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摘要：近年来，我国政府加大了智慧城市建设，同时随着我国5G网络的广泛推广与应用，为智慧灯杆的应用提供了极大的条件。智慧灯杆作为一种新型事物，在推广应用上仍处于初级阶段。因此，探讨智慧灯杆在智慧城市建设中的应用具有重要的意义。本文简要地阐述了智慧灯杆应用的需求，从而就智慧灯杆的整体架构及功能模块进行了分析，并提出了智慧灯杆在智慧城市建设中的应用，以供读者参考。
关键词：智慧灯杆；智慧城市；5G网络；智能充电
近年来，随着我国交通行业的不断发展，为人们出行方式提供了较大的便利，从中也促进了我国城市的迅猛发展，城市文化、游玩及特色餐饮引起了城市居民的广泛关注。因此，如何更好的提供全方位的信息服务，有效实施信息化管理已迫在眉睫，本文通过笔者的工作实践，就智慧灯杆在智慧建设中的应用进行探讨。
1智慧灯杆应用的需求
智慧灯杆是以照明杆为载体，集智慧照明、无线通信、智能安防、交通管理、环境监测及电动车充电等诸多应用于一身的公共基础设施。智慧灯杆应用需求主要有以下几点：
（1）智慧城市的需求：当前，我国约有超过500个城市正在建设智慧城市项目，中国已成为全球最大的智慧城市建设国家。受到智慧城市的大力推广与普及，路灯杆作为城市里资源最为丰富的基础设施，很快被智慧城市的浪潮所选中，作为智慧城市的切入路径之一，备受行业青睐。通过集成大量的传感设备，如信息发布大屏、摄像头、各类传感器等之后，智慧灯杆成为了实现智慧城市的一种体现。
（2）5G网络建设的需求：2019年6月6日，工信部向中国移动、中国电信、中国联通和中国广电分别发放了5G牌照，这意味着5G在我国正式商用。根据我国对各运营商发放的5G频率范围，相比以往的2/3/4G网络，5G需要更加密集的站址资源。在城区重点区域，5G网络的信号覆盖半径不足200米，业务发达区域甚至更密。要实现这种密度的站址部署，光靠传统的宏基站是无法满足覆盖要求的，因此以路灯杆为载体的微站形式，弥补了这个不足。
（3）节能减排的需求：路灯照明是日常生活中必不可少的公共设施。面对能源紧张的局面，传统路灯已经不能满足节能减排的需求。
2 智慧灯杆的功能和整体架构
智慧灯杆以道路智能照明为主，利用路灯杆为载体，搭载各类设备及应用实体，实现智能照明、移动通信、无线WIFI、视频监控、LED屏信息发布、环境监测、紧急呼叫和充电服务等多种功能。智慧灯杆系统结构分为终端层、网络层和应用层，主要包含“一个平台、十一个子系统”。
终端层：负责各类监控、展示、传感器探测和信息感知等，主要包括以下几个子系统：
（1）智能照明：可实现对路灯有计划的开关灯控制，并根据各种环境的变化对路灯的照明亮度进行智能调节，实现节约电耗，提高照明质量的目的。
（2）视频监控：视频监控设备将实时的视频和图像数据上传至控制系统，精确监控路灯周围的环境。使各部门直观地了解和掌握监控区域的治安动态，提高社会治安管理水平。
（3）环境监测：通过集成在灯杆上的传感器，系统可对主要气象数据（烟雾、噪声、温湿度、风速、风向、控制集中化、通信模式分层化的特点，为智慧城市的实现提供了更多可能。
（4）紧急呼叫：如遇突发情况，可迅速拨通110报警电话，根据灯杆GPS定位即可知道报警地点。紧急呼叫系统主要由呼叫终端、IP户外广播音柱、对讲与广播服务器、桌面式对讲终端等组成。
（5）智能充电：紧跟政府大力推广新能源车辆政策，在停车场、车站、服务区等处的智能灯杆上，集成电动汽车充电桩，可为电动车、手机提供电能，使用操作简便。在充电过程中能够实时显示各类充电信息，亦可与视频监控、APP联动，充电人员可进行远程实时监测，查看充电状态，避免人为破坏。
（6）智慧停车：利用视频监控+停车位地磁感应+物联网建立智慧停车系统，推动路边停车位状态信息上杆。同时接入周边停车场信息，实现全城停车预约、停车导航、分时共享等一体化管理。
（7）RFID：RFID阅读器（固定式）读卡基站是一款基于2.45GHz频段的远距离射频收发及识别设备。该设备具有丰富的通讯接口及功能扩展能力，可满足常规系统的通讯要求。
网络层：负责上下层通信和收集智慧路灯终端的数据。提供物联网关，为传感器、控制器等智能终端提供无线接入能力，将无线网络转为IP网络并通过物联网、以太网等方式回传数据。
应用层：基于智慧灯杆，建设一个基于GIS的可视化统一管理平台，建立集控大数据中心，构建城市物联网。终端采集到的数据，在应用层形成大数据，与交通系统、警务管理系统、财政管理系统、采购管理系统、环境监测系统、充电桩系统等进行交互，实现多种网络合一。应用平台层主要包括平台组件、数据库和运营管理平台，负责部署和管理能效业务，管理和维护物联网关和终端设备。
通过上述架构系统的相互协作，智慧灯杆可灵活的整合各类应用模块功能，实现了功能模块化、供电智能化，减少了大量的人力、物力浪费。智慧灯杆以其更智能化、更低成本、更有效率的优势成为管理部门关注的焦点。
3 智慧灯杆在智慧城市建设中的应用
智慧灯杆是城市精细化管理的又一个重要体现。在提供日常路灯照明的同时，不仅能美化市容环境，还能集合各种设施，减少占地空间，有效整合和共建共享，节省费用、减少重复建设。
3.1 子系统建设
智慧灯杆功能组合应因地制宜，根据实际情况选择不同的应用子系统进行组合应用。
（1）照明子系统，主要规划在主干道路及路口、公园道路、人流量相对较多的小道。
（2）环境监测子系统，环境监测主要根据地域面积测算子系统数量，再与相关部门协商具体点位。噪音监测主要规划在人流量的主街、公园出入口及景区主要出入口。
（3）信息发布子系统，主要规划在主干道路口、公园广场及公园内主干道叉路口。
（4）视频监控子系统，主要规划在主干道及主干道路口、公园及公园内主干道叉路口、广场及人口密积区域、古镇主要出入路口。
（5）无线通信子系统，主要根据现场测试结果或未来5G网络的 覆盖要求，进行布点方案设计。
（6）紧急广播子系统，主要规划在主干道及主干道路口、公园 广场、公园道路。
（7）充电桩子系统，主要规划在停车场、道路内停车位旁。
3.2 无线网络建设
智慧灯杆在智慧城市建设中的应用，通过采用光分布系统进行建设。光分布系统由远端单元（MRU）、扩展单元（MEU）和接入单元（MAU）组成，是一种多业务分布系统，支持多家运营商，多制式（3G、4G、5G），多载波，并可集成WLAN系统，一步解决语音及数据业务 需求，与传统模拟分布系统相比，具备混合组网、时延补偿、自动载波跟踪、上行底噪低等特点。
智慧城市房屋密集，道路狭窄，多为弱覆盖区域，宏站覆盖有限，且业主对传统基站敏感，维权意识强，传统覆盖方式难以实施。加上城市人口密集，手机用户多，话务量大，数据业务要求高。光分布系统方案适合古镇现状，其多远端形态，结合智慧灯杆建设，施工隐蔽性强，不会破坏古镇整体美观，可以有效降低协调和施工难度，解决古镇无线网络覆盖需求。同时智慧灯杆体量大、间距短、天生带电的特点，十分契合未来5G网络建设要求。
4 结语
智慧灯杆作为智慧城市基础设施建设中重要组成部分，是构建智慧城市的必要载体，也是提升城市容貌的必然过程。智慧灯杆通过搭载各类应用模块，将城市中各行业的杆件资源进行有效整合，达到“多杆合一”的目的，能够有效地改变城市中杆体繁多但功能单一的现状，推动智慧城市经济的迅速发展。
参考文献：
[1]柳庆勇.城市多功能智能杆投资建设运营模式研究[J].智能城市，2018.
[2]戴海兵.智慧灯杆助力推进5G网络部署及智慧城市发展[J].通信企业管理，2019（S1）：101-104.