文｜上海五零盛同信息科技有限公司 李付偉 朱偉楠；銅陵市市政工程管理處 劉衛(wèi)軍

1 引言

智慧燈桿、綜合桿作為智慧城市和“萬物互聯(lián)”的重要載體和新型基礎(chǔ)設(shè)施，通過整合多類資源，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌、集約、共享，越來越受到城市建設(shè)者和管理者青睞[1]。智慧燈桿融合了不同權(quán)屬單位設(shè)施設(shè)備，供電網(wǎng)絡(luò)、通信網(wǎng)絡(luò)也實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一，相比傳統(tǒng)路燈管理和維護(hù)也復(fù)雜很多。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通過信息化系統(tǒng)輔助管理可以使管理變得更科學(xué)、更精確、更高效。

2 背景與問題

2.1 國(guó)家政策及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求

2020年1月3日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布了《關(guān)于開展人行道凈化和自行車專用道建設(shè)工作的意見》（建城〔2020〕3 號(hào)），為確保人行通道舒適，將推行“多桿合一”“多箱合一”“多井合一”，集約設(shè)置人行道上各類桿體、箱體、地下管線等，逐步將人行道上各類設(shè)施有序布置在設(shè)施帶中，合桿上設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[2]。

2021年4月6日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、網(wǎng)信辦等16 部門印發(fā)《關(guān)于加快發(fā)展數(shù)字家庭 提高居民品質(zhì)的指導(dǎo)意見》，提出鼓勵(lì)建設(shè)智能停車、智能充電、智能燈桿、智能垃圾箱等公共配套設(shè)施[3]。

2021年11月26日，國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布《智慧城市 智慧多功能桿 服務(wù)功能與運(yùn)行管理規(guī)范》（GB/T 40994 -2021）明確要求：平臺(tái)設(shè)計(jì)與建設(shè)應(yīng)遵循安全穩(wěn)定、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、可擴(kuò)展擴(kuò)充和共享交換的原則，應(yīng)能滿足運(yùn)行監(jiān)控和運(yùn)行服務(wù)的要求，確保安全高效[4]。

智慧燈桿建設(shè)是城市更新品質(zhì)化提升的必然結(jié)果，是實(shí)現(xiàn)智慧城市重要組成部分，符合國(guó)家政策導(dǎo)向和要求，智慧燈桿信息化系統(tǒng)建設(shè)是實(shí)現(xiàn)城市精細(xì)化、智能化、科學(xué)化管理的必然選擇。

2.2 管理中存在問題及需求

傳統(tǒng)城市路燈信息化系統(tǒng)主要用于路燈的運(yùn)維管理，系統(tǒng)每天控制路燈開關(guān)及監(jiān)測(cè)路燈及配電設(shè)施是否異常，信息化系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到設(shè)備設(shè)施異常，系統(tǒng)給出告警信息，運(yùn)維人員根據(jù)告警信息進(jìn)行相應(yīng)的派單維護(hù)維修；功能相對(duì)單一，邏輯簡(jiǎn)單。相對(duì)傳統(tǒng)路燈運(yùn)維管理，智慧燈桿運(yùn)維管理要復(fù)雜的多，智慧路燈在建設(shè)管理過程中存在以下問題：

（1）建設(shè)過程無跟蹤

目前多數(shù)智慧燈桿項(xiàng)目采用建管分離機(jī)制，僅靠項(xiàng)目建設(shè)完工后竣工圖進(jìn)行項(xiàng)目運(yùn)維移交，圖紙多以紙質(zhì)圖紙為主，缺乏對(duì)工程建設(shè)過程信息化采集以及過程跟蹤，建設(shè)過程中管線電纜走向，設(shè)施設(shè)備進(jìn)出廠時(shí)間、設(shè)備規(guī)格、廠家、型號(hào)、質(zhì)保期限、安裝人員等信息缺失或不全，給后期運(yùn)維管理帶來諸多不便。

（2）運(yùn)維過程缺乏閉環(huán)管理

智慧燈桿運(yùn)維涉及桿體掛載各類設(shè)施設(shè)備、地下管道、供電電纜、通信電纜、綜合機(jī)箱等，設(shè)備種類、數(shù)量相比傳統(tǒng)路燈維護(hù)要復(fù)雜的多，目前運(yùn)維系統(tǒng)缺乏能夠定位故障地點(diǎn)以及原因的信息化監(jiān)測(cè)手段、根據(jù)故障等級(jí)自動(dòng)派單的處置手段、運(yùn)維工單流程的閉環(huán)管理、突發(fā)事件提前布局的應(yīng)急預(yù)案等。

（3）人、事、物全方位信息化管理

傳統(tǒng)路燈管理信息化多數(shù)涉及對(duì)事件的管理，隨著城市管理精細(xì)化，越來越多的管理部門，采用外購運(yùn)維服務(wù)來完成對(duì)公共設(shè)施運(yùn)維。管理方式缺乏對(duì)運(yùn)維人員、工程車輛的信息化管理；缺乏對(duì)運(yùn)維事件、突發(fā)事件、應(yīng)急事件閉環(huán)管理及科學(xué)考評(píng)，缺乏對(duì)資產(chǎn)數(shù)量、位置、規(guī)格、建設(shè)年限、使用年限、維修記錄等全生命周期管理。

（4）運(yùn)營(yíng)收益不清晰

隨著智慧燈桿建設(shè)的深入，數(shù)據(jù)價(jià)值的進(jìn)一步凸顯，智慧路燈的建設(shè)模式勢(shì)必從“投資拉動(dòng)型”向“運(yùn)營(yíng)增值型”轉(zhuǎn)變[5]，如何通過運(yùn)營(yíng)增值服務(wù)彌補(bǔ)建設(shè)投入，關(guān)系到智慧燈桿建設(shè)可持續(xù)性，目前普遍缺乏通過信息化手段提升運(yùn)營(yíng)增值服務(wù)管理效率，為投資提供科學(xué)數(shù)據(jù)依據(jù)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

管理以“資產(chǎn)管理精細(xì)化、工作流程標(biāo)準(zhǔn)化、應(yīng)急處理智能化、決策判斷科學(xué)化”為目標(biāo)，基于GIS+三維+IoT+大數(shù)據(jù)分析等信息技術(shù)搭建智慧燈桿全生命周期信息化系統(tǒng)。通過構(gòu)建智慧路燈供電監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、空間監(jiān)控的整體監(jiān)控體系，告警監(jiān)控、工單派發(fā)的運(yùn)維管理閉環(huán)體系，用電計(jì)量、資產(chǎn)租賃、服務(wù)外包的運(yùn)營(yíng)收費(fèi)體系，資產(chǎn)管理、庫存管理、工程管理、排班管理、評(píng)價(jià)管理的管理體系，解決設(shè)施監(jiān)控不及時(shí)、資產(chǎn)不清晰、運(yùn)維服務(wù)效率低、運(yùn)營(yíng)收益不明確、管理無手段、考評(píng)無依據(jù)、決策無數(shù)據(jù)支撐的問題。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用“微服務(wù)”架構(gòu)風(fēng)格，各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)其業(yè)務(wù)功能、獨(dú)立開發(fā)及獨(dú)立部署，業(yè)務(wù)系統(tǒng)間采用松散耦合的協(xié)作服務(wù)，同時(shí)支持使用HTTPS/REST 等同步協(xié)議或AMQP 等異步協(xié)議進(jìn)行通信。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示?？傮w架構(gòu)涵蓋基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層(IaaS)、數(shù)據(jù)服務(wù)層（DaaS）、平臺(tái)服務(wù)層（PaaS）、應(yīng)用服務(wù)層（SaaS）以及遵循安全體系和管理體系。本文著重對(duì)應(yīng)用服務(wù)層功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

應(yīng)用服務(wù)層功能分為四大類應(yīng)用子系統(tǒng)，分別為建設(shè)管理類（工程管理、供應(yīng)商管理、倉庫管理）子系統(tǒng)、運(yùn)維類（告警管理、工單管理、荷載計(jì)算、照明監(jiān)控、桿體供電監(jiān)控、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控、GIS 地理信息管理、應(yīng)急管理）子系統(tǒng)、管理類（資產(chǎn)管理、排班管理、能耗管理、車輛管理、報(bào)表分析）子系統(tǒng)、運(yùn)營(yíng)類（收益分析、支出統(tǒng)計(jì)、合同管理、客戶管理、租期管理）子系統(tǒng)。

3.3 建設(shè)管理類子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該子系統(tǒng)分為工程管理、倉庫管理和供應(yīng)商管理三個(gè)模塊，構(gòu)建建設(shè)的全生命周期管理，從項(xiàng)目前期管理到維護(hù)管理，通過貫穿整個(gè)工程項(xiàng)目重要節(jié)點(diǎn)的流程管理，讓智慧燈桿建設(shè)有流程，讓建設(shè)質(zhì)量有保證。

（1）工程管理模塊

工程管理模塊有項(xiàng)目全生命周期展示、工程實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度對(duì)比查看，直觀看出每個(gè)建設(shè)工程進(jìn)度，計(jì)劃超期與提前量，便于工程計(jì)劃動(dòng)態(tài)調(diào)整；可對(duì)項(xiàng)目建議書、可研報(bào)告、初步設(shè)計(jì)、施工圖、招投標(biāo)文件、合同等全流程文件錄入存檔，讓項(xiàng)目過程資料文件信息化存儲(chǔ)，方便后續(xù)查閱；同時(shí)對(duì)規(guī)劃許可、圖審信息、質(zhì)量報(bào)監(jiān)、安全報(bào)監(jiān)、施工許可等施工過程中許可進(jìn)行線上審批留檔，簡(jiǎn)化項(xiàng)目施工過程中評(píng)審流程；質(zhì)檢員通過系統(tǒng)可對(duì)項(xiàng)目質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分和評(píng)價(jià)以及發(fā)出整改要求，施工單位根據(jù)整改要求進(jìn)行質(zhì)量整改，質(zhì)檢員可對(duì)整改結(jié)果進(jìn)行審核，形成閉環(huán)流程，對(duì)歷史巡查計(jì)劃以及巡查情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，便于對(duì)共性問題提前預(yù)防。

（2）倉庫管理模塊

通過圖形化界面對(duì)當(dāng)前倉庫、貨架上的材料的分布情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)展示。可通過模糊搜索方式搜索某一材料在倉庫中的分布情況。可以查看某一貨架上存放的材料的詳細(xì)信息，為材料領(lǐng)用出庫及入庫等進(jìn)行指導(dǎo)。庫存多樣化統(tǒng)計(jì)報(bào)表，對(duì)倉庫庫存、出入庫情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，形成各類報(bào)表輔助管理人員管理及了解倉儲(chǔ)變化情況。例如庫存余額表可展示目前倉庫中所有各類材料剩余數(shù)量及分布情況；庫存匯總表可展示某一段時(shí)間范圍內(nèi)所有材料的出入庫數(shù)量及金額情況，還包括庫存明細(xì)表、庫存數(shù)量匯總表等多樣化統(tǒng)計(jì)分析表，通過倉庫管理模塊讓工程材料管理出庫入庫環(huán)環(huán)相扣，物料流轉(zhuǎn)可視可控，各類廢料物盡其用，物料登記筆筆分明，成本核算滴水不漏。

（3）供應(yīng)商管理模塊

通過對(duì)供應(yīng)商的全過程評(píng)估管理，為企業(yè)建立合格供應(yīng)商庫，并且自動(dòng)關(guān)聯(lián)合作單位基本信息、歷史合作情況、履約情況、評(píng)估等信息。通過不斷的積累和更新，實(shí)現(xiàn)企業(yè)與供應(yīng)商之間的合作關(guān)系，從單次合作關(guān)系升級(jí)到戰(zhàn)略合作聯(lián)盟關(guān)系，降低企業(yè)項(xiàng)目運(yùn)作風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)供應(yīng)商設(shè)備長(zhǎng)期使用情況的反饋，建立評(píng)價(jià)機(jī)制，對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行評(píng)價(jià)，為后期采購提供參考。

3.4 運(yùn)維管理類子系統(tǒng)

運(yùn)維管理類子系統(tǒng)是對(duì)已建工程進(jìn)行全流程運(yùn)維信息化管理，包含現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施設(shè)備、供電、網(wǎng)絡(luò)等實(shí)時(shí)監(jiān)控管理、告警管理、工單派發(fā)等三個(gè)模塊，通過運(yùn)維管理系統(tǒng)維護(hù)閉環(huán)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)多種手段主被動(dòng)獲取事件報(bào)警信息、建立案件工單、匹配任務(wù)派遣、及時(shí)處理反饋、事后處理核查、工單結(jié)案，達(dá)到快速響應(yīng)故障報(bào)修，全過程監(jiān)管故障處理進(jìn)展，提高運(yùn)維效率、降低運(yùn)維成本。

（1）監(jiān)控管理模塊

監(jiān)控管理模塊結(jié)合前端智慧燈桿智能控制器、回路監(jiān)控終端等前端感知設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)智慧燈桿掛載設(shè)備遠(yuǎn)程運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，對(duì)回路供電電壓、電流、功率、漏電等供電狀態(tài)監(jiān)控，對(duì)桿體傾斜、溫度、濕度、積水、門禁等環(huán)境狀態(tài)監(jiān)控，對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量、通斷等網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控，對(duì)服務(wù)器磁盤、內(nèi)存、CUP 使用率、底層服務(wù)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、機(jī)房設(shè)備、軟件服務(wù)等系統(tǒng)全過程、全范圍實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（2）告警管理模塊

告警管理模塊負(fù)責(zé)對(duì)所有硬件設(shè)施異常、網(wǎng)絡(luò)異常、服務(wù)異常等告警信息分類、分級(jí)管理，為用戶提供各類告警統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，為每類告警配置告警等級(jí)、處理時(shí)限、關(guān)聯(lián)維護(hù)班組及人員，根據(jù)配置信息自動(dòng)通過微信、短信、APP、工單形式推送給相應(yīng)管理人員。

（3）工單管理模塊

工單管理模塊是對(duì)用戶所轄維護(hù)的日常業(yè)務(wù)工作進(jìn)行管理。通過工單管理子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)施故障報(bào)修的全業(yè)務(wù)流程化受理、處理管理，應(yīng)用工作流引擎和工作流程技術(shù)，建立運(yùn)維管理工作流程中信息收集、案件建立、任務(wù)派遣、處理反饋、處理核查、結(jié)案共 6 個(gè)階段的流程閉環(huán)智能化管理，形成每個(gè)階段工作記錄和流轉(zhuǎn)軌跡，實(shí)現(xiàn)工單等流程管理規(guī)范化，全面提高管理部門的辦公效率。使得維護(hù)部門日常業(yè)務(wù)工作流程標(biāo)準(zhǔn)化、管理科學(xué)化，大大增加了工作效率。系統(tǒng)還支持查詢統(tǒng)計(jì)功能，為維護(hù)部門的績(jī)效考核提供了依據(jù)，提高了管理者的管理水平。

3.5 日常管理類子系統(tǒng)

日常管理類子系統(tǒng)是對(duì)建設(shè)、運(yùn)維、運(yùn)營(yíng)過程中的人、事、物進(jìn)行管理，包含排班管理、資產(chǎn)管理、車倆管理、能耗管理、數(shù)據(jù)決策分析管理等五個(gè)模塊。

（1）排班管理

排班管理模塊對(duì)管理人員、值班人員、維護(hù)人員按區(qū)域、工作崗位進(jìn)行合理排班，出現(xiàn)應(yīng)急事件、故障維修、巡檢計(jì)劃、工單等任務(wù)時(shí)，根據(jù)當(dāng)天排班情況自動(dòng)關(guān)聯(lián)相關(guān)人員，讓事件與人進(jìn)行一對(duì)一關(guān)聯(lián)，責(zé)任到人，避免出現(xiàn)責(zé)任不清情況出現(xiàn)。

（2）資產(chǎn)管理

資產(chǎn)管理模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)燈桿配裝設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、供電設(shè)備、管道、電纜、光纜、機(jī)房、綜合機(jī)箱等全域資產(chǎn)管理的信息化，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)規(guī)格、型號(hào)、位置、權(quán)屬單位、安裝使用日期等信息的全生命周期、全過程管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)資產(chǎn)之間供電關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)關(guān)系、空間安裝關(guān)系的關(guān)聯(lián)關(guān)系管理；實(shí)現(xiàn)根據(jù)分組、區(qū)域、資產(chǎn)類型、資產(chǎn)狀態(tài)、安裝時(shí)間、質(zhì)保期等維度統(tǒng)計(jì)資產(chǎn)數(shù)量；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備施工人員或設(shè)備維護(hù)人員，使用手機(jī)APP 掃描設(shè)備條形碼即可快速查詢?cè)O(shè)備的基本信息，從而提高設(shè)備維護(hù)效率。

（3）車倆管理

車輛管理模塊包括車輛信息、車輛調(diào)度信息、行駛公里數(shù)登記；車輛調(diào)度根據(jù)需要運(yùn)維點(diǎn)位置信息和車倆位置信息，實(shí)時(shí)優(yōu)化車輛運(yùn)維工單安排，節(jié)約運(yùn)維時(shí)間，提高故障運(yùn)維效率；實(shí)時(shí)記錄車輛軌跡，結(jié)合通過GIS 地圖反應(yīng)運(yùn)維人員業(yè)務(wù)工作軌跡、駐留點(diǎn)停車時(shí)長(zhǎng)。管理單位車輛信息登記如：車牌號(hào)、品牌、用途（工程車、出勤車、接待等）、車量屬性、年檢等信息。

（4）能耗管理

能耗管理模塊通過在線監(jiān)測(cè)供配電設(shè)備能耗動(dòng)態(tài)過程，收集整個(gè)過程中大量分散的用電及能耗數(shù)據(jù)，提供實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)分析、對(duì)比功能，以發(fā)現(xiàn)能源消耗過程和結(jié)構(gòu)中存在的問題，通過優(yōu)化運(yùn)行方式和用能結(jié)構(gòu)以及建立合理的能耗評(píng)估、管理體系，避免不必要的能源浪費(fèi)，節(jié)約能源，提高能耗效率水平。

（5）數(shù)據(jù)分析決策管理

數(shù)據(jù)決策子系統(tǒng)針對(duì)智慧燈桿綜合管理平臺(tái)資產(chǎn)數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)、工單運(yùn)維數(shù)據(jù)、能耗數(shù)據(jù)、照明數(shù)據(jù)、荷載數(shù)據(jù)等不同業(yè)務(wù)層面數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，決策者可根據(jù)數(shù)據(jù)需求，自定義報(bào)表風(fēng)格內(nèi)容，并輸出報(bào)表，為運(yùn)維、管理、投資、運(yùn)營(yíng)提供決策的數(shù)據(jù)支撐。

3.6 運(yùn)營(yíng)管理類子系統(tǒng)

智慧燈桿建設(shè)需要投入大量資金，需要通過合理運(yùn)營(yíng)收益來彌補(bǔ)前期建設(shè)投入資金，運(yùn)營(yíng)管理子系統(tǒng)通過對(duì)智慧燈桿可運(yùn)營(yíng)功能模塊進(jìn)行運(yùn)營(yíng)管理、運(yùn)營(yíng)合同管理來提高運(yùn)營(yíng)收益和運(yùn)營(yíng)效率。

（1）運(yùn)營(yíng)管理

運(yùn)營(yíng)模塊分為收入運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目和支出運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目?jī)纱髽I(yè)務(wù)，其中收入運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目包括為城市公共服務(wù)提供運(yùn)維收益、桿體管道設(shè)備租賃服務(wù)收益、戶外廣告服務(wù)收益、充電服務(wù)收益、停車運(yùn)營(yíng)服務(wù)收益、合同能源管理服務(wù)收益、大數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)服務(wù)收益等各類收益運(yùn)營(yíng)管理；支出類項(xiàng)目包括電費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用、運(yùn)維費(fèi)用等支出管理；可按時(shí)間、區(qū)域、運(yùn)營(yíng)類型統(tǒng)計(jì)分析生成各類收益和支出報(bào)表數(shù)據(jù)。直觀展現(xiàn)各類收益和支出對(duì)比，為投資決策提供數(shù)據(jù)支撐。

（2）合同管理

合同管理模塊可根據(jù)購買智慧燈桿運(yùn)營(yíng)服務(wù)類別、期限、數(shù)量等信息根據(jù)合同范本自動(dòng)生成服務(wù)合同，并對(duì)合同審批、合同收款、合同付款、合同變更、合同補(bǔ)充、合同狀態(tài)變更與評(píng)估等進(jìn)行線上辦理和審批，覆蓋從合同簽訂、履行、款項(xiàng)收付到履約結(jié)束的合同全生命周期。合同到期前，系統(tǒng)自動(dòng)提醒客戶是否續(xù)簽。

4.結(jié)論

智慧路燈建設(shè)已經(jīng)成為未來市政道路建設(shè)的重點(diǎn)，相對(duì)傳統(tǒng)路燈智慧燈桿的建設(shè)、運(yùn)維、管理、運(yùn)營(yíng)是一個(gè)復(fù)雜而且繁瑣的過程，本文從智慧路燈管理存在的問題和需求出發(fā)，給出智慧燈桿全生命周期信息化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)、架構(gòu)和各類子系統(tǒng)功能；功能涵蓋建設(shè)業(yè)務(wù)全過程管理、運(yùn)維的全流程自動(dòng)管理、對(duì)人、事、物的全要素管理、對(duì)運(yùn)營(yíng)收益支出全方位管理，建設(shè)、運(yùn)維、管理、運(yùn)營(yíng)四位一體信息化系統(tǒng)讓建設(shè)有保障、讓監(jiān)控有手段、讓運(yùn)維有效率、讓運(yùn)營(yíng)有效益、讓管理有辦法、讓考評(píng)有依據(jù)、讓決策有支撐。