基于智慧灯杆的应用与探讨分析

赵悦清

身份证号： 13108219900901****

摘要：随着新一代信息技术的不断发展，城市信息化的应用水平提升，智慧灯杆作为未来城市不可缺少的一部分，可以加强城市照明管理的智能化、信息化、节约能源和降低运营成本。同时通过智能分析及大数据处理等技术，对城市进行高效的管理，方便市民的生活。本文主要对智慧灯杆产生的背景、结构组成及主要功能进行介绍，并对智慧灯杆在城市中的应用做详细阐述与探讨，最后指出了智慧灯杆建设未来的挑战与前景。

关键词：智慧灯杆；城市照明；应用

1. 引言

众所周知，照明灯杆是城市分布广泛的公共资源，占据城市中大大小小街道，是一个城市照明系统里不可或缺的部分，是最基础的建设设施。近年来，物联网、大数据、云计算及5G技术等逐步成熟，随着城市照明管理的要求越来越高，智慧灯杆慢慢走进社会大众的视野，已经成为研究的热点，它是集照明与信息采集、发布于一体创新复合应用的产品。智慧灯杆是一种以路灯杆为原型、按需设计、预留各种信息设备(智能照明、视频监控、环境监测、城市广播、信息发布、移动通信、充电桩等)接口的新型灯杆^[1]，所以新型智慧灯杆必然成为一个城市最合适的载体，为广大市民提供方便快捷的服务，提升市民的生活质量水平。通过对智慧灯杆结构优化和功能升级，助力城市发展，降低城市照明管理成本、实现节能减排、安全出行及便利的信息采集，所以智慧灯杆建设势在必行。不久的将来，智慧灯杆就会成为城市采集信息的重要途径，并通过通信技术将数据进行传输，以实现数据的共享和整合，以此来提高城市的运行效率。

2. 智慧灯杆的结构组成

智慧灯杆是指以灯杆作为载体，通过使用先进、可靠的电力线载波/Zigbee通信技术和无线GPRS、5G技术，将城市街道中的灯杆串联起来而形成物联网，实现对路灯的远程控制与管理。同时智慧灯杆具有视频监控，依据车流量、时间、天气等情况设定方案自动调节灯杆亮度、车流统计分析、远程照明控制、故障主动报警、灯具线缆防盗、远程抄表等功能^[2]，高效率控制能源消耗，提升城市照明管理水平，降低维护与运营成本，对于城市建设规范和便捷起到重要作用。

另外，智慧灯杆集成了视频识别、智慧照明、WiFi热点、信息显示屏、环境传感器、应急报警、新能源汽车充电桩等特性^[3]，并且在灯杆顶部预留5G微基站拓展空间。同时智慧灯杆采用模块化结构设计，各功能模块相互独立，可以根据不同需求，按需组合、灵活配置，以适应不同的应用场景，进行不同模块的选择，成为未来城市基础设施建设中的领头羊。

3. 智慧灯杆的主要功能

智慧灯杆集成的主要功能，是进行路灯设计的基础。下面分四部分介绍：

1. 智能照明方面

现在社会，首先是进行照明体系的升级改造，把智能应用加入到其中，也是城市未来发展的方向。在现有的照明体系灯杆中，增加城市的智能化管理、数据采集、环境监测从而提高照明管理的效率。主要是运用物联网技术，实时监控周围环境及天气变化，进而实现灯杆的自动开关和亮度调整，按照需求人性化照明，提高照明质量，确保安全的同时二次节能。这样传统意义上的灯杆已经不仅仅是一个只会照明的路灯了，它变成一个具有自我分析能力的微型机器人，可以在城市各个街道，各个角落保护我们市民的安全。

2. 视频监控方面

智慧灯杆作为视频监控探头的载体，利用路灯的电缆、光缆等基础建设来实现视频监控的功能。如果遇到紧急情况，通过“一键呼叫”可以直接联系附近的警察进行求助，灯杆系统将采集到的视频、图像等信息实时传回监控中心，监控中心可以根据灯杆上的探头了解到求助者周围的情况，方便采取高效、快捷的应急措施与案件处理。此外，视频探头还可以对某些特定的意外情况（如井盖的异常变动、灯杆遭受到意外撞击等）进行监控，针对特殊的人民群众、大型活动现场进行电子布控。

3. 接入Wifi与智能充电方面

现在的社会，早已经变成一个网络化、信息化的社会。随着现在城市面积的不断增加，科学技术不断向前发展，人们对于Wifi网络覆盖面积和网络传输速度的要求也正在不断的提高。但城市中可能无法建立更多的网络基站，那么智慧灯杆可以很好的解决这个问题。在智能灯杆上增加通讯基站，利用智能灯杆遍布整个城市的特点，可以及其轻松的实现全城市中的网络覆盖。利用Wifi监控信号传输，方便市民信息查询，大数据分析市民的行动轨迹。同时充电桩满足电动汽车的需求，电动汽车车主只需扫描二维码并安装APP即可充电，智慧灯杆系统会根据充电的时间，电量来计算充电费用，并使用手机支付。智能灯杆与充电桩有机结合，操作使用十分方便，极大的利于市民出行。

4. 气象监测与信息共享方面

通过智能灯杆上增设传感器，对大气压、湿度、风速、风向及雨量进行实时监测，同时将有关数据传回管理平台，平台工作人员进行分析处理并及时发布信息，为相关部门的工作提供支持与参考。现在很多城市，一般都会使用Zigbee通信技术实现照明系统中灯杆的控制，利用城市中的智能灯杆构造的通信网络，管理系统可以利用遍布各地的智能灯杆实现和人们的信息交互。智能灯杆显示屏作为网络多媒体信息发布的平台，可以及时更新发布内容，成为广大市民感知大自然的“智慧之窗”。市民也可以在自己的手机上查询智慧灯杆收集的各类信息，也可以连接智慧灯杆，将自己最新的动态发布出去，实现信息的快速共享。

4. 智慧灯杆的应用

智慧灯杆是城市精细化管理的一个重要体现。提供日常路灯照明的同时，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、减少城市重复建设。世界范围里，部分国家对智慧灯杆进行了重建或者改造工作，其中有美国、德国、希腊等，其目的主要是为了实现环保节能和加强监控，还设置了充电桩和传感器等系统^[4]。另外，国内城市的道路照明系统也在不断智能化建设，智慧路灯及多功能智慧灯杆都是照明系统发展的产物。例如，多功能杆：通过一杆多用和多干合一的设计，将信号杆、交通杆以及电警杆等搭载到灯杆上，也可以称之为综合杆^[5]。智慧路灯：通过搭载充电桩、LED屏、传感器等多种系统使灯杆具备多种多样的功能。多功能智慧灯杆：将5G微基站设置在智慧灯杆上，实现信息采集与及时发布。

智慧灯杆的使用应因地制宜，根据各个地方的实际情况组合应用，将灯杆主要规划在主干道路及路口、公园道路、人流量相对比较大的小道、广场及人口密集区域，停车场及道路停车位旁，展开全方位的安装设计。

5. 结语

智慧灯杆建设不能好高骛远，要与实际需求相适应。要充分考虑后期使用过程中各主管部门责任的划分，维护便利性。现在智慧灯杆的技术早已比较成熟，但还不能完全被人们所接受，其主要来源于造价太高，同时灯杆建设运营涉及通信、城管、交通等众多部门，协调建设难度远比想象得大，另外还有人们对黄光的习惯及担忧蓝光的损害。对此，智慧灯杆需要得到强大的背景支撑，政府应加大宣传力度，智慧灯杆是一种新生事物，在建设过程中不断完善与改进，逐步改变人们的生活方式。随着物联网、大数据、云计算、人工智能和5G技术的快速发展，集智能照明、视频监控、智能充电多种功能于一身的智慧灯杆必将为城市智慧化进程带来新思路。前景是诱人的，同时存在挑战，一方面政府与相关部门要协同配合，另一方面需要企业、政府与市场的配合，找到各方的切合点，共同受益，推动智慧灯杆及智慧城市建设的稳定发展。让广大市民深深感受到智慧城市的魅力所在，享受便利快捷的生活。

参考文献：

[1] 余江涌, 刘宗仁. 智慧灯杆在智慧古镇建设中的应用[J]. 电子世界, 2018, 557(23):205.

[2] 肖鹏. 智慧路灯在城市道路照明中的应用[J]. 电工技术，2018（22）：121-122， 125.

[3] 方亮. 智能灯杆在智慧城市中的应用探讨[J]. 智能城市，2019，005(020):33-35.

[4] 沙云鹏，孔玉辉，杨欣可. 多功能智能灯杆系统的应用分析[J]. 集成电路应用，2020，37(10): 27-29.

[5] 杨军志，葛长俊，张剑，寇翀. 基于人工智能的服务区智慧照明管理系统[J]. 建筑电气，2019，38 (02): 55-59.