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智慧燈桿是以路燈桿為載體,通過功能疊加、端口預(yù)留等方式,掛載各類設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能照明、視頻采集、移動通信、交通管理、信息交互和城市公共服務(wù)等多種功能的綜合桿體。智慧燈桿的推廣應(yīng)用工作任務(wù)主要集中在2018—2020年、2020—2022年等時(shí)間段,其工作內(nèi)容包括合桿、智慧城市、5G,當(dāng)前基本聚焦5G,即如何利用路燈桿提供5G基站站址?!蛾P(guān)于2019年推進(jìn)電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享的實(shí)施意見》提出各地要加快5G基站站址規(guī)劃,利用路燈桿、監(jiān)控桿等公共設(shè)施來儲備、建設(shè)5G站址?!稄V東省加快5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)展行動計(jì)劃(2019—2022年)中明確列出2019—2022年每年需建設(shè)的5G站址數(shù)量,以及利用路燈桿的方式方法。
在政策的支持下,智慧燈桿建設(shè)經(jīng)歷了試點(diǎn)、示范、推廣等階段。2016年開始,各地出現(xiàn)一些智慧燈桿試點(diǎn),多者十幾盞,少者只有兩三盞,更多的是形象展示。接著,一些示范項(xiàng)目出現(xiàn)了,如深圳人民南路、華強(qiáng)北路、上海大沽路智慧燈桿示范項(xiàng)目。2017年開始,在杭州城市道路多桿合一改造的影響下,偏重合桿的智慧燈桿項(xiàng)目在其他城市得以推廣落地,如深圳僑香路、上海外灘,其主要目的是減少道路桿體數(shù)量、營造整潔街景。到2019年,5G商用成了城市建設(shè)關(guān)注的熱點(diǎn),分布廣、數(shù)量多且供電方便的路燈桿成了大家關(guān)注的焦點(diǎn),智慧燈桿建設(shè)開始在大中小城市不斷推進(jìn)。
從以上情況看,智慧燈桿的推廣,從最初的側(cè)重“智慧”到關(guān)注“合桿”,到當(dāng)前的聚焦“5G”,很大程度上取決于政策支撐,但是缺乏明確的技術(shù)發(fā)展邏輯。在智慧燈桿推廣應(yīng)用過程中,智慧燈桿技術(shù)不斷進(jìn)步,但是依然存在一些技術(shù)痛點(diǎn),不利于智慧燈桿的規(guī)?;瘧?yīng)用。
一、智慧燈桿的技術(shù)痛點(diǎn)
近年來,不少智慧燈桿項(xiàng)目主要從完成任務(wù)的角度來實(shí)施,對關(guān)鍵技術(shù)問題缺乏通盤的考慮。目前,智慧燈桿主要存在照明功能嚴(yán)重弱化、燈桿可擴(kuò)展性不夠、電氣設(shè)計(jì)考慮不周、供電通信配套不完善等技術(shù)痛點(diǎn)。
1、照明功能嚴(yán)重弱化
智慧燈桿按理應(yīng)該把照明功能作為重點(diǎn),在此基礎(chǔ)上再疊加其他功能,但實(shí)際并非如此。出于外觀考慮,不少項(xiàng)目采用燈臂、燈具一體化設(shè)計(jì),燈具不再采用照明企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,而是由施工單位購買LED模組和驅(qū)動電源,根據(jù)燈桿造型在施工現(xiàn)場自行拼裝。由于缺乏整燈的檢測和認(rèn)證,照明配光和電氣安全無法保證,質(zhì)量和效果差強(qiáng)人意,也不利于后續(xù)的維護(hù)管理。照明功能被嚴(yán)重削弱,事實(shí)上也不利智慧燈桿的推廣應(yīng)用。
2、燈桿可擴(kuò)展性不夠
智慧燈桿是當(dāng)下應(yīng)用的支點(diǎn),也應(yīng)為未來需求預(yù)留充足接口。技術(shù)在快速演進(jìn),需求在不斷變化,現(xiàn)在就把智慧燈桿的功能應(yīng)用全部想清楚,既不可能也不現(xiàn)實(shí)。目前不少項(xiàng)目基于4G技術(shù)來想象5G甚至6G的應(yīng)用場景,功能已被框死,對未來變化預(yù)計(jì)不足。燈桿壽命可達(dá)20年,開放性和可擴(kuò)展性是智慧燈桿的必然要求。目前行業(yè)存在一種以功能數(shù)量論智慧的不良傾向,但對未來應(yīng)用缺乏考慮。特別目前流行的一體化固定式設(shè)計(jì),所有功能都已框定,以后更換或新增功能將會遇到麻煩,只能通過拆除或抱箍等方式來解決,也就失去了多功能桿的本來意義。
3、電氣設(shè)計(jì)考慮不周
智慧燈桿的功能眾多,強(qiáng)弱電并存,但燈桿內(nèi)部空間有限,對電氣設(shè)計(jì)和接線方式要求很高。從目前的項(xiàng)目看,強(qiáng)弱電混倉走線,燈門處接線混亂,部分項(xiàng)目為縮小燈桿直徑,甚至在照明手井內(nèi)接線,在雨天存在嚴(yán)重的安全隱患。即使是接線比較規(guī)范的項(xiàng)目,也存在環(huán)境條件不適應(yīng)的問題。智慧燈桿一般在底座燈門處接線,內(nèi)部高濕高熱,防護(hù)等級不夠,無論是用端子排或插接口,時(shí)間長都容易失效甚至生銹發(fā)熱,增加了24 h通電的智慧燈桿的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。
4、供電和通信配套不完善
智慧燈桿標(biāo)配智能照明、視頻采集和移動通信,智能照明用電和通信容易解決,視頻采集和移動通信則必須敷設(shè)光纖,同時(shí)對供電可靠性要求也高。如果還配置信息發(fā)布屏和充電樁,用電負(fù)荷更非現(xiàn)狀電纜可以負(fù)擔(dān)。目前項(xiàng)目存在重桿體輕線路的情況,桿體功能眾多,但電纜、光纖配套不合理。有些項(xiàng)目提前配足,但何時(shí)投入使用并無規(guī)劃,沉沒成本過大;有些項(xiàng)目連管道都沒預(yù)留,后期開挖管道會增加運(yùn)營成本。在5G站址建設(shè)加速的背景下,智慧燈桿的無序建設(shè)問題越趨嚴(yán)峻。
二、針對智慧燈桿的痛點(diǎn)應(yīng)對措施
5G提前商用帶來巨大的站址布局壓力,倒逼各地的智慧燈桿建設(shè)。直面技術(shù)痛點(diǎn),通過規(guī)范硬件接口和信息接口,完善供電和光纖規(guī)劃布局,找到照明、合桿、智慧城市、5G之間的“最大公約數(shù)”,可以化解智慧燈桿建設(shè)與發(fā)展的內(nèi)在矛盾。
1、強(qiáng)化燈桿的硬件接口作用
智慧燈桿配置多種功能,所有硬件設(shè)備都需要安裝在燈桿桿體上。桿體設(shè)計(jì)不合理必然影響功能實(shí)現(xiàn),對希望連接現(xiàn)在與未來的智慧燈桿更是如此。由于技術(shù)和需求尚在快速變化之中,目前我們可以從接口、桿內(nèi)分倉分門、接線方式等方面來強(qiáng)化燈桿的硬件接口中心地位。
規(guī)范硬件接口是燈桿設(shè)計(jì)的重中之重。已經(jīng)明確的接口,如燈具、攝像頭接口,按現(xiàn)行規(guī)范使用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,盡量不用定制產(chǎn)品;尚不明確的接口,如移動通信接口,要能兼顧4G和5G兩種基站規(guī)格;需要預(yù)留的接口,可通過滑槽、插接口等方式來解決,盡量不要提前定死。硬件接口規(guī)范,智慧燈桿才能具備開放性和可擴(kuò)展性。
桿內(nèi)分倉分門有按強(qiáng)弱電和按專業(yè)分兩種,前者是把強(qiáng)弱電分開,避免強(qiáng)電干擾傳輸信號;后者是把不同專業(yè)分開,一般按照明和非照明進(jìn)行分類,有利于后期維護(hù)。當(dāng)然,桿體底部除了常規(guī)的分門式,用抽屜式分開放置也有其合理性。無論采用哪種方式,桿體底部空間都是繞不開的問題。相對而言,方形底部的工作面寬敞些,圓形底部的桿體更挺拔。筆者建議功能多者用方形、少者用圓形。
燈桿內(nèi)部高濕高熱,接頭進(jìn)行熱縮或灌膠處理效果最好,但也帶來后期維護(hù)不方便的問題。端子排方便后期維護(hù),絕緣卻無法保證,在燈門丟失損壞的情況下存在嚴(yán)重的安全隱患。該問題尚在研究試驗(yàn)階段,同時(shí)筆者目前在項(xiàng)目中也沒看到完備的電氣接線方案。
2、強(qiáng)化網(wǎng)關(guān)的信息接口作用
智慧燈桿強(qiáng)調(diào)多功能,意味著信息種類也多,網(wǎng)關(guān)的分流和處理能力尤為重要。部分信息涉密,如公安視頻數(shù)據(jù),需要快速分流;其他信息需在網(wǎng)關(guān)進(jìn)行初步處理,再上傳平臺,已經(jīng)涉及一定的邊緣計(jì)算能力。網(wǎng)關(guān)作為前端的信息處理中心,在整個(gè)系統(tǒng)中起到承上啟下的作用,往下控制終端設(shè)備,往上連接管理平臺。規(guī)范網(wǎng)關(guān)信息接口,將是智慧燈桿系統(tǒng)建設(shè)能否成功的關(guān)鍵,其邊緣計(jì)算能力,決定了整個(gè)系統(tǒng)的智慧程度。以網(wǎng)關(guān)為信息接口中心,也就找到信息處理的最大公約數(shù)。
3、完善供電和光纖規(guī)劃布局
桿體和網(wǎng)關(guān)對智慧燈桿來說非常重要,但是必要的供電和光纖支持則是關(guān)鍵。眾所周知,燈桿都有電源供應(yīng),但變壓器負(fù)荷和電纜線徑不一定能滿足所有功能的用電需求,對于用電較多的5G基站、信息發(fā)布屏、充電樁等設(shè)備,重新規(guī)劃供電布局和電纜走向是當(dāng)務(wù)之急。同理,當(dāng)前燈桿一般沒有光纖,但偏偏光纖對于5G和視頻采集卻是不可或缺的。因此,規(guī)劃光纖布局成了智慧燈桿建設(shè)的前置條件。考慮到光纖租用價(jià)格較貴,可預(yù)先埋好管道,待正式營運(yùn)時(shí)再敷設(shè)光纖。供電和光纖無疑也是智慧燈桿系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行的重要條件。
三、結(jié)語
隨著5G商用的發(fā)展,智慧燈桿建設(shè)進(jìn)入快車道。5G既是智慧燈桿的主要推動力,也是智慧燈桿的一大制約力。智慧燈桿涵蓋照明、合桿、智慧城市、5G等功能,這些功能之間有很多的關(guān)聯(lián),但對應(yīng)的需求和建設(shè)步調(diào)的差別很大。因此,筆者建議,目前我們應(yīng)統(tǒng)籌考慮照明、合桿、智慧城市、5G,積極尋找它們的最大公約數(shù),通過最大公約數(shù)去解決智慧燈桿的技術(shù)痛點(diǎn),給智慧燈桿技術(shù)發(fā)展更大的空間。
筆者認(rèn)為,以燈桿桿體和網(wǎng)關(guān)為中心,規(guī)范硬件接口和信息接口,再加上明晰的供電和光纖規(guī)劃布局,可以有效地解決當(dāng)前智慧燈桿技術(shù)發(fā)展、需求變化與建設(shè)速度不匹配的矛盾。
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