智慧城市街道智慧灯杆的应用及施工——以福州市江北片区智慧杆建设一期工程（鹤林片区）为例

林 东

（福建省榕圣建设发展有限公司，福建 福州 350002）

0 引言

智慧城市是运用物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等新一代信息集成技术，促进城市规划、建设，以及改善市民生活质量[1]。从2016年起，为在实际行动上支持、鼓励智慧城市的建设发展，国家在各个省份市区“十三五”规划中，针对绘制智慧城市发展的大框架蓝图，发布了多个相关政策文件，在此规划中，智慧城市的发展建设将作为重点规划，智慧灯杆是发展迈出的关键一步。本文以福州市江北片区智慧灯杆建设一期工程（鹤林片区）为例，就智慧灯杆对城市街道管理的和谐发展、数据共享、信息建设以及应用场景、安装施工进行分析研究。

1 智慧城市和智慧灯杆的概念

早在2009年，IBM提出“智慧城市”这一概念，智慧城市涉及内容广泛，是城市信息化建设的进阶版本，它的本质是运用大数据信息、通过物联网技术等将城市中各信息化体系连接起来，形成一个共享体。智慧灯杆是以道路灯杆为载体，将交通、公安监控、环境监测、能源供应、通信覆盖和公共广播等多方面功能模块集成安装在灯杆上所形成的“多功能灯杆”。从智慧城市的角度来看，智慧灯杆作为其载体，具有互联互通、感知、资源共享的特点，能够收集、整合并分析各行业数据和信息，为智慧城市的共享服务和日常运营奠定坚实的基础[2]。

2 智慧灯杆的发展意义

随着城市的迅速发展，道路的功能需求随之增加，伴随而来的杆件数量也急剧增多，导致如电力部、通信部、公安部等多个部门一时之间无法做到沟通统一，造成多个杆件如电线杆、监控杆、灯杆等杆件林立。杂乱无章的杆件既影响城市道路的美观，增加维修成本，也存在一定的安全风险。在大众对于生活品质的追求下，智慧灯杆的出现改善了城市“通病”，智慧灯杆的干净整洁、统一规划赋予了城市街道全新的面貌。

2.1 促进城市面改观和生态环境及社会发展和谐

（1）城市面貌和谐：各种功能型杆件使原有街道空间变得杂乱无章，影响视觉感官，智慧灯杆的出现，将街道不同类型的杆件根据场景需求进行统一化，实现“一杆多用、多杆合一”。在特定的节日需要以及场地需求，对杆件进行装饰，增加艺术氛围，突出城市特色。

（2）生态环境和谐：城市街道的友好发展离不开各种功能系统的维持，发展的速度与所耗的成本形成正比，智慧灯杆可以将零散的配套设施进行合理资源整合，统一维护管理，通过共享和智能化大幅降低了市政设施的能源消耗，减少重复建设及资源浪费，节约了时间、人力以及消耗成本。与此同时，智慧灯杆的应用，可以控制城市街道产生声音污染，达到城市的绿色协调发展。

（3）社会发展和谐：“5G+”创新是顺应当代社会的发展，满足大众的需求，5G更是5G+技术融合能源、安防、交通等其他行业的基础，智慧灯杆将作为5G基站的载体，合理分布在城市街道上，为大众提供更便利的服务，提高城市幸福指数让城市更加稳定和谐发展。

2.2 打破数据壁垒、实现平台共享

（1）载体共享：城市街道上所涉及的道路运行、安全服务、公共服务以及装饰性服务等可以通过合理的系统设计规划达到载体共享，实现“一杆多用、多杆合一”。

（2）设备共享：根据不同行业的特点进行配套设施整合，达到一个设备多个领域共享的目的，这样既简洁明了又节约资源。智慧灯杆的设备共享让监控、显示屏、无线通讯系统以及感应设备等覆盖城市的方方面面，共同保障城市的安全。

（3）数据共享：在大数据时代下，数据共享显得尤为重要，载体、设备的共享可以实现数据共享。数据共享不仅可以促进多行业创新发展，也可以构建孪生城市，帮助城市管理更加精细化、数字化。

2.3 建设“网络强国”

《“十三五”规划纲要》将“网络强国”定位为我国十四大战略之一，提出要“加快构建高速、移动、安全、广泛的新一代信息基础设施，推进信息网络技术广泛应用，形成万物互联、人机交互、天地一体的网络空间”。城市的快速路、主干道、次干道以及支路犹如神经血管渗入到城市的各个节点并紧密连接在一起，而智慧灯杆低成本、高效率地合理分布在城市街道中，是作为网络信息建设时代的最佳载体。

3 智慧灯杆在城市道路中的应用场景

智慧灯杆将各大不同杆件进行“多杆合一”，并应用在各个场景中充当不同角色，如表1所示。

表1 智慧灯杆的应用场景

3.1 城市道路运行管理

照明始终是灯杆的核心功能，与传统灯杆相比，智慧灯杆突显了智能化的一面。路灯不再是同一亮度，而是能根据周边环境光以及车流量等外界因素进行参数调整，以达到减轻照明系统的负荷、延长灯具寿命、避免造成不必要损耗的目的。同时，在交通上可以将各类交通标志标牌根据场地需求进行归纳。除此以外，智慧灯杆还具备一项更加智能化功能——自我检测故障以及自动报警功能，从而大大降低人工成本，更加快速、精准地锁定故障范围。

3.2 城市安全服务

智慧灯杆装有监控摄像，在突发状况下监控可以将捕捉到的影像资料传输给监控中心，并第一时间报警，运用人脸识别技术，可以协助公安部门更高效地完成侦破工作。

3.3 城市公共服务

智慧灯杆具备无线WiFi与通信两个功能，利用预留接口接入无线网络，安装设备后能为周边公共区域提供WiFi，从而在智能终端上运行App[3]，在保障电源、网络等通信条件情况下，增加通信模块，便利群众。同时，灯杆安装的环境监测传感器也可通过5GCPE、有线专网对智慧灯杆周边环境进行温度、湿度、噪音等监测，达到实时播报天气情况的目的，并且同样具备自我障碍检测功能。

随着国家推行低碳出行、绿色发展、建设友好型社会的理念，大众的环保意识越来越强，加上国家对电动汽车产业大力支持，电动汽车行业在近几年呈上升趋势，但是汽车充电装置的不完善，使得电池续航始终成为大众所顾虑的问题，而智慧灯杆中的充电桩很好地弥补了这一缺陷。

3.4 其他

大众审美的提高，对城市景观的需求也越来越大，在特定的节日下智慧灯杆也充当节日气氛组的角色，可以在杆臂的承受范围内安装国旗、花篮、景观灯等。

4 智慧灯杆的施工应用

4.1 项目概况

以福州市江北片区智慧杆建设一期工程（鹤林片区）为例，项目位于福州市晋安区鹤林片区，包含7条路，改造的智慧杆道路长度约为8km，其中该片区本轮改造智慧杆共计454根。本项目建设以灯杆为载体，在满足国家和相关建设标准的前提下，本着“能合则合”的原则，对本工程范围现有的交通信号灯、监控摄像机、交通标志、道路照明等设备进行合杆，并对开挖沿线的车行道及人行道新建管线后，进行道路修复工作。

4.2 智慧灯杆土建施工技术

4.2.1 智慧杆基础

（1）基坑开挖。基坑开挖应先测量放线、验线，然后开挖最后修槽、验槽。在挖至距坑底深度50cm的位置，测量人员放出水平标志线，然后在基坑底部钉上小木橛，清理底部土层时根据轴线、基础轮廓及小木橛控制检验基坑尺寸与坑底标高，形成合适的基坑尺寸后进行收边处理，最后由各参建方验槽，满足设计的地基承载力试验后方可进行下一道工序。

（2）基础钢筋及预埋件安装。垫层施工完成后，基础钢筋及预埋件安装前应先测量放线、弹线定位，然后进行钢筋及预埋件加工，最后绑扎、焊接、定位、校验。钢筋及预埋件尺寸应按设计图纸尺寸在加工厂裁切加工制作后送至现场安装，安装完毕需经现场监理验收合格后方可进行下一道工序。

（3）模板安装。模板安装应先立模后放置预埋穿线管，然后校正模板并加固，最后刷脱模剂。扩大基础部分采用砖胎模工艺，立柱部分采用18mm厚胶合板，竖楞木采用50mm×100mm木方通长布置，间距按柱截面尺寸平均布设，柱箍采用100mm×100mm 方木配备螺栓拉结紧固，沿高度方向间距按350mm布置，并用粗方木斜撑至基坑壁加固，防止跑模、涨模、爆模。

（4）基础混凝土施工。基础混凝土施工应分层连续浇筑，振捣密实、抹平最后养护。本工程基础混凝土标号为C35，采用商品混凝土泵送，分层浇筑，分层振捣密实，洒水养护时间不得小于7d。

4.2.2 管道敷设、综合井砌筑

整个管道敷设、综合井砌筑应先测量放线、沟槽开挖，然后安管、浇筑C15砼包封，最后砌筑综合井。采用挖掘机配合人工开挖，如图1、图2 所示。沟槽上沿宽1015mm深1050mm，管道采用6根Ф100镀锌钢管双排铺设（交叉口及过街段考虑交通信号灯等采用8根Ф100镀锌钢管双排铺设），用扁铁焊接固定，管道敷设采用人字坡，坡度为3%～4%，镀锌钢管采用C15砼包封，C15砼包封浇筑至沥青路面结构层底。方形综合井内径为1000mm×1000mm（设置综合箱处内径为1000mm×2000mm），墙身厚度240mm，用M7.5水泥砂浆砌筑MU10粉煤灰砖，内外壁用水泥砂浆抹面。

图1 机动车道管道铺设断面（单位：mm）

图2 机动车道管道铺设断面（交叉口及过街段）（单位：mm）

4.2.3 电缆穿管

电缆穿管之前应对管内杂物以及积水进行清理，保证穿管顺畅，并在管口位置采取一定的保护措施。穿管采用水平敷设，并且保证电缆护层完整无断裂、绞拧以及未有较明显划痕。

4.3 智慧灯杆载体连接安装

在福州市江北片区智慧杆建设一期工程（鹤林片区）项目中，载体部分有信号灯、标志标牌以及视频监控形成多功能智慧灯杆，如图3所示。

图3 载体连接安装示意图

4.4 智慧灯杆应用场景分析

根据项目所处周边环境需求对智慧灯杆的载体进行场景分析，搭载不同功能的载体。如在鹤林片区潭桥路区域：

（1）在潭桥路与横屿路十字交叉口搭载了斑马线违法违规AI视频监控模块，对行人及非机动车进行实时跟踪并记录其运动轨迹，并结合红绿灯状态智能判断行人及非机动车是否闯红灯。当判定行人（含非机动车）有闯红灯违章时，记录行人闯红灯的信息，并联动附近信息发布屏对行人违法行为进行警告。

（2）在公园左岸小区出入口处搭载了禁停区车辆违章违规AI视频监控模块，在车牌可识别范围内，如果车辆静止不动超过规定的时间，则认为该车辆违法停车。

（3）在晋安区行政服务中心门口人流密集区域，智慧杆搭载了智慧照明、智慧广播、LED双面信息屏、环境监测系统、视频监控、新能源汽车充电桩。

福州市江北片区智慧杆建设一期工程（鹤林片区）智慧灯杆现场效果见图4、图5所示。

图4 潭桥路与横屿路十字交叉口

图5 潭桥路晋安区行政服务中心门口处

5 结束语

综上所述，智慧城市建设的发展赋予了杆件从传统的单一功能到肩负起一杆多用、一体化多功能的责任，在当今智慧城市建设时代，城市的发展不再是追求单一的快节奏，而是在满足大众需求下追求高效率的同时，更加注重民生与环境。

随着智慧城市文明建设的进一步发展，为了满足大众需求，全国各地已逐渐改变传统的、封闭式的建设方式，采纳、鼓励、支持资源共享、整合的理念。许多地方已经搭建5G基站，开展智慧灯杆项目构建智慧型城市，促进经济和社会发展，而智慧灯杆作为智慧城市街道建设中一项重要标杆，在未来的智慧城市建设发展中，“多杆合一”将成为新基建的最佳选择，居民生活将更加便利，城市将朝着更加智能的方向进行可持续发展。智慧灯杆也将助力“创新、协调、绿色、开放、共享”这五大发展理念；推动集约化智慧城市；提升城市高效智能化管理；推进更全面周到的市民服务工作。