基于智慧灯杆的智慧城市建设

（东莞勤上光电股份有限公司，广东东莞 523565）

1 “多杆合一”的概述

“多杆合一”指以路灯及灯杆为载体，在上面集成环境监测、视频监控、公共广播、信息发布和5G微基站等功能，通过物联网平台，将各个设备的数据信息实现互联共享的复合应用技术。

城市中现存的各种公共基础设施，如路灯杆、监控杆、广告牌等，均存在“单杆单用”现象，具有功能单一、管理分散、严重浪费资源的特性，共享的需求空间较大。

在我国“五大发展理念”指引下，推动社会基础设施实现整合与共享，是未来城市建设发展的必然趋势，“多杆合一”是城市建设的潮流。

路灯及灯杆是城市重要的公共基础设施，作为“多杆合一”的载体，路灯及灯杆沿街道均匀分布，位置固定，有稳定的电源供电，为灯杆提供了良好的设备安装支架，为多种智能设备的集成提供便利。智慧灯杆覆盖面广、点位多、死角少、市民使用度和关注度高，与城市的扩建同步，扩张性强。

2 “多杆合一”的功能

“多杆合一”的智慧灯杆将LED照明、视频监控、公共广播、信息发布、环境监测、5G微基站等系统基于一体，安装在灯杆上，统一供电管理及统一网络通信，利用云平台进行数据集中收集、处理及分发。智慧灯杆上的各个子系统之间互联互通，并与水位监测系统、井盖监测系统等系统互联互通，数据共享。

2.1 LED照明系统

LED照明系统主要由云平台管理软件、集中控制器和单灯控制器组成。集中控制器安装在配电柜内，通过4G或Internet通信技术与云平台进行通信；单灯控制器安装在LED照明灯具上，通过ZigBee通信技术与集中控制器进行通信，利用模拟调光技术调节灯具亮度。

（1）亮度控制：单个灯具开关或通过集控器控制回路开关及无级调节灯具调节亮度0～100%。

（2）策略管理：依据时间、经纬度、环境亮度、外部事件等参数设定策略，自动控制灯具亮度。

（3）状态查询：控制器轮询检测灯具电流、电压、有功功率等参数，实时获取灯具状态，判断灯具是否异常。

（4）设备联动：灯具亮度数据可以联动公共广播、信息发布屏、摄像机和报警灯等设备。

2.2 视频监控系统

“多杆合一”的智慧灯杆集成了视频监控摄像机、报警按钮、语音对讲设备，利用智慧灯杆的电源供电和网络实现远程通信。视频监控摄像头安装在道路不同区域实现不同的功能，报警按钮、语音对讲设备安装在智慧灯杆底部。

（1）治安监控：多场景巡航检测，实时传输现场画面，提升治安防控水平。

（2）AI识别：实现车牌识别、人脸识别、违章取证、交通数据采集等。

（3）一键报警：通过报警按钮和语音对接设备，实现一键远程求助。

（4）设备联动：视频监控可以联动公共广播、信息发布屏、LED灯具、报警灯和其他摄像机等设备。

2.3 公共广播系统

“多杆合一”的智慧灯杆集成了公共广播系统，利用智慧灯杆的电源供电和网络实现远程通信。

（1）任意分区广播：设定多个分组，对指定分组或全部组播放指定节目。

（2）定时节目广播：不同节目，按照时段定时播放。

（3）设备联动：公共广播可以联动信息发布屏、摄像头、水位监测等系统。

2.4 信息发布系统

“多杆合一”的智慧灯杆集成了信息发布系统，利用智慧灯杆的电源供电和网络实现远程通信。

（1）公共信息发布：公益广告、公共信息、紧急通知等图片通过信息发布屏告知市民。

（2）设备联动：信息发布屏可以联动公共广播、摄像头、水位监测等设备。

2.5 环境监测系统

“多杆合一”的智慧灯杆集成了环境监测系统，利用智慧灯杆的电源供电和网络实现远程通信。

（1）环境数据采集：环境传感器实时监测PM2.5、温度、湿度、风速、风向、降雨量、噪声等环境数据。

（2）设备联动：环境传感器可以联动公共广播、信息发布屏、摄像头等设备。

2.6 水位监测系统

公路上的水位监测系统靠近智慧灯杆，利用智慧灯杆的电源供电和网络实现远程通信。检测到公路上有少量积水时，可以在积水前方通过信息发布屏和公共广播告知行人；检测到公路上积水超过警戒线时，通过信息发布屏和公共广播告知行人的同时，警报灯告警，摄像头拍摄现场画面。

2.7 边缘网关实现多维互联互通

LED照明系统与视频监控、公共广播、信息发布、环境监测等系统共用灯杆、电源及网络通信，避免了重复建设，智慧灯杆底部安装边缘网关，各个系统的数据汇聚到边缘网关，数据经过协议解析后存储或实现互联互通。

（1）边缘网关轮询分析环境传感器检测的环境PM2.5值，超标后，可通过信息发布系统，在信息发布屏上显示超标图片及超标值，通过公共广播系统告知市民。上报数据到云平台，实现环境监测系统、信息发布系统、公共广播系统及云平台四个系统之间的互联互通。

（2）边缘网关轮询分析水位传感器的水位值，超过警戒线后，涉水路段的LED路灯亮度调节到最大值，在涉水路段前方，提前通过信息发布系统和公共广播系统，告知行人“涉水路段，小心驾驶”等告警信息。

边缘网关联动涉水路段附近的摄像头，旋转到涉水路段方向，录取涉水现场视频，边缘网关存储现场视频，上报告警信息到云平台。实现了LED照明系统、水位监测系统、信息发布系统、公共广播系统、视频监控系统及云平台六个系统之间的互联互通。

城市道路上井盖监测系统、地磁监测系统、消防栓监测系统等，发生告警信息后，可以通过边缘网关，与智慧灯杆上的信息发布系统、公共广播系统、视频监控系统、LED照明系统等互联互通，协同运作。

3 “多杆合一”智慧灯杆是未来城市的支点

随着5G的到来，互联网更多以物联网的形式存在，信息的流通和共享会更加顺畅，各种数据会变成网格化、平面化的信息传输，打破“信息孤岛”现象，在这种情况下，才能够真正实现智慧城市。因此，5G作为未来城市建设的技术利器，将会以更快、更好的方式连接数十亿物联网设备，不断创新城市应用，丰富智慧城市的内涵。

3.1 “多杆合一”利于未来城市数据的连接

未来智慧城市的建设需要实现信息互联共享、万物互联、多种智能系统，每个系统均会使用各种各样的传感器和智能设备，必须连接这些设备，使系统正常使用。大规模的智能系统需要一条总线贯穿各种设备，分布的智能设备需要相对聚焦，便于信号与能源的连接，“多杆合一”的技术可为这些设备提供便捷的连接点，通过光纤网采集所有的设备及系统数据，形成真正的互联共享。

3.2 “多杆合一”利于未来城市数据资源的整合使用

“多杆合一”在实现数据互联共享的基础上，还可通过其自身的平台系统，对数据进行处理，便于以地理定位为基础的数据整合，降低整合的复杂性，便于以新视角分析不同的感知信息。多方互联的数据可产生更多的数据分析维度，有助于挖掘更多的信息，丰富智能控制的模式。

3.3 “多杆合一”利于提升未来城市智能系统的建设效率

“多杆合一”能够加快智慧城市的建设。智慧城市需要建立完善的感知网及诸多城市智能化系统，“多杆合一”为城市感知网及智能系统提供了标准化的机架与信号连接总线，每个灯杆均可以成为安装智能设备的机架，标准化的机架系统能够降低城市智能设施的安装成本，提高城市感知网与智能系统的建设效率。

3.4 “多杆合一”利于未来城市智能系统建设标准化

以灯杆为标准机架的系统建设模式可成为具有竞争力的行业标准，可有效降低城市智能系统的建设成本，提升不同智能系统之间的互操作性，有助于城市智能系统间的合作及智能服务模式的创新。

标准化的机架系统为数据整合与数据分析提供了方便性，低成本、互操作、易整合等方便性形成了整体的竞争优势，形成了有助于智能城市发展的生态环境。环境优势能够促进城市智能系统建设的马太效应，使城市智能系统发展更迅速。

4 结语

LED路灯及灯杆是城市公共设施中分布均匀、有规律、带电、带杆的载体，基于LED路灯及灯杆，将城市其他需要铁杆的公共设施集于一体，避免重复建设，实现“多杆合一”。公共设施从物理位置方面实现了合一，且通过统一大数据管理平台实现了信息共享方面的合一，打破了信息孤岛。“多杆合一”的智慧灯杆是未来大数据的采集、处理及分发的重要节点，是城市智慧化的支点。