智慧灯杆在智慧城市中的应用探讨

吴张敏

摘要：路灯是城市照明的重要设施，新型智慧路灯是一种集成各种信息设备技术创新复合应用的产品。基于照明基础设施，智慧路灯成为智慧城市的一个部分。文章主要讨论智能灯杆应用的主要功能，对智慧灯杆建设的必要性与应用优势进行了探讨。

关键词：智慧灯杆;智慧城市;应用

引言

在如今，路燈是城市照明的载体，在城建设施中是一种密度最大、数量最多的设施，发挥着举足轻重的作用。城市建成区中“路通灯亮”的现象就足以表明其分布广泛、可以供电的属性，如果再新增添可以通信联网的功能，那么灯杆将会极大地促进智慧城市的建设。将普通灯杆进行由内而外的翻新，在其可以发挥照明功能的同时，还可以将供电、控制和网络集于一体。绿色减排，为人们的工作和生活带来了极大的便利。

一、智慧灯杆建设的必要性

（一）网络感知层

主要利用该层对城市周围环境进行探测。由于智慧灯杆在城市中的分布范围广、数量庞大，可以在该设施上安装传感器、摄像头等，在智慧灯杆工作时对其周围的环境进行感知，实现周围环境数据的实时监控、采集和控制。

（二）网络通信层

主要包括高带宽、大容量的光网络与覆盖面较广的无线网络。智慧灯杆能够作为网络通信的重要载体，还可以搭载通信基站。特别是5G时代的到来，更是对智慧灯杆的布局提出了高要求，以解决5G基站的布局问题。

（三）数据计算与存储层

该层的主要功能是用来对数据信息进行计算与存储。随着各类信息技术的不断发展，许多创新应用不断涌现，包括空气质量检测、照明监控等，这些创新应用都需要进行数据计算与存储，而智慧灯杆作为重要的信息载体，能够作为网络计算节点使用。

（四）数据融合及应用层

作为智慧城市参考模型构建过程中的信息采集终端，其主要功能是将各个领域的智慧应用进行有机融合。现阶段，智慧灯杆在城市发展建设中起到的作用已经被大众认可，其作为信息载体，能够有效拓展城市的各项职能，包括照明、供电、安防、环境质量监测、空气质量监测、智慧交通、预警等。

二、智慧灯杆应用优势

（1）覆盖面广在城市中的地面公共基本设施中，路灯的覆盖面几乎是最广的。

（2）可以实现多种功能的集成化：以后生活中的路灯还将承担更多方面的信息收集功能。

（3）死角少、点位多：城市中基本每一条路都安装着路灯，可以作为地理标志。

（4）市民关注度提高：市民对于路灯建设的关注度日益提高。

（5）扩张性强，与城市的扩建同步。

（6）平台管理：在对普通灯杆的升级改造之后，智慧灯杆不仅可以进行资源共享，还能实现对其远程控制和管理。

（7）结构合理：在结构上运用双管的造型，不但安全坚固，还能将强弱电分开。在灯杆内侧有开槽的设计，安装方便快速，可以缩短时间，节省人力。

（8）整合资源高度的集成化设计，可以使城市路杆的多种功能，同时也包括移动通信功能，全都统一整合到智慧路灯上，有利于节约资源，促进城市的可持续发展。

（9）面向5G：通过连接5G网络，可以提前掌握灯杆的资源，扩大容量。

（10）开放性好：不仅可以适用于移动通信微基站，也可以适用于其他方面，比如：交通监控、公共广播、无线通信、广告传媒等。

（11）造型美观：经过多次的更改设计得到了现在的理想结果。

（12）施工方便，快速实施：依照普通路灯的方式开展，可以在网络需要的领域内迅速部署，为人们提供所需的服务。

三、智能灯杆应用的主要功能

（一）智能照明功能

在智能照明上主要是运用物联网技术，通过软件平台根据周围环境的实时情况以及根据季节的变化、天气状况、光照度、特殊节假日等来实现路灯的自动开关灯和对路灯的亮度进行调整，实现按照需求进行人性化照

明，在确保安全的同时实现了二次节能，提高照明质量。此外，综合有线或无线的通信技术、监控制系统以及物联信息基础设施平台，对单一灯杆或整个灯杆群进行远程管理、实时监控故障报警以及智能分析，并可向检修部门反馈故障情况，在大幅提高城市路灯管理人员的工作服务效率的同时降低路灯维护作业人员的工作强度。

（二）视频监控功能

智慧路灯的视频监控功能需要在智慧路灯灯杆上预留有安装插口或者接口，可以连接网以及供电系统和摄像机，而且还需要满足公路两边安装高清摄像机的最小宽度要求。利用现代技术可以实现对智慧路灯的监控设备进行智慧的远程监控以及管理，实时地了解智慧路灯的运行状态以及查询其位置等。在智慧城市的发展中，用于视频监控功能的摄像机一般是集中安装在智慧警务系统中，这样可以方便与对监控系统的实时管理与监控。

（三）WiFi接入功能

由于WiFi天线覆盖距离可达100～500m，利用灯杆来架设基站是一种较好的方式。与传统基站网络相比，其运营成本与能耗均可得到有效降低，同时具有设备体积小、安装便捷、覆盖面广、隐蔽性好等优点;还可以利用无线WiFi实现监控信号传输，市民不仅可接收到有关信息，而且还可以实现信息的查询，方便市民的生活，收集市民的上网特征数据，利用大数据来分析市民的行为运动轨迹，用信息支持方式来为政府有关部门提供科学决策;同时还可以通过无线WiFi来定制手机端及个人电脑端的接入页面，进行信息的推送与广告服务。

（四）智能充电功能

随着城市电动汽车保有量的增大，而充电桩的数量远不能满足电动汽车的需求，将充电桩集成到灯杆的内部，在道路两侧与灯杆共址布局建设，为电动汽车提供交直流电能。使用操作非常简便，电动汽车车主只需要将车停靠在设有停车位的路灯旁，通过扫描充电桩上的二维码并安装相关的终端APP便可进行充电，系统会根据充电的时间、电量等来计算充电的费用且可通过手机来进行支付。将智能灯杆与充电桩有机结合，将极大地解决充电桩数量不足、建设成本高等困局，构建城市管理者、电动汽车、充电桩运营商一体化的产业联动链。充电桩与信息发布平台联动，显示充电桩的使用状态，与探头的联动，可监测充电桩停车位的运行、使用情况，实现对充电桩停车位管控。

（五）环境监测功能

智慧路灯还具有一定的环境监测功能，智慧路灯能够实时监测当地的湿度、温度、风向以及风速、整个公路路面的积水状态以及整个环境中的噪音状况等。前期需要在智慧灯杆上预留一定的安装插口以及接口，这样方便与在安装时实现整个环境模块的便捷安装。所安装的所有的环境监测模块都能够支持远程集中管理与控制，实现运行状态的实时监控，查询其运行状态以及对智慧灯杆进行实时的定位。利用环境监测系统可以实现实时监测环境中的空气质量以及整个环境的温度和湿度状态，同时也可以检查环境中的噪声状态同时可以利用环境监测系统的中环境监测器监测到的噪声多发路段进行噪声的控制以及治理，同时可以利用声学传感器监测事故多发路段，对事故多发路段实行实时侦测其车辆碰撞的过程，缩短事故的响应时间，尽量早地采取措施救助伤者。

结束语

总之，随着城市的不断建设和发展，智慧灯杆作为城市和网络关键的连接载体，也将会扩大实施范围，成为智慧城市建设的基础。提出了智慧灯杆应用于智慧城市的优势和各种公共服务功能，促进城市和社会的持续发展，改变人们的生活方式，有效提高生活质量和水平。

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