熊艷霞

（中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司，武漢 430040）

1 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，道路桿件設(shè)施的數(shù)量日益增加，其中暴露的問(wèn)題也日漸突出，為了規(guī)范城市道路各類(lèi)桿件及標(biāo)識(shí)設(shè)置，集約利用城市公共空間資源，提升城市的品質(zhì)，推進(jìn)城市精細(xì)化管理，本文對(duì)城市道路中智慧燈桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。

2 概述

智慧燈桿是以道路照明燈桿為載體，整合道路上的公安監(jiān)控桿、通信桿、交通信號(hào)桿、交通標(biāo)識(shí)牌等為一體的綜合桿。同時(shí)，根據(jù)工程需要，還可以拓展WiFi基站、視頻監(jiān)控、LED展示屏、環(huán)境監(jiān)測(cè)、緊急呼叫、一鍵報(bào)警、充電插口、充電樁等應(yīng)用。智慧燈桿通過(guò)運(yùn)營(yíng)管理后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制、管理等網(wǎng)絡(luò)通信和信息化服務(wù)的多功能道路燈桿。

武漢某大街亮點(diǎn)片區(qū)綜合整治工程子項(xiàng)主要工程內(nèi)容包括新建智慧燈桿系統(tǒng)、整合和更新交管、公安設(shè)施，本工程道路全長(zhǎng)3 km。

本工程智慧燈桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括：智慧燈桿桿體、綜合機(jī)箱、綜合機(jī)房、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信息采集系統(tǒng)以及配套管道等。

3 智慧燈桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)

進(jìn)行本工程設(shè)計(jì)時(shí)與業(yè)主溝通，工程智慧燈桿掛載設(shè)備及設(shè)施包括道路照明、交通標(biāo)志、路名牌、智能交通、視頻采集、導(dǎo)向牌、指示牌、電子警察、充電樁、LED信息發(fā)布屏、預(yù)留5G接口等，桿掛載設(shè)備沿智慧燈桿桿體豎向分層布置（見(jiàn)圖1）。

圖1 智慧燈桿豎向布置

3.1 智慧燈桿桿體

智慧燈桿桿體由基礎(chǔ)、桿身、燈桿懸臂等組成，作為掛載設(shè)備的安裝載體。

本工程智慧燈桿桿體材料采用Q345及以上強(qiáng)度的低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，智慧燈桿各類(lèi)絕緣件必須能夠耐潮、耐污、耐熱，覆蓋、支承或包裹導(dǎo)電部分或帶電部分的絕緣件不得由于受熱等影響致使其安全性降低。智慧燈桿由于功能擴(kuò)展需要預(yù)留接口處須采取可靠的防雨水進(jìn)入桿體的措施。智慧燈桿設(shè)計(jì)時(shí)除考慮現(xiàn)有掛載設(shè)備荷載外，還需考慮終期可能掛載的設(shè)備荷載。

本工程根據(jù)掛載的設(shè)備及設(shè)施設(shè)計(jì)了3種類(lèi)型的智慧燈桿。智慧燈桿分類(lèi)如下：

1）A型智慧燈桿：掛載道路照明、視頻監(jiān)控、交通組合牌、小型交通標(biāo)識(shí)牌、桿體一體化充電樁、智慧燈桿。適用于城市道路沿線。

2）B型智慧燈桿：掛載道路照明、雙懸臂標(biāo)志牌的智慧燈桿。適用于道路十字路口、道路節(jié)點(diǎn)處。

3）C型智慧燈桿：掛載道路照明、8~15 m臂長(zhǎng)的電子警察及視頻監(jiān)控的智慧燈桿。適用于大型道路十字路口處。

3.2 智慧燈桿造型設(shè)計(jì)

由于本工程為景觀大道，對(duì)智慧燈桿有造型設(shè)計(jì)的需求，燈桿、燈臂的顏色以及造型需由業(yè)主方、路燈局、設(shè)計(jì)方和燈桿制造廠家聯(lián)合確定。

3.3 智慧燈桿及照明燈具布設(shè)

智慧燈桿布設(shè)需根據(jù)道路照明燈具安裝間距和市政設(shè)施點(diǎn)位（如交通信號(hào)燈和電子警察等）綜合考慮來(lái)設(shè)計(jì)。

智慧燈桿的布設(shè)按照先路口區(qū)域，再路段區(qū)域的順序整體設(shè)計(jì)。在道路路口搭載有照明和電子警察等設(shè)施的智慧燈桿需沿停止線往后25~30 m布設(shè)。

本工程道路級(jí)別為城市主干路，常規(guī)路段機(jī)動(dòng)車(chē)道的照明功率密度限值須滿(mǎn)足CJJ 45—2015《城市道路照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定。照明按照城市主干路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，機(jī)動(dòng)車(chē)道平均照度不低于30 lx（維持值），照度均勻度不小于0.4；常規(guī)段機(jī)動(dòng)車(chē)道照明功率密度值不大于1.0 W/m2[1]。照明燈桿桿距原則上為30 m。

道路照明標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖如圖2所示。

圖2 道路照明標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖（1∶100）

照明采用雙臂路燈雙側(cè)對(duì)稱(chēng)布置，間距30 m，智慧燈桿設(shè)于綠化帶；機(jī)動(dòng)車(chē)道光源功率為L(zhǎng)ED燈300W，燈臂長(zhǎng)2.5 m，安裝高度12 m，非機(jī)動(dòng)車(chē)道及人行道光源功率為L(zhǎng)ED燈150 W，燈臂長(zhǎng)2.5 m，安裝高度12 m。

交叉口處照明較正常路段應(yīng)相應(yīng)提高，增設(shè)交叉口中桿燈作為補(bǔ)充照明，路燈桿設(shè)置于人行道內(nèi)，與主干路及次干路相交時(shí)，中桿燈采用LED 3×400 W燈具為投光燈具，燈具安裝高度13 m；與支路相交，采用LED 3×250 W，燈具為投光燈具，燈具安裝高度13 m。

3.4 LED信息屏

本工程設(shè)計(jì)每根智慧燈桿上均配置一塊P4戶(hù)外全彩LED顯示屏，LED顯示屏尺寸為寬0.8 m、高1.6 m。LED信息屏具有同步接收、同步播放的特點(diǎn)，具有道路指引、路況實(shí)時(shí)播報(bào)、信息發(fā)布等功能。LED屏安裝高度可根據(jù)供應(yīng)商路燈造型適當(dāng)微調(diào)，但LED屏底邊不低于5 m。LED屏防護(hù)等級(jí)不低于IP65。當(dāng)LED顯示屏在路口與視頻監(jiān)控、電子警察安裝高度有沖突時(shí)，可取消此處LED屏。

3.5 充電樁

本工程根據(jù)業(yè)主需求，在國(guó)土資源規(guī)劃局和人民政府政務(wù)服務(wù)中心之間的4根智慧燈桿上掛載交流充電樁，交流充電樁集成于智慧燈桿一體化底座式綜合機(jī)箱內(nèi)。充電樁采用單相交流充電樁，額定輸入功率為7 kW，額定輸入電壓為AC220 V。交流充電樁具有阻燃功能；交流充電樁設(shè)置急停開(kāi)關(guān)，可通過(guò)遠(yuǎn)方通信或手動(dòng)的方式緊急停止充電；交流充電樁輸出側(cè)設(shè)置短路保護(hù)、過(guò)流、漏電保護(hù)功能。箱變至充電樁的電纜采用銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電力電纜。

3.6 移動(dòng)通信基站

本工程設(shè)計(jì)不包括5G微基站，只在智慧燈桿上預(yù)留5G微基站安裝位。

3.7 綜合機(jī)箱

本工程設(shè)計(jì)在掛載有視頻監(jiān)控、電子警察智慧燈桿上配置綜合機(jī)箱。金屬綜合機(jī)箱以及相關(guān)金屬構(gòu)件必須可靠接地。綜合機(jī)箱使用壽命應(yīng)不小于20年，防護(hù)等級(jí)不低于IP55。

根據(jù)各部門(mén)對(duì)設(shè)備管理的不同要求，綜合機(jī)箱采用分倉(cāng)設(shè)計(jì)。綜合機(jī)箱采用智能門(mén)鎖，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)門(mén)、監(jiān)測(cè)門(mén)鎖狀態(tài)、開(kāi)關(guān)門(mén)記錄追蹤等功能。

綜合機(jī)箱箱頂設(shè)計(jì)時(shí)要求有斜度，箱頂不應(yīng)有積水的溝槽。所有箱門(mén)、頂蓋、壁板為雙層結(jié)構(gòu)，層間敷設(shè)保溫隔熱材料，具有阻隔陽(yáng)光輻射熱的作用。箱體應(yīng)進(jìn)行防粘貼處理，防粘貼層采用無(wú)色透明材料。

3.8 綜合機(jī)房

本工程設(shè)置一處綜合機(jī)房，綜合機(jī)房的設(shè)計(jì)不在本工程范圍內(nèi)。

綜合機(jī)房的面積要求不小于20 m2，機(jī)房?jī)舾卟恍∮?.8 m，室內(nèi)外裝修須滿(mǎn)足二級(jí)耐火等級(jí)要求。

綜合機(jī)房?jī)?nèi)放置服務(wù)器機(jī)柜、UPS電源、計(jì)算機(jī)、操作桌椅、各業(yè)務(wù)需求的接入設(shè)備、光纜交接設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)等。

3.9 通信系統(tǒng)

本工程采用單模多芯光纜作為智慧燈桿桿體至室外弱電箱、綜合機(jī)房接入段的光纜線路，為智慧燈桿掛載設(shè)備提供上聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的光纖傳輸線路。

3.10 弱電箱

本工程設(shè)計(jì)多個(gè)弱電箱，弱電箱內(nèi)設(shè)置ODF單元、匯聚交換機(jī)。弱電箱布置于室外，防護(hù)等級(jí)不低于IP55等級(jí)。原則上24根智慧燈桿設(shè)置一個(gè)弱電箱，具體可視現(xiàn)場(chǎng)具體情況調(diào)整安裝位置，由于本工程景觀要求高，箱體外觀需做美化處理，與周?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào)。

3.11 供電系統(tǒng)

本設(shè)計(jì)按三級(jí)負(fù)荷供電，系采用10 kV市政公用電源環(huán)網(wǎng)供電及0.4/0.23 kV配電方式，為本次道路及相交道路提供路燈電源，供電半徑不大于800 m。10 kV路燈高壓外線工程由建設(shè)單位單獨(dú)向供電部門(mén)申報(bào)，以路燈箱變10 kV進(jìn)線電纜終端頭作為設(shè)計(jì)分界。

3.12 配線選型和敷設(shè)

智慧燈桿系統(tǒng)的電力、通信線纜采用穿PE管埋地敷設(shè)方式。在綠化帶、人行道下敷設(shè)8根φ110 mmPE管，其中4根為弱電管道，4根為強(qiáng)電管道。

電力電纜采用交聯(lián)聚乙烯銅芯電力電纜YJV-0.6/1 kV，通信線纜采用單模多芯光纜。強(qiáng)弱電管線分別單獨(dú)穿管敷設(shè)，電纜管敷設(shè)凈距須滿(mǎn)足規(guī)范要求。

照明供電方式采用三相四線制，燈具按ABC相別順序接線，力求三相平衡。

電力、通信線纜敷設(shè)于人行道下不應(yīng)小于0.7 m，車(chē)行道或綠化帶下不應(yīng)小于0.8 m，局部地段可視具體情況作相應(yīng)調(diào)整。人行道及綠化帶位置敷設(shè)時(shí)穿PE管，過(guò)街敷設(shè)部分、穿越慢車(chē)道部分穿鍍鋅鋼管埋深0.8 m，在街道兩側(cè)分別設(shè)置1座檢修井，便于穿線，并至少備用1根。所有智慧燈桿旁均設(shè)手孔接線井，電纜、光纖分支接線在接線手孔井內(nèi)實(shí)施完成。

3.13 防雷接地保護(hù)

配電系統(tǒng)選用TT接地制式，智慧燈桿電氣設(shè)備及可觸及的金屬部分均須采取防雷接地安全保護(hù)。每根智慧燈桿的桿體、懸臂、底座等所有裸露金屬部件與接地裝置之間有可靠的電氣連接，要求其系統(tǒng)接地電阻R≤4Ω，施工后實(shí)測(cè)，若無(wú)法滿(mǎn)足要求，補(bǔ)打人工接地極或增設(shè)縱向連接扁鋼。

智慧燈桿各單相回路應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行控制和保護(hù)，各類(lèi)設(shè)備應(yīng)設(shè)有單獨(dú)保護(hù)裝置。單燈均需裝設(shè)帶30 mA剩余電流保護(hù)斷路器。

4 運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)

本工程對(duì)智慧燈桿系統(tǒng)建立統(tǒng)一的運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，將智慧燈桿上掛載的各類(lèi)設(shè)備集成到綜合機(jī)房設(shè)置的統(tǒng)一總平臺(tái)中。本工程設(shè)置智慧路燈平臺(tái)、路燈單燈控制平臺(tái)及智慧路燈系統(tǒng)平臺(tái)。本工程運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)包含系統(tǒng)管理、告警監(jiān)控、資源管理、移動(dòng)端App、統(tǒng)計(jì)分析、管理等功能。

5 信息安全

智慧燈桿系統(tǒng)的信息安全等級(jí)保護(hù)的要求不低于二級(jí)。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，須采用加密實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的保密性，須監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)完整性的功能。對(duì)于LED信息發(fā)布屏采用斷網(wǎng)離線式操作，發(fā)布的內(nèi)容須經(jīng)過(guò)相關(guān)主管部門(mén)的審批。

6 智能網(wǎng)關(guān)

本工程每根智慧燈桿配置一個(gè)智能網(wǎng)關(guān)，智能網(wǎng)關(guān)具備監(jiān)控信息和匯聚業(yè)務(wù)信息的功能。監(jiān)控業(yè)務(wù)包含架空智慧燈桿桿體、電源、網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)行狀態(tài)等信息。業(yè)務(wù)信息包括非裸纖傳輸接入的掛載設(shè)備的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息。智能網(wǎng)關(guān)通過(guò)光纖上聯(lián)至弱電箱的匯聚交換機(jī)，再通過(guò)弱電箱上傳至綜合機(jī)房的核心交換機(jī)。

7 結(jié)語(yǔ)

本文以一條主干道智慧燈桿系統(tǒng)為例，描述熱智慧燈桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)中內(nèi)容和部分注意事項(xiàng)，為類(lèi)似項(xiàng)目智慧燈桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了參考和借鑒。