼叫、应急广播、RFID联动，以及空气质量、噪声、水位、风速风向等多种传感器，可快速实现智能感知、信息化传输、远程控制等功能，使灯杆成为美化城市和实现城市节能降耗绿色发展以及智慧城市信息采集终端和便民服务终端，成为绿色智慧城市建设的重要切入口。

1.2 利用前沿技术，实现城市智能管理

沿着路灯的强电网络同时铺设光纤和微基站、NB-IOT等无线传输设备，可形成一张完整的数据采集和双向通讯的物联网络，运用云存储、云计算和大数据技术，构建开放性、全兼容的智慧城市基础物联网软硬件大数据管理平台，构建“城市大脑”中枢。通过智慧路灯杆对城市海量数据进行规范化组织、梳理和分析，实现对城市各领域的精确化管理和资源的集约化利用，降低城市能耗、减少环境污染、消除安全隐患、提升综合竞争力，实现城市管理的科学化、智能化。

1.3 创新商业模式，打造城市新的经济增长点

政府可通过创新商业模式，向社会资本方授以包括路灯在内的智慧路灯杆特许经营权，形成以政府投入为导向、企业投入为主体、社会投入为重要渠道的多元化投融资体系，打造具有盈利能力的物联网平台，把单一功能的闲置资产变为可持续经营的优质资产，构建智慧产业，打造城市新的经济增长点。

1.4 避免重复建设，降低城市建设成本

以智慧路灯杆为城市物联网感知的载体，快速实现智能感知、信息化传输、远程控制等功能，避免智慧城市基础传感网络的重复建设。同时，还可大大降低城市物联网终端传感数据采集费用，节省信息数据传输的通信运维费用。因此，智慧路灯杆可成为未来城区最优质的站址资源，可快速有效地支撑城市的各个板块功能应用，缩短绿色智慧城市建设时间，降低建设成本，并打造统一的城市交流和共享管理平台，是绿色智慧城市落地最经济、有效地方式。

2 基于智慧路灯杆的城市核心管理系统分析

智慧路灯杆通过数据资源接入、数字预案管理、联动指挥和辅助决策分析等，完全可以成为绿色智慧城市的核心管理系统，将市政、交通、公安、气象、消防、环保、工商、质检等部门需要的数据实时收集，并及时将故障定位报告给相关人员。根据城市日常管理需求，各部门可按照系统权限实现单独管理，也可以根据系统权限进行协同指挥，为绿色智慧城市安全稳定发展保驾护航。

2.1 数据资源接入

数据资源是辅助用户决策和分析的数据基础，需要接入系统的数据资源包括智慧路灯杆的视频资源、挂载端口资源、公安业务信息资源、城市管理各部门信息资源等。

2.2 数字化预案管理

针对不同类型的事件建立不同的预案库，每类事件给出关键参数，根据关键参数给出不同的预案等级及应对措施，预案库与应对联动指挥业务紧密关联，当突发事件发生时，预案库可以匹配处最优预案。

2.3 联动指挥

联动指挥是遇到各类事件发生时，可以管理调度任务，基于电子地图进行指挥调度，根据事件的类型、区域、严重程度、影响范围等因素自动推荐最匹配的预案列表，统一分配资源，调度公安、医疗、消防、专家等单位，到达资源的“即需、即知、即用”。

2.4 辅助决策分析

辅助决策分析体系的目标是综合利用各种设备和信息资源，为指挥人员了解情况、实战指挥提供决策支持。系统对现有的业务进行交叉分析，利用表格、曲线图、柱状图、饼型图、多维分析、数据挖掘模型等手段为案情分析，数据统计等工作提供分析工具。

3 智慧路灯杆可实现的部分智慧功能

3.1 城市智能化管理

在城市管理部门划定的禁止摆摊设点的区域，路灯杆上的摄像机可自动锁定目标进行跟踪监控，并预警自动将信息推送给智慧城管平台，在事发之前进行预防和控制，把危害降到最低。记录统计道路桥梁养护状况、道路及各构造物危害情况，为养护管理提供决策支持。在市政资产管理方面，智慧路灯杆系统通过物联网与井盖相连，不但可以实时监测，还能在井盖出现故障或被盗时自动报警；与垃圾桶物联后，还能实现垃圾满溢提醒。

3.2 交通智能化管理

通过智慧路灯杆系统搭载的LED显示屏以及情报板，可以实时显示前方道路拥堵、高速封路、驾驶时间、道路施工等信息，提醒超速司机安全行驶。与城市公交车车载GPS设备联动，实时获取公交车位置，预计到站时间。通过路灯摄像头与警务数据的对比，实现对违章车辆、涉牌车辆、逾期未年检、多次违法未处理等车辆的精确预警，对重点交通违法行为定向管控，合理布警，精确打击。通过传感器、视频识别等技术采集停车位数据信息上传控制中心并推送到外部显示屏上，及时提醒来往车辆；在超时停车或移车时，自动识别车牌信息，便于管理人员现场处理。

3.3 地下管廊智能化管理

通过智慧路灯杆系统在地下管廊配置相应的传感器，如出现异常，系统平台会自动生成报警第一时间通知到相关人员，将可能出现的险情消灭在萌芽状态。当发生突发事件时，运维人员通过随身佩戴安全卡或安全腕带上的读写器，可在监控终端上实时直观查询到对应的人员的所在位置，进行及时营救，避免伤亡。由于市政建设需要，大型机械会在地下管廊周边持续、频繁的施工，对管廊结构造成极大影响，严重时还会导致地表坍塌等重大事故，针对第三方破坏导致管廊结构损坏的现象，可通过智慧路灯杆系统接入的管廊防外破监测系统对地下设施周边的土壤震动进行连续监测和分析，实时获取巡检数据，对日常安全设施进行巡视检查及维修人员任务监管，对存在的隐患问题及时汇报并第一时间做出预防。

3.4 储能和应急保障

风能、太阳能在常规情况下均能够转换产生电能，可作为市电的补充。智慧路灯杆系统内的灯杆附近的埋地处，可安装按需求容量设计的蓄电池储能系统，当市电输入和风力/光伏发电正常时，储能系统向电池充电，具有储能功能；当市电中断（事故停电）时，储能系统可在一段时间范围内给城市提供基本功能应急保障。

3.5 社区智能化管理

通过智慧路灯杆系统上的集成IC卡门禁、RFID门禁、密码门禁及多种模式验证结合的门禁系统，记录用户每次信息，当有外人闯入小区探测范围，系统会主动报警，避免因失窃给社区住户带来损失。当社区内有燃气泄露时，可以通过传感器探测可燃气体浓度来报警，避免因燃气泄漏带来的危害。通过NBIOT设备将住户家中的电表等进行远程抄送计量，利用智慧路灯杆系统的采集终端传送到物业管理中心。此外，还可在社区智慧路灯杆系统上加装充电桩模块，配合政府布局推广新能源汽车,并结合摄像头、传感器、LED显示屏等设备实现与手机、监控中心之间的联动控制。

4 结语

我国一直在寻求解决环境、交通、管理等各类城市问题的解决方法，政府也一直在思考未来的城市该如何建设、如何管理。智慧路灯杆是绿色智慧城市建设和管理的重要技术设施，结合大数据时代的通信技术进步，势必会加快推动绿色智慧城市的建设，相信在大数据时代下，至少在20年内智慧路灯杆将是支持绿色智慧城市的最佳载体，支持并助力绿色智慧城市早日实现。